Artykuł prezentuje nową metodę wyznaczania parametrów charakteryzujących dynamikę rezystancyjnych pieców elektrycznych. Metoda ta stanowi modyfikację metody wymuszenia skokowego. Wykazano, że proponowane podejście umożliwia precyzyjne wyznaczenie parametrów dynamicznych uproszczonego modelu pieca również w przypadku sygnału wyjściowego znacznie zakłóconego szumem. Dodatkową zaletą metody jest możliwość znacznego skrócenia czasu eksperymentu po skoku wymuszenia.
EN
The paper presents the new method of the determination of the parameters characterizing the dynamics of the electrical resistance furnace. The method is the modification of the step response identification method. It was proved that the proposed method enables the precise determination of dynamic parameters of simplified model of the furnace also in the case of output signal considerably disturbed by noise. The possibility of significantly shorten of the time of the experiment is additional advantage of this method.
Opisano wybrane urządzenia opracowywane w Przemysłowym Instytucie Elektroniki na potrzeby przemysłu półprzewodnikowego: urządzenie do syntezy i polikrystalizacji fosforku indu metodą HGF oraz urządzenie do monokrystalizacji węglika krzemu metodą PVT. Procesy te wymagają wysokotemperaturowych pól temperatury o precyzyjnie kontrolowanym rozkładzie w reaktorach o określonej atmosferze gazowej i ciśnieniu. Do syntezy i krystalizacji konieczne jest też wytwarzanie gradientów temperatury, które przesuwają się wraz z frontami krystalizacji. Temperatura pracy reaktorów opisywanych urządzeń wynosi od kilkuset do ok. 2500°C, ciśnienie od próżni do 3 MPa, a ponadto często we wspomnianych procesach stosowane są niebezpieczne materiały, takie jak na przykład fosfor. Wśród najważniejszych podstaw teoretycznych rozwoju urządzeń cieplno-chemicznych są precyzyjne matematyczne modelowanie pól temperatury w reaktorach tych urządzeń i sterowanie tymi polami z zastosowaniem wielokanałowych systemów komputerowych.
EN
The paper describes selected systems worked out in Industrial Institute of Electronics for semiconductor industry purposes: system for indium phosphide synthesis and polycrystallization by HGF method and system for silicon carbide monocrystallization by PVT method. These processes require the high-temperature fields of precise controlled distribution in the reactors of determined gas atmosphere and pressure. For synthesis and crystallization the temperature gradients moving with the crystallization fronts are necessary. Work temperature in the reactors of described systems is in the range of few hundred to 2500°C and pressure from vacuum to 3 MPa. Very often the hazardous chemicals such as phosphorus are used. One of the most important theoretical basics of development of described systems are: precise mathematical modeling of the temperature fields in the reactors and control of these fields by mean of multi-channel computer systems.
W artykule przedstawiono analizę dynamiki wsadu w procesie topienia lewitacyjnego rozważając różnego rodzaju zakłócenia pracy układu. Przedstawiony został model matematyczny dynamiki, podano numeryczny algorytm obliczeniowy umożliwiający matematyczną analizę ruchu wsadu wewnątrz wzbudnika.
EN
In the paper was introduced the analysis of the dynamic stability of workpiece in levitational melting with regard to many kinds of disturbances during process. The mathematical model of the dynamics was introduced and numeric computational algorithm enabling the mathematical analysis of movement of the workpiece inside heating coil was presented.
W artykule przedstawiono wybrane metody modelowania i algorytmy identyfikacji rezystancyjnych pieców komorowych. Proponowane rozwiązania, bazując na dyskretnej reprezentacji sygnałów oraz wykorzystując numeryczne metody obliczeniowe, dedykowane są dla komputerowych systemów pomiarowo-sterujących. Opracowane metody wyznaczania parametrów dynamicznych obiektu bazują na różnych algorytmach aproksymacyjnych, a także na algorytmach sztucznej inteligencji wykorzystujących logikę rozmytą. Proponowane algorytmy pozwalają uzyskać pełniejszą informację o własnościach dynamicznych obiektów, będących w rzeczywistości układami nieliniowymi o parametrach rozłożonych.
EN
In the paper several new techniques of identification of chamber electric furnaces have been proposed. The methods - by using both discrete signal representation and numerical computations - are dedicated for computer-based measurement and control systems. The described algorithms are based on approximation methods as well as use fuzzy logic techniques. It was shown that such methods, using simple inertia models, enable more accurate description of electroheat plants, being actually nonlinear distributed parameter systems.
Popularnymi metodami identyfikacji obiektów cieplnych, jako obiektów regulacji są metody czasowe i częstotliwościowe. W pierwszej części artykuł omawia charakterystykę dynamiczną obiektów cieplnych oraz czasową metodę identyfikacji parametrów modelu pieca, stosowaną podczas jego wstępnego rozgrzewu. Część druga zajmuje się na wstępie częstotliwościowymi metodami identyfikacji z użyciem wieioczęstotliwościowych ciągów binarnych (MBS) oraz sprzężenia przekaźnikowego. W końcowej części artykułu przedstawione jest porównanie wyników regulacji pieca z wykorzystaniem omawianych metod identyfikacji parametrów jego modelu oraz omówione są przyczyny występujących różnic.
EN
The time and frequency methods arc popular methods of the identification of the thermal systems for control purposes. In the first part of the paper are presented the dynamic characteristics of the thermal systems and time method of the parameters of the furnace model identification which is applied during start-up period. The beginning of the second part concerns the frequency methods of the identification using the multifrequency binary signals (MBS) and the relay feedback. In the next fragment of the paper is presented the comparison of the furnace temperature control results based on the described methods of the model parameters identification. Finally the reasons of the differences of the results arc discussed.
Popularnymi metodami identyfikacji obiektów cieplnych jako obiektów regulacji są metody czasowe i częstotliwościowe. W pierwszej części artykuł omawia charakterystykę dynamiczną obiektów cieplnych oraz czasową metodę identyfikacji parametrów modelu pieca, stosowaną podczas jego wstępnego rozgrzewu. Część druga zajmuje się na wstępie częstotliwościowymi metodami identyfikacji z użyciem wieloczęstotliwościowych ciągów binarnych (MBS) oraz sprzężenia przekaźnikowego. W końcowej części artykułu przedstawione jest porównanie wyników regulacji pieca z wykorzystaniem omawianych metod identyfikacji parametrów jego modelu oraz omówione są przyczyny występujących różnic.
EN
The lime and frequency methods are popular methods of the identification of the thermal systems for control purposes. In the first part of the paper are presented the dynamic characteristics of the thermal systems and time method of the parameters of the furnace model identification which is applied during start-up period. The beginning of the second part concerns the frequency methods of the identification using the multifrequency binary signals (MBS) and the realy feedback. In the next fragment of the paper is presented (he comparison of the furnance temperature control results based on the described methods of the model parameters identification. Finally the reasons of the differences of the results are discussed.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wybrane metody modelowania i algorytmy identyfikacji rezystancyjnych pieców komorowych. Proponowane rozwiązania, bazując na dyskretnej reprezentacji sygnałów oraz wykorzystując numeryczne metody obliczeniowe, dedykowane są dla komputerowych systemów pomiarowo-sterujących. Opracowane metody wyznaczania parametrów dynamicznych obiektu bazują na różnych algorytmach aproksymacyjnych, a także na algorytmach sztucznej inteligencji wykorzystujących logikę rozmytą. Proponowane algorytmy pozwalają uzyskać pełniejszą informację o własnościach dynamicznych obiektów, będących w rzeczywistości układami nieliniowymi o parametrach rozłożonych.
EN
In the paper several new techniques of identification of chamber electric furnaces have been proposed. The methods - by using both discrete signal representation and numerical computations - are dedicated for computer-based measurement and control systems. The described algorithms are based on approximation methods as well as use fuzzy logic techniques. It was shown that such methods, using simple inertia models, enable more accurate description of electroheat plants, which are actually nonlinear distributed parameter systems.
W artykule omówiono wybrane aspekty modelowania pól temperatury w procesie produkcji monokryształów za pomocą techniki VGF. Omówiono podstawy, oraz zalety nowoczesnych technik monokrystalizacji. Opracowano algorytm obliczeniowy, pozwalający na precyzyjną symulację zjawisk cieplnych, zachodzących podczas wspomnianych procesów technologicznych. Opracowany algorytm modelowania może być przydatny w procesie projektowania nowoczesnych urządzeń, oraz charakterystyk roboczych, pozwalających na uzyskiwanie monokryształów o pożądanych parametrach.
EN
The article deals with some aspects of thermal field modeling in vertical gradient freeze technique used for crystals growing. The basics and quality of using new methods of crystals growing were discussed. A global two-dimensional model of multi-zone furnace was created for accurate calculations of heat transfer phenomenon in this case. The numerical model and calculating procedure can be used in the designing process of new furnaces.
Na wstępie artykuł omawia przebieg procesu monokrystalizacji węglika krzemu. Następnie prezentuje budowę stanowiska do tego celu oraz jego najważniejsze bloki składowe. Układ grzejny jest wykonany jako dwusekcyjny pionowy rurowy rezystancyjny piec grafitowy, pracujący do temperatury 2300 C i zasilany ze źródeł prądu stałego o mocy 60 kW. Piec jest umieszczony w komorze próżniowej. Ze względu na wymagania procesu oraz zastosowanie grafitowych grzejników i izolacji konieczne jest odpompowywanie komory pieca do poziomu wysokiej próżni, napełnienie jej gazem obojętnym oraz regulacja zmian poziomu próżni podczas procesu. Z tego względu artykuł omawia konfigurację i działanie układu wytwarzającego odpowiednią atmosferę komory pieca. Ostatnia część artykułu jest poświęcona układowi komputerowego sterowania stanowiskiem.
EN
The initial part of the paper describes the process of silicon carbide monocrystals production. Next the paper presents the construction of the system for this purpose and its most important blocks. The heating system is realized as two-section vertical tubular graphite resistance furnace working up to 2300 C and supplied from 60 kW DC sources. The furnace is placed in the vacuum chamber. For the sake of process requirements and graphite heaters and insulation application it is necessary to pump out the air from the chamber to high-vacuum level, fill it up by inert gas and control of vacuum level changes during the process . For these reason the paper describes the configuration and operation of the system providing the proper atmosphere of the furnace chamber. The last part of the paper is devoted to computer control system.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.