烘烤对晶控的干扰问题

ferry

谁来具体解释下PID的 工作原理
无语了 发表于 2009-6-28 12:59

PID　　工程控制和数学物理方面：
　　PID（比例积分微分）英文全称为Proportion Integration Differentiation，它是一个数学物理术语。
　　目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能 控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接 口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、 变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器 （仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制 器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
　　1、开环控制系统
　　开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
　　2、闭环控制系统
　　闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系 统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈 的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系 统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
　　3、阶跃响应
　　阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字 来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控 制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。
　　4、PID控制的原理和特点
　　在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。
　　比例（P）控制
　　比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
　　积分（I）控制
　　在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积 分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳 态误差。
　　微分（D）控制
　　在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用， 其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能 够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性。
　　5、PID控制器的参数整定
　　PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被 控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是 依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主 要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应 曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需 要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡， 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
　　在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。
　　对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
　　对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1
　　对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3
　　对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5
　　参数整定找最佳，从小到大顺序查
　　先是比例后积分，最后再把微分加
　　曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
　　曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
　　曲线偏离回复慢，积分时间往下降
　　曲线波动周期长，积分时间再加长
　　曲线振荡频率快，先把微分降下来
　　动差大来波动慢。微分时间应加长
　　理想曲线两个波，前高后低4比1
　　一看二调多分析，调节质量不会低
　　PID与自适应PID的区别：
　　首先弄清楚什么是自适应控制
　　在生产过程中为了提高产品质量，增加产量，节约原材料，要求生产管理及生产过程始终处于最优工作状态。因此产生了一种最优控制的方法，这就叫自适应控制。在这种控制中要求系统能够根据被测参数，环境及原材料的成本的变化而自动对系统进行调节，使系统随时处于最佳状态。自适应控制包括性能估计（辨别）、决策和修改三个环节。它是微机控制系统的发展方向。但由于控制规律难以掌握，所以推广起来尚有一些难以解决的问题。
　　加入自适应的pid控制就带有了一些智能特点，像生物一样能适应外界条件的变化。
　　还有自学习系统，就更加智能化了。
　　计算机术语：
　　PID（进程控制符）英文全称为Process Identifier，它也属于电工电子类技术术语。
　　PID就是各进程的身份标识,程序一运行系统就会自动分配给进程一个独一无二的PID。进程中止后PID被系统回收，可能会被继续分配给新运行的程序。
　　PID一列代表了各进程的进程ID,也就是说,PID就是各进程的身份标识。
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　　PID一列代表了各进程的进程ID,也就是说,PID就是各进程的身份标识。
　　只要运行一程序，系统会自动分配一个标识！！ 1.http://hi.baidu.com/liangniu007/
　　是暂时唯一：进程中止后，这个号码就会被回收，并可能被分配给另一个新进程。
　　只要没有成功运行其他程序，这个pid会继续分配给当前要运行的程序！！
　　如果成功运行一个程序，然后再运行别的程序时，系统会自动分配另一个pid！！

ferry

这个温度对晶体的速率影响还是很大的,我觉得实际上是热冲击造成的,下烘烤加热不稳定,肯定对速率的变化有影响,一方面你可以调节PID设定,还有在晶体的附近想些办法,最好不要让热辐射直接照在上面.
milkyway 发表于 2009-6-30 18:56

我们现在的看法也是这样，调整过辐射的角度，效果不好，但看老外的机子，也是直接辐射到工件盘上的啊。人家为什么就没有这问题呢，不解。

yogankin

我是嘉兴晶控电子有限公司的,我公司主要从事晶振片的生产,采用全进口设备生产,质量跟进口INFICON,FILTECH一样,价格较进口的有很大优势,成都光机所使用我们的晶振片.我们的客户有水晶光电,凤凰光学,日本京瓷等.附件是我公司的简介,如有需要我们可以提供样品试样.谢谢

苏州膜头

感谢各位的出谋划策，原因大体应该是如我所言，因为，当工转开到较高速率时，影响几乎没有（转速高时，四个 ...
ferry 发表于 2009-5-31 18:54

好久没来了，问题解决了吗？谈谈我的看法：
首先取下晶控出水管单独接到冷水机。（好多机子都是混合出水，回水压力太高，晶控水量太小）
看样子应该是热辐射的原因。加大烘烤功率，增加灯管数量！！！合理均匀配置！！！
工转改成帽形，立杆见影，马上ok!（但不可取，均匀性差，装料少）
枪的位置与工件盘配合不当也是热辐射产生的原因。你可以改小工件盘尺寸。减小工件盘蒸发角度。
试试看，因该没问题。

苏州膜头

这个温度对晶体的速率影响还是很大的,我觉得实际上是热冲击造成的,下烘烤加热不稳定,肯定对速率的变化有影响 ...
milkyway 发表于 2009-6-30 18:56

其实温度对晶体的影响微呼其微。温度高膜层簿，温度低膜层厚。只要保证有微量，恒定的水量。温差60度内可以忽略。只不过晶体灵敏度相当高，怕的是周期性影响。

tfc

看了描述和图片,我倒有想法.楼主没有再回复,是解决了吧?

yuyu177

呵呵 学到不少。。。。

ferry

回复 42# tfc
最后还是把工装给改成帽形架了，其实上面所提的好多方面，都进行过调整，但收效均不大。
最后措施是把烘烤的控制不再经由PLC给出，而是指令直接给出，问题算是解决了，但总感觉下烘烤问题还是很多，机器现在就像个四不像，帽形架，下烘烤，这配置，估计没有几个这样干的。
温度的均匀性和可控性不是很好，导致现在成膜区域均匀性不好，整个真空室温度上下偏差很大，考虑到观察窗口的耐温性，还不敢加太高的温度。
不知兄台有何别的看法，不妨说来听听，让大家也都长长见识。

苏州膜头

回复 44# ferry

改成帽形架还不行？？？
你的烘烤由plc控制？？应该由调功器pid控制吧。
稀奇了，你的温度有多高啊？
哪里四不象了？这样的配置用的人太多了。挺好用啊！就是均匀性差点，装料少点。

sgh920

来学习了 呵呵 我们的机器在度第一层时也那样 但后面的就好了 不知为什么？

苏州膜头

回复 46# sgh920

吉林的苹果：
            你做什么产品啊？？？？？

LILISRLHJ

我想您的360膜厚控制仪应该确定是ok状态，只有速率不稳，大多情况是电/磁屏蔽方面的问题，主要检查一下接线入真空室接口的地方的耐压问题，最好是做陶瓷的；二是检查一下你的加热调功器。变压器的稳定状况，尽量减少电流脉冲现象。希望以上能对您有所帮助！实在不行的话，调整一下晶控系统（反馈计算）的周期时间（period），调到最大值1s,或是其他。