ArF光源激光器腔体温度控制方法研究

摘要

ArF光源激光器现已在医疗、半导体加工、科研等领域中广泛应用，其中具有多腔结构的ArF激光器对温度稳定性有一定要求。本文主要研究ArF激光器的温控方法，设计出良好的温控系统。本文的主要工作与结论如下：
　　本论文针对ArF激光器的腔体控制需求以及系统中干扰多、变化大的特点，经过传热学分析，设计出了一种控温方案。该方案以进入腔体PCW的流量为被控量，对腔体的温度实现控制。在多个腔体的控温系统集成中，本文给出了使用流量平衡阀、压力平衡阀以及溢流阀的方案来解决流量互相影响的问题。本文设计完成了温控系统的硬件以及软件。
　　为了研究温度控制算法，通过使用辨识的方法建立出了比例阀的传递函数，通过理论分析推导出了腔体温度与流量的传递函数、腔体温度与放电功率的关系、腔体温度与PCW循环水入口温度的关系。基于上面建立的模型，本文使用了单闭环回路控温结构，其控制参数通过D分割法与灵敏度进行设计计算，使控制系统具有一定的灵敏度以及幅值和相位裕度。
　　最后，针对单闭环回路控制中不能抑制流量干扰的缺点，进一步设计出了串级控制结构、前馈串级控制结构和模糊 PID-串级控制结构的算法，使ArF激光器的温度控制性能逐步变优，对流量干扰、重复频率干扰以及被控对象参数变化的干扰均具有一定的适应性。同时，本文对前述的几种算法实施了仿真分析验证，证明模糊PID-串级控制结构能够完成±0.2℃的控制指标并且具有一定的鲁棒性。

目录

声明

1绪论

1.1课题的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题研究主要内容以及主要工作

2 ArF光源激光器温度控制方案设计

2.1 ArF准分子激光器腔体温度控制需求分析

2.2温控系统方案设计与分析

2.3硬件设计

2.4软件设计

2.5本章小结

3 单闭环温度控制结构及控制器实现

3.1各对象传递函数模型

3.2控制参数稳定域的计算

3.3单闭环回路温度控制

3.4本章小结

4 串级温度控制结构及控制器实现

4.1串级温度控制结构

4.2前馈-串级温度控制结构

4.3模糊PID-串级控制算法设计

4.4算法控制流程图

4.5算法仿真

4.6本章小结

5总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

致谢

参考文献