本文關鍵詞：基于半導體制冷的高精度循環(huán)冷水機研制　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 循環(huán)冷水機 溫度控制 自整定 Fuzzy-PID 半導體制冷

【摘要】：現(xiàn)代超精密制造、加工、測量儀器對工作環(huán)境提出了苛刻要求,尤其是以光刻機為代表的超大規(guī)模集成電路制造設備,其高集成度導致常規(guī)散熱方法遠遠不能滿足要求,同時投影物鏡的光刻質(zhì)量、運動部件的定位精度以及測量裝置的測量精度等都對環(huán)境參數(shù)的變化特別是溫度的變化尤為敏感。因此,環(huán)境參數(shù)尤其是溫度的控制成為一項關鍵技術。高精度循環(huán)冷水機溫度控制系統(tǒng)是保證步進掃描光刻機、微納坐標測量機、掃描探針顯微鏡等超精密儀器設備良好工作狀態(tài)的重要組成單元。針對以上應用背景和需求,本課題研制一種基于半導體制冷的高精度循環(huán)冷水機,以解決現(xiàn)有循環(huán)冷水機溫度控制精度低、調(diào)節(jié)時間長、魯棒性差等問題。本課題主要研究內(nèi)容如下:首先,在對國內(nèi)外高精度循環(huán)水溫度控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)、控制算法、驅(qū)動方法以及現(xiàn)有產(chǎn)品調(diào)研分析的基礎上,指出了其原理、方法或產(chǎn)品的缺點和不足,進而根據(jù)項目需求和設計指標完成了基于半導體制冷和電加熱方法的循環(huán)冷水機溫度控制系統(tǒng)總體方案的設計,并基于溫度控制系統(tǒng)自身特點和控制精度需求,完成了大功率驅(qū)動器的選取和高精度控制算法的方案設計。其次,根據(jù)高精度循環(huán)冷水機溫度控制系統(tǒng)總體方案,詳細設計計算了以半導體制冷片和電加熱管為核心元件的換熱執(zhí)行器結(jié)構(gòu)尺寸。同時,在ANSYS仿真環(huán)境下,分別仿真分析了換熱結(jié)構(gòu)的變形量、流場(速度場)及溫度場分布,驗證了設計過程的合理性和正確性,為進一步的優(yōu)化提供了方向,進而完成了結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取。再次,針對循環(huán)冷水機溫度控制系統(tǒng)非線性、時變、大時滯等特性,對高精度的溫度控制算法進行了詳細設計。通過采用極限環(huán)繼電辨識方法在線對PID控制參數(shù)進行自整定,再結(jié)合經(jīng)典PID控制和模糊控制兩者的優(yōu)點,完成了具有自整定功能的模糊PID控制器設計,仿真表明模糊PID控制器具有超調(diào)量小、調(diào)節(jié)時間短、精度高等特點。最后,搭建了實驗平臺,對循環(huán)冷水機的主要性能指標進行了測試。根據(jù)實驗測試結(jié)果,本課題研制的高精度循環(huán)冷水機溫度控制穩(wěn)定性優(yōu)于±0.01℃,峰值制冷功率為1k W,控溫范圍為16℃~26℃,控制分辨力優(yōu)于0.005℃,并且具有較強的魯棒性,達到了預定的設計指標,很好地滿足了項目需求。
[Abstract]:The design of high precision temperature control system based on semiconductor refrigeration and electric heating is designed based on the principle , control algorithm , driving method and measurement precision of high precision circulating water chiller . the temperature control range is 16 - 26 DEG C , the control resolution is better than 0.005 DEG C , and the control temperature range has stronger robustness , achieves the predetermined design index , and well meets the project requirements .

【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN305.7;TN303

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 宋紹京,薛永祺;復雜環(huán)境下半導體致冷器的動態(tài)模型及溫度控制[J];紅外與毫米波學報;2005年05期

2 王憲平,李圣怡;超精密環(huán)境溫度控制及溫度測量技術研究[J];中國機械工程;2000年08期

相關博士學位論文 前1條

1 張輝;微納米測量環(huán)境控制機理及系統(tǒng)研究[D];合肥工業(yè)大學;2009年

，

本文編號：1393121