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专利号: 2020115862459
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 晶体生长〔3〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种周期单脉冲控制单晶炉软轴提拉系统非周期摆动方法,其特征在于,按照以下步骤具体实施:

步骤1、构建晶体生长软轴提拉系统的动力学模型,针对软轴提拉系统,将引晶阶段的系统化简为一个旋转摆,假设系统满足如下条件:1)引晶阶段软轴提拉的速度非常缓慢,假设软轴的长度l不变;2)忽略软轴的质量,将籽晶和夹头简化为一个质量为m的质点;3)软轴提拉系统受到的外部扰动由本系统偏心造成,偏心距为r,该扰动的频率与本系统工作的旋转速度一致,基于假设系统满足条件,软轴提拉系统无量纲的数学模型如式(1)所示:其中,t是时间变量,x1是软轴相对于旋转中心垂线的摆动角度θ,x2是摆动角的变化速度,x1和x2是软轴提拉系统的状态变量;

另外,Ω是软轴提拉系统无量纲转速,无量纲化外部扰动幅值和软轴提拉系统阻尼分别为A和c,这三个量为软轴提拉系统的参数;

步骤2、构建周期单脉冲控制器,在现有工艺设定转速的基础上增加脉冲控制,脉冲控制器数学模型如式(2)和式(3)所示:

其中,脉冲控制的周期表示为T=2π/Ω,与软轴提拉系统周期一致,2Δ为脉冲持续时间,κ是脉冲幅值,n是表示第n个周期;

定义P(t)=Ω+F(t)为被控后的转速,并定义正的脉冲幅值为增加转速,负的脉冲幅值为降低转速,基于脉冲控制的软轴提拉系统,被控系统的方程式如式(4)所示:P(t)=Ω+F(t)                                         (4)步骤3、确定周期单脉冲控制器的参数选择范围,采用Melnikov方法得到将软轴提拉系统摆动控制到周期运动的控制参数,该控制参数应满足不等式(5):

其中,

,N为傅

里叶级数,实际计算时取足够大;

当选择满足不等式(5)的脉冲控制器的参数对(Δ,κ),即能够保证式(4)所示的软轴提拉系统为周期运动。

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