[发明专利]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

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。