【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气化器控制，具体涉及一种基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统和方法。
技术介绍
1、在半导体制造设备等领域，对精确控制气体流量的需求逐渐成为技术发展的迫切需求。目前，通常使用质量流量控制器和pid控制系统来管理气体流量。在这种传统系统中，为了维持流量控制的稳定性，通常在每个质量流量控制器的流路上都添加了压力调节器，以减轻压力变动对流量控制的不良影响。然而，随着技术的不断发展，一些新型系统设计逐渐趋向在流体供给源中设置调节器，避免在每个流路上都添加压力调节器的繁琐步骤。这一趋势在一定程度上简化了系统结构，但也引入了一些问题。特别是在某些情况下，例如某一供应流路关闭或质量流量控制器的流量发生显著变化时，可能导致压力变动扩散到其他流路上的质量流量控制器，从而引发了系统中的串扰问题。另一方面，当前在质量流量控制器上广泛应用的控制算法是比例-积分-微分控制（pid）。尽管pid控制在很多应用场景下表现出色，但其在面对稳态时的外界扰动时仍存在一些缺陷。为了抵御这些扰动，通常需要设置较大的控制器增益。然而，这种做法带来的一个显著问题是对于设定值的快速响应，往往导致了流量的过冲现象。在质量流量控制的背景下，pid控制器的过大增益主要是为了确保系统能够迅速对外部扰动做出响应，保持流量的稳定性。然而，这种做法的局限性在于对于设定值的快速响应会引起流量过冲，即系统在达到设定流量值时，由于过大的增益导致流量超过设定值一段时间，最终才趋于稳定。这种现象在对流量要求高、对流量变化敏感的领域，例如半导体工序等，可能会导致工艺的不稳定和产
2、因此，目前半导体制造设备等领域中面临的问题是在新型系统架构中，尤其是在耐高压容器等流体供给源中设置调节器的情况下，如何在不妨碍流量设定值变化的跟踪速度的前提下，有效地抑制压力变动对流量控制系统的影响，以满足半导体工序等领域对于高度精密流量控制的需求。
3、上述问题是目前亟待解决的。
技术实现思路
1、本专利技术要克服现有技术的上述至少一个缺点，一方面，本专利技术提供了基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统，所述系统包括：压力传感单元、流量传感单元、流量控制阀、控制单元和气体流道；所述压力传感单元置于气体流道的进气口并与所述控制单元电连接，用于检测流入所述气体流道的气体的压力，并将压力检测信号前馈至控制单元；所述流量传感单元的一侧连接于所述气体流道的进气口端，另一侧与所述控制单元电连接，用于将检测到的流入所述气体流道内部的气体流量转化为流量测定信号并传输至控制单元；所述控制单元的第一输入端连接于所述压力传感单元的输出端，第二输入端连接于所述流量传感单元的输出端，第一输出端连接于所述流量控制阀，用于对接收到的压力检测信号和流量测定信号采用神经网络pid控制算法结合压力检测值前馈算法生成控制信号，包括：基于压力检测值前馈算法将接收到的压力传感单元传输的压力检测信号作用于神经网络pid控制算法的前馈环节生成压力补偿，基于神经网络pid控制算法对接收到的流量传感单元传输的流量测定信号采用神经网络pid控制算法生成流量控制阀开度信号；所述流量控制阀置于所述气体流道的出口端，用于基于接收到的所述控制单元发送的流量控制阀开度信号控制流出所述气体流道的气体流量。
2、进一步的，所述系统外部连接有气源装置，所述气源装置出气口与所述气体流道的进气口之间连接有压力调节器，用于使所述气源装置产生的气体稳定的流入所述气体流道的进气口。
3、进一步的，所述一个气源装置通过一个压力调节器分别与至少一个控制系统连接。
4、进一步的，所述压力传感单元集成有压力转换器，用于对流经的气体进行采样并检测其压力，基于检测到的压力生成压力检测信号前馈至控制单元。
5、进一步的，所述流量传感单元包括热电阻丝和放大电路，用于将气体流量信号转换为电信号，所述电信号经由放大电路放大后生成流量测定信号发送至控制单元。
6、进一步的，所述控制单元包括流量信号接收单元、压力信号接收单元、流量控制阀开度信号计算单元、开度信号输出单元和流量信号输出单元；所述流量信号接收单元用于接收流量传感单元传输的流量测定信号以及预设的流量信号；所述压力信号接收单元用于接收所述压力传感单元传输的压力检测信号；所述流量控制阀开度信号计算单元用于基于压力检测信号和流量测定信号生成控制信号；所述开度信号输出单元用于将所述控制信号输入至流量控制阀；所述流量信号输出单元用于将流量测定信号输入至外接的显示单元。
7、进一步的，所述流量控制阀门开度信号计算单元包括流量控制阀开度电压信号计算单元和压力检测值前馈单元；所述压力检测值前馈单元中集成有压力检测值前馈算法，用于将接收到的压力传感单元传输的压力检测信号作用于神经网络pid控制算法的前馈环节生成压力补偿；所述流量控制阀开度电压信号计算单元集成有神经网络pid控制算法，用于基于接收到的流量传感单元传输的流量测定信号采用神经网络pid控制算法生成控制信号。
8、进一步的，所述神经网络pid控制算法包括：流量控制阀开度电压信号计算式为：；
9、
10、式中，表示开度电压信号，表示控制偏差信号，表示pid控制器三个系数，表示当前时刻；；；
11、;
12、式中，为的归一化更新值,为参数的学习速率，表示当前神经元输入，表示当前神经元输出，k为比例系数，为误差差值，其中
13、进一步的，所述压力检测值前馈算法包括：
14、将所述控制单元用频域传递函数表示为，流量传感单元用频域传递函数表示为，流量控制阀用频域传递函数表示为，压力扰动到流量之间的传递函数记为，压力检测值前馈通道记为，令。
15、第二方面，本专利技术提供了基于神经网络pid控制算法的质量流量控制方法，所述方法包括：接收气体流道内部的气体的压力检测信号；接收流入气体流道内部的气体的流量测定信号；对接收到的压力检测信号和流量测定信号采用神经网络pid控制算法结合压力检测值前馈算法生成控制信号；通过所述控制信号控制流量控制阀的开关度。
16、又一方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的基于神经网络pid控制算法的质量流量控制方法。
17、再一方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器中存储有至少一条程序指令；所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现上述的基于神经网络pid控制算法的质量流量控制方法。
18、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统，包括：压力传感单元、流量传感单元、流量控制阀、控制单元和气体流道；压力传感用于检测流入所述气体流道的气体的压力，并将压力检测信号前馈至控制单元；流量传感单元用于将检测到的流入所述气体流道内部的气体流量转化为流量测定信号并传输至控制单元；控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于神经网络PID控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述系统包括：压力传感单元、流量传感单元、流量控制阀、控制单元和气体流道；
2.根据权利要求1所述的基于神经网络PID控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述系统外部连接有气源装置，所述气源装置出气口与所述气体流道的进气口之间连接有压力调节器，用于使所述气源装置产生的气体稳定的流入所述气体流道的进气口。
3.根据权利要求2所述的基于神经网络PID控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，一个气源装置通过一个压力调节器分别与至少一个控制系统连接。
4.根据权利要求1所述的基于神经网络PID控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述压力传感单元集成有压力转换器，用于对流经的气体进行采样并检测其压力，基于检测到的压力生成压力检测信号前馈至控制单元。
5.根据权利要求1所述的基于神经网络PID控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述流量传感单元包括热电阻丝和放大电路，用于将气体流量信号转换为电信号，所述电信号经由放大电路放大后生成流量测定信号发送至控制单元。
<...【技术特征摘要】
1.一种基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述系统包括：压力传感单元、流量传感单元、流量控制阀、控制单元和气体流道；
2.根据权利要求1所述的基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述系统外部连接有气源装置，所述气源装置出气口与所述气体流道的进气口之间连接有压力调节器，用于使所述气源装置产生的气体稳定的流入所述气体流道的进气口。
3.根据权利要求2所述的基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，一个气源装置通过一个压力调节器分别与至少一个控制系统连接。
4.根据权利要求1所述的基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述压力传感单元集成有压力转换器，用于对流经的气体进行采样并检测其压力，基于检测到的压力生成压力检测信号前馈至控制单元。
5.根据权利要求1所述的基于神经网络pid控制算法的质量流量控制系统，其特征在于，所述流量传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，谢加武，方童童，
申请(专利权)人：常州高凯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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