【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压力控制阀，具体为一种压力阀及其控制方法、计算机可读存储介质。
技术介绍
1、在半导体制造设备中，压力阀是一种很常用的设备，该阀一般用于下游的压力控制系统，用于稳定工艺腔体内的气体压力在设定值上，气体压力的稳定与加工产品的质量有直接的关系。
2、图1为现有技术中半导体沉积设备的工艺腔体压力控制系统，图2为现有技术中工艺腔体的压力阀1的结构框图；如图1和图2所示，通常的压力控制系统主要由上游的流量控制阀3，工艺腔体2和下游的压力阀1组成，通过流量控制阀3向工艺腔体2内注入一定流量的气体，压力阀1通过控制阀体10的开度，来控制流出工艺腔体的气体流量，从而来稳定工艺腔体的气体压力。压力阀1一般由阀体10、执行器9和控制器4组成；控制器4根据外部的压力传感器12提供的工艺腔体压力信号，以及上位机13提供的设定目标压力，通过执行器控制阀体10的开度，从而控制腔体的压力。
3、半导体设备如cvd、pvd技术的工艺范围很宽，针对不同的流量和压力，需要压力阀1在很大的范围内保证稳定的工作状态和控制精度；由于压力阀1内的阀体10（一般是蝶阀）的非线性，所以不能在整个工作范围保证足够的线性度，所以通常的压力阀1需要一个学习的过程，即在系统安装后，或工艺参数设定值变化较大，或长时间运行阀体的结构参数发生变异时，伺服阀的闭环控制会不稳定，此时需要执行一个专门的学习步骤，即让控制器在该状态下，重新测量系统的特性参量，重新选择合适的控制参量。
4、但是，目前压力阀1的在该学习过程中需要较长的时间，一般持续2
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种压力阀及其控制方法、计算机可读存储介质，能够无需进行专门的学习过程即能保持稳定阀体在合适的开度角下作业，提高在生产环节中对产品质量的控制。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术实施例提供一种压力阀，包括：自学习模块、压力pid控制器、位置pid控制器、电机驱动模块、执行器和阀体；
4、自学习模块和压力pid控制器用于连接到压力传感器，压力传感器用于测量半导体沉积设备工艺腔体内的当前压力；
5、自学习模块和压力pid控制器还用于连接到上位机，上位机根据需要设定的目标压力与当前压力，计算当前工艺腔体内的压力误差；
6、压力pid控制器用于根据压力误差，计算当前阀体开度角的位置设置；
7、执行器连接到阀体,执行器用于检测阀体开度角的实际位置，根据阀体开度角的实际位置与位置设置，计算得到开度角的位置误差；
8、电机驱动模块连接到执行器，位置pid控制器连接到自学习模块、电机驱动模块、执行器，位置pid控制器用于根据阀体开度角的位置误差，重新调节开度角；
9、自学习模块连接到压力pid控制器、位置pid控制器、执行器，自学习模块用于实时采集当前压力、阀体开度角的实际位置，并结合上位机发送的当前上游流量，为压力pid控制器、位置pid控制器计算合适的pid参数。
10、在可选的实施例中，执行器内置的编码器通过编码器接口将阀体开度角的实际位置反馈给位置pid控制器和自学习模块。
11、在可选的实施例中，位置pid控制器通过电机驱动模块调节执行器内置的电机转速，实现阀体开度角的重新调节。
12、在可选的实施例中，自学习模块采用kalman滤波算法为压力pid控制器、位置pid控制器计算pid参数，包括以下步骤：
13、s1：初始化参数；
14、s2：读入当前压力值作为观察向量,读入阀体开度角的实际位置和当前上游流量作为控制向量；
15、s3：按照kalman滤波算法预测更新，得到一组状态向量，状态向量中包括有所需的流导参数、工艺腔体有效容积、压力测量迟滞系数；
16、s4：根据流导参数、工艺腔体有效容积、压力测量迟滞系数，并结合系统闭环模型，计算出压力pid控制器和位置pid控制器所需的控制参数。
17、在可选的实施例中，kalman滤波算法为：
18、状态向量：
19、（1）
20、式（1）中，为k时的工艺腔体压力；ak、bk、ck为通过kalman滤波算法来动态确定阀体的流导参数；为k时的工艺腔体有效容积；为k时的压力测量迟滞系数；为k时的迟滞后的压力测量值；
21、控制向量：
22、（2）
23、式（2）中，为k时的阀体开度角的实际位置；为k时的上游流量；
24、观察向量：
25、（3）
26、状态转移方程：
27、（4）
28、式（4）中,是阀体在目标压力下的流导，详见式（7）；为控制周期；
29、观察方程：
30、（5）。
31、在可选的实施例中，压力pid控制器采用pd调节，位置pid控制器采用pi调节；系统闭环模型的整个s域的闭环传递函数为：
32、（6）
33、（7）
34、式（6）中，为目标压力；为压力pid控制器的pd比例系数；为位置pid控制器的pi比例系数；为流导变化因子；为工艺腔体有效容积；s为拉普拉斯变换的状态空间变量；为压力pid控制器的pd微分时间；为压力测量迟滞系数；
35、式（7）中，是阀体在目标压力下的流导；a、b、c为阀体的流导参数；为阀体开度角的实际位置。
36、在可选的实施例中，s4中，取,消除了系统的一个极点后，整个系统s域的闭环传递函数可简化为：
37、（8）。
38、在可选的实施例中，s4中，确定,为如下式：
39、（9）
40、式（9）中，为期望的自由振荡频率、为期望的阻尼系数。
41、第二方面，本专利技术实施例提供一种压力阀的控制方法，控制方法包括：
42、测量半导体沉积设备工艺腔体内的当前压力；
43、根据需要设定的目标压力与当前压力，计算当前工艺腔体内的压力误差；
44、根据压力误差，计算当前阀体开度角的位置设置；
45、检测阀体开度角的实际位置，根据阀体开度角的实际位置与位置设置，计算得到开度角的位置误差；
46、根据阀体开度角的位置误差，重新调节开度角；
47、实时采集当前压力、阀体开度角的实际位置，并结合上位机发送的当前上游流量，为压力pid控制器、位置pid控制器计算合适的pid参数。
48、本专利技术实施例提供的压力阀及其控制方法的有益效果包括：
49、1.压力阀无需进行专门的学习过程即能保持稳定阀体在合适的开度角下作业，提高在生产环节中对产品质量的控制；
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【技术保护点】
1.一种压力阀，其特征在于，所述压力阀包括：自学习模块（5）、压力PID控制器（6）、位置PID控制器（7）、电机驱动模块（8）、执行器（9）和阀体（10）；
2.根据权利要求1所述的压力阀，其特征在于，所述自学习模块（5）采用Kalman滤波算法为所述压力PID控制器（6）、位置PID控制器（7）计算PID参数。
3.根据权利要求2所述的压力阀，其特征在于，所述自学习模块（5）采用Kalman滤波算法计算PID参数，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的压力阀，其特征在于，所述Kalman滤波算法包括：
5.根据权利要求4所述的压力阀，其特征在于，S4中，压力PID控制器（6）采用PD调节，位置PID控制器（7）采用PI调节；系统闭环模型（52）的整个s域的闭环传递函数包括：
6.根据权利要求5所述的压力阀，其特征在于，S4中，取,消除了系统的一个极点后，整个系统s域的闭环传递函数简化为：
7.根据权利要求1所述的压力阀，其特征在于，所述执行器（9）内置的编码器通过编码器接口（11）将阀体开度角的实际位置
8.一种压力阀的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制权利要求1所述的压力阀，所述控制方法包括：
9.根据权利要求8所述的压力阀的控制方法，其特征在于，所述计算PID参数采用Kalman滤波算法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述的控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种压力阀，其特征在于，所述压力阀包括：自学习模块（5）、压力pid控制器（6）、位置pid控制器（7）、电机驱动模块（8）、执行器（9）和阀体（10）；
2.根据权利要求1所述的压力阀，其特征在于，所述自学习模块（5）采用kalman滤波算法为所述压力pid控制器（6）、位置pid控制器（7）计算pid参数。
3.根据权利要求2所述的压力阀，其特征在于，所述自学习模块（5）采用kalman滤波算法计算pid参数，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的压力阀，其特征在于，所述kalman滤波算法包括：
5.根据权利要求4所述的压力阀，其特征在于，s4中，压力pid控制器（6）采用pd调节，位置pid控制器（7）采用pi调节；系统闭环模型（52）...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹中辉，金帅，
申请(专利权)人：盛吉盛半导体科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：
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