JP2007045684A5

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Publication number: JP2007045684A5
Application number: JP2005234221A
Authority: JP
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2025-08-12

Claims

無駄時間をもつ時変系制御対象（２００）のための制御システムにおいて、
前記制御対象（２００）の出力値に対する目標値（r）と、前記制御対象（２００）の複数のシステムパラメータを表す複数のシステムパラメータ設定値を記憶し、前記複数のシステムパラメータ設定値のすべて又は一部が所定の時変特性をもつように設定されている記憶装置（１０４A）と、
前記記憶装置（１０４A）に記憶された前記システムパラメータ設定値と、前記制御対象（２００）の現時刻における出力値と過去の入力値（u_T）とに基づいて、現在より前記無駄時間だけ後の将来時刻（t+L）における、前記出力値を含む所定の状態変数（x）の値を予測する状態予測器（２０６）と、
前記記憶装置（１０４A）に記憶された将来時刻（t+L）における前記目標値（r）と前記システムパラメータ設定値と、前記状態予測器（２０６）により予測された将来時刻（t+L）における前記状態変数（x）とに基づいて、将来時刻（t+L）における前記状態変数（x）を将来時刻（t+L）のスライディングモードに拘束するようにスライディングモード制御動作を行ない、前記制御対象（２００）に印加されるべき操作値（u）を出力するスライディングモード制御器（２１２）と
を備えた制御システム。
請求項１記載のシステムにおいて、
前記状態予測器（２０６）により予測された将来時刻（t+L）における前記出力値と、前記目標値（r）との間の偏差（e）を積分して、将来時刻（t+L）における偏差積分値（z）を得る積分器（２１０）を更に備え、
前記スライディングモード制御器（２１２）は、前記状態予測器（２０６）からの将来時刻（t+L）における前記状態変数（x）に、前記積分器（２１０）からの将来時刻（t+L）における前記偏差積分値（z）を付加して成る拡張された状態変数（x_s)を用いて、スライディングモード制御動作を行なう制御システム。
無駄時間をもつ時変系制御対象（２００）の複数のシステムパラメータを表す複数のシステムパラメータ設定値を記憶し、前記複数のシステムパラメータ設定値のすべて又は一部が所定の時変特性をもつように設定されている記憶装置（１０４A）と、
前記記憶装置（１０４A）に記憶された前記システムパラメータ設定値と、前記制御対象（２００）の現時刻における出力値と過去の入力値（u_T）とに基づいて、現在より前記無駄時間だけ後の将来時刻（t+L）における、前記出力値を含む所定の状態変数（x）の値を予測する手段（２０６）と
を備えた非線形状態予測器。
請求項１記載の制御システムと、前記制御システムにより制御される単結晶引上機とを備えた、チョクラルスキー法により単結晶棒を製造する単結晶製造装置において、
前記出力値は、前記単結晶引上機で引上げられる単結晶棒の直径値であり、
前記所定の時変特性をもつシステムパラメータ設定値は、前記単結晶引上機で引上げられる単結晶棒の長さ又は経過時間に応じて変化するように設定されており、
前記状態変数（x）は、前記直径値と、前記直径値の時間による１階と２階の微分値とを含み、
前記操作値（u）は、前記単結晶製造装置の融液温度又は融液を加熱するヒータの温度を操作する数値であり、
前記単結晶棒の引上げ速度を、時間の関数として予め設定された引上げ速度設定値に従って制御する引上げ速度設定器（２０２）を更に備えた単結晶製造装置。
請求項４記載の単結晶製造装置において、
前記所定の時変特性をもつシステムパラメータ設定値の一つがプロセスゲイン設定値（k₀）であり、前記プロセスゲイン設定値（k₀）が前記単結晶棒の肩部と直胴部の形成過程で前記単結晶棒の長さに応じて変化し、前記直胴部の形成過程では前記単結晶棒の引上速度の変化に応じて変化するように設定されている単結晶製造装置。
無駄時間をもつ時変系制御対象（２００）のための制御方法において、
前記制御対象（２００）の出力値に対する目標値（r）と、前記制御対象（２００）の複数のシステムパラメータを表す複数のシステムパラメータ設定値とを記憶し、前記複数のシステムパラメータ設定値のすべて又は一部が所定の時変特性をもつように設定されているステップと、
記憶された前記システムパラメータ設定値と、前記制御対象（２００）の現時刻における出力値と過去の入力値（u_T）とに基づいて、現在より前記無駄時間だけ後の将来時刻（t+L）における、前記出力値を含む所定の状態変数（x）の値を予測するステップと、
記憶された将来時刻（t+L）における前記目標値（r）と前記システムパラメータ設定値と、前記予測された将来時刻（t+L）における前記状態変数（x）とに基づいて、将来時刻（t+L）における前記状態変数（x）を将来時刻（t+L）のスライディングモードに拘束するようにスライディングモード制御動作を行ない、前記制御対象（２００）に印加されるべき操作値（u）を出力するステップと
を備えた制御方法。
無駄時間をもつ時変系制御対象（２００）のための制御システムにおいて、
前記制御対象（２００）の出力値（w）に対する目標値（r）と、比例ゲイン設定値（K_p）、積分ゲイン設定値（T_I）及び微分ゲイン設定値（T_P）とを含む制御ゲイン設定値とを記憶し、前記制御ゲイン設定値のうち少なくとも前記比例ゲイン設定値（K_p）は所定の時変特性をもつように設定されている記憶装置（１０４A）と、
予め所定の時変特性をもつように設定されている第1の操作値を出力するフィードフォワード補償器（２２０）と、
前記記憶装置（１０４A）に記憶された前記目標値（r）と、前記制御対象（２００）からの前記出力値（w）との間の偏差（e）を計算する減算器（２３２）と、
前記減算器（２３２）からの前記偏差（e）と、前記記憶装置（１０４A）に記憶された前記制御ゲイン設定値（K_p、T_I、T_P）とに基づいて、PID制御動作を行ない、第２の操作値を出力するゲインスケジュールドPID制御器（２３６）と、
前記フィードフォワード補償器（２２０）からの前記第１の操作値と、前記ゲインスケジュールドPID制御器（２３６）からの前記第２の操作値とを入力して、前記制御対象（２００）に印加されるべき第３の操作値（u_T）を出力する合成器（２３８）と
を備えた制御システム。
無駄時間をもつ時変系制御対象（２００）のための制御方法において、
前記制御対象（２００）の出力値（w）に対する目標値（r）と、比例ゲイン設定値（K_p）、積分ゲイン設定値（T_I）及び微分ゲイン設定値（T_P）とを含む制御ゲイン設定値とを記憶し、前記制御ゲイン設定値のうち少なくとも前記比例ゲイン設定値（K_p）は所定の時変特性をもつように設定されている記憶ステップと、
予め所定の時変特性をもつように設定されている第1の操作値を出力するステップと、
記憶された前記目標値（r）と、前記制御対象（２００）からの前記出力値（w）との間の偏差（e）を計算するステップと、
前記偏差（e）と、記憶された前記制御ゲイン設定値（K_p、T_I、T_P）とに基づいて、ゲインスケジュールドPID制御動作を行ない、第２の操作値を出力するステップと、
前記第１の操作値と前記第２の操作値とから、前記制御対象（２００）に印加されるべき第３の操作値（u_T）を生成し出力するステップと
を備えた制御方法。