СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Нет Да Формирование исходных данных для экспертной системы Выбор необходимой модели и обработка исходных данных Расчет технологического параметра К Корректировка работы экспертной системы Прогноз качества кристаллов сапфира Принятие оптимальных технических решений Результат адекватен? текущее, минимальное и максималь- ное значения характеристики, кото- рая показывает влияние параметров процесса на качество кристалла. Диа- пазон значений параметров, их важ- ность выявлены на основе эксперимен- тальных исследований, проведённых на вышеуказанной установке по росту сапфира методом ГНК. В результате определяется степень соответствия значений реальных параметров про- цесса расчётным или ожидаемым зна- чениям. Эти принципы использованы при реализации экспертной системы (ЭС) получения монокристаллов сапфира и изделий из них. Алгоритм работы ЭС позволяет прогнозировать и оце- нивать качество получаемого кри- сталла (см. рис. 9). Большие масси- вы информации систематизированы благодаря тому, что в ЭС присутству- ют база данных и база знаний. Подоб- но структуре нейронных сетей, каж- дому признаку, в зависимости от влияния его на качество кристалла, присвоен вес, а базу знаний можно расширять по мере выявления новых критериев, влияющих на качество кристалла. На основе проведённых исследова- ний, разработанных моделей и алго- ритмов созданы программные моду- ли (см. рис. 10). В целом разработан- ное программное обеспечение состоит из следующих модулей: ● база данных кристаллов; ● база данных параметров их роста и обработки; ● информационная система, позволя- ющая определять оптимальные пара- метры роста и обработки сапфира для получения кристаллов высоко- го качества; ● экспертная система, позволяющая оценить исходную технологиче- скую ситуацию относительно базо- вой, выдать рекомендации по режи- мам роста и обработки монокристал- лического сапфира. Программные модули позволяют: ● дать исчерпывающую информацию по кристаллам; ● упорядочить разрозненную инфор- мацию по процессам кристаллиза- ции и обработки; ● помочь инженеру-технологу в выбо- ре параметров роста и обработки кристаллов; ● получить математическую модель влияния параметров роста и обра- ботки на качество кристаллов; ● получить прогноз категории качества кристаллов. М ОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САПФИРА Модель управления процессом кри- сталлизации с контролем и управле- нием технологическими показателя- ми процесса и физическими параме- трами расплава и растущего кристалла может быть представлена как систе- ма, состоящая из последовательно соединённых звеньев: питающая сре- да, граница раздела фаз (кристалли- зационная зона), кристалл [11]. При этом выходные параметры преды- дущего звена являются входными для последующего звена. Управляю- щее воздействие на звенья процесса осуществляется с помощью элемен- тов кристаллизационного аппарата, таких как нагреватели и приводы тех- нологических перемещений. Система автоматического управления наибо- лее действенна тогда, когда контроль параметров процесса роста и свойств кристалла производится в ходе тех- нологического процесса. Для этого система должна быть снабжена пре- цизионными датчиками, способны- ми работать в условиях высоких тем- ператур. На практике этого достичь весьма сложно. Поэтому трудность заключается в самом процессе полу- чения информации. Непосредственное измерение тем- пературы зоны расплава с высо- кой точностью обычно очень слож- но и инерционно. Поэтому исполь- зование этого параметра в контуре стабилизирующей системы автома- тического управления, который обе- спечивает заданную текущую мощ- ность нагревателя, – трудная задача. Чаще всего используется стабилиза- ция и изменение по заданной цикло- грамме напряжения и тока нагрева- теля, которые косвенно определяют Рис. 10. Интерфейс программы интеллектуальной поддержки при принятии решения в процессе роста и обработки кристаллов сапфира Рис. 9. Алгоритм работы экспертной системы принятия оптимальных технических решений © СТА-ПРЕСС