열손실 특성을 갖는 히팅 자켓의 모델 식별과 온도 실험을 통한 검증 (Model Identification of Heating Jacket with Heat Loss Characteristics and Verification through Temperature Experiment)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 60권 / 12호 / 72 ~ 78페이지
· 저자명 : 남진문

초록

본 논문에서 열손실 특성을 가지는 히팅자켓의 이론적 모델을 제시하고 온도실험을 통하여 모델식별을 검증한다. 반도체 공정 설비에서 원료 기체 배송 경로의 온도를 일정하게 유지하는 히팅자켓을 실험에 이용한다. 열손실율과 온도변화의 관계를 기술하는 기존 모델에 가열소자에 의한 온도변화를 추가로 도입하여 모델 식을 확장하였다. 또한 모델식에서 열용량과 열손실율의 상수를 정의하여 제어대상을 정확히 기술할 수 있음을 제시한다. 이 모델을 이용한 온도 시뮬레이션의 결과와 실제 온도실험이 일치하는 결과를 얻었고 이론적 모델이 정확함을 증명하였다. 범용 온도제어기는 PID알고리즘을 이용한다. 이는 제어 대상의 모델링 과정을 생략하고 PID튜닝으로 대체하여도 제어 안정성이 우수하고 성능을 신뢰할 수 있기 때문이었다. 그러나 실제로 PID튜닝이 불가능한 경우가 많고, 제어에 영향을 주는 변수가 실시간으로 변하는 경우에도 본 논문에서 제안하는 모델과 시뮬레이션을 이용하면 PID튜닝을 가상적으로 실시할 수 있어 효과적이다.

영어초록

In this paper, we present a theoretical model of a heating jacket with heat loss characteristics and verify model identification through temperature experiments. In semiconductor processing facilities, a heating jacket that maintains a constant temperature of the raw material gas delivery path is used in the experiment. The model equation was expanded by additionally introducing temperature change due to the heating element to the existing model that describes the relationship between heat loss rate and temperature change. It also suggests that the control target can be accurately described by defining constants for heat capacity and heat loss rate in the model equation. The results of the temperature simulation using this model were consistent with the actual temperature experiment, proving that the theoretical model was accurate. General-purpose temperature controllers use the PID algorithm. This was because control stability was excellent and performance was reliable even if the modeling process of the control object was omitted and replaced with PID tuning. However, in reality, PID tuning is often impossible and even when variables affecting control change in real time, PID tuning can be performed virtually using the model and simulation proposed in this paper, making it effective.

참고자료

· 없음