随着单晶硅在各种高技术领域应用的不断推广,对单晶硅的需求量在不断增加,对其质量的要求也是越来越高。直拉单晶炉等径控制性能的优劣直接影响着生产出的单晶硅质量。根据工艺要求和设备条件,直拉单晶炉等径控制的数学模型包括两个单输入、单输出系统。一个是加热功率对温度的控制模型；一个是加热功率对单晶直径的控制模型。　　 单晶直径与加热功率之间、热场温度与加热功率之间具有高阶、滞后、复杂的系统特点,并且外部干扰信号多。常规PID控制无法获得良好的动静态性能,并且当过程特性发生变化时会导致控制性能恶化,而常规PID控制器没有自适应能力,控制器参数需要重新调整。　　 本文综述了直拉单晶炉等径控制系统的工作原理,介绍了直拉单晶炉的热系统及热场,温度梯度与单晶等径生长之间的关系,分析了影响单晶等径生长的因素及单晶等径生长的条件。　　 针对直径与加热功率之间、热场温度与加热功率之间具有高阶、滞后、复杂的系统特点,设计了对象参考参数自适应时滞补偿器。基于Popov超稳定理论,给出了参数自适应律设计方法,并导出了参数自适应律模型。对象参考参数自适应时滞补偿器具有良好的自适应跟踪能力和时滞补偿能力。　　 文中研究了内模控制的基本原理及其结构,阐述了IMC-PID控制器的设计过程。IMC-PID控制器只须调整一个参数(低通滤波器时间常数),与常规的PID控制器需要调整3个参数相比,便于在线整定。　　 将带有时滞的一阶参数自适应模型与IMC-PID控制器相结合,给出了基于对象参考参数自适应时滞补偿的单晶等径控制方法,运用MATLAB／Simulink对该方法进行了仿真研究。仿真结果表明,带有时滞环节的一阶参数自适应模型具有良好的自动拟合及时滞补偿能力,使得单晶等径控制系统具有良好的动静态性能,并且在被控对象参数发生变化及出现负荷扰动的情况下,参数自适应时滞补偿器仍然具有良好的自适应跟踪能力和时滞补偿能力。