[发明专利]一种基于时间序列预测的多晶硅还原炉控制方法

权利要求书

1.一种基于时间序列预测的多晶硅还原炉控制方法，包括以下步骤：

步骤一：在多晶硅还原炉正常运行时的各生产周期中，每隔第一周期T₁采集一次生产数据；生产数据包括氢气流量v_H2、三氯氢硅流量v_TCS、运行时间、还原炉尾气温度、冷却水升高温度差△T、冷却水流量v_water，以及硅棒两端的电压U和电流I；

步骤二：计算得到第二周期T₂内氢气消耗总量的时间序列C_H2以及第二周期T₂内三氯氢硅消耗总量的时间序列C_TCS；，n₁为设定的整数；

步骤三：根据冷却水升高温度差△T和冷却水流量v_water，得到第二周期T₂内冷却水吸收能量的时间序列E；

步骤四：根据硅棒两端的电压U以及电流I，计算出硅棒电阻R=U/I；将还原炉尾气温度以及硅棒电阻R从第一周期级别的时间序列转变为第二周期级别的时间序列；

步骤五：将步骤二到步骤四中的时间序列作为训练数据对LSTM神经网络进行训练，训练的输入为当前时刻以及当前时刻之前的T₃时间内的训练数据，输出为当前时刻之后的T₄时间内的硅棒电阻；，，为设定的整数；

步骤六：将多晶硅还原炉所有生产周期中产品质量达标且能耗位于最低的前30%的生产周期记为生产周期B，将生产周期B中各周期内同一时刻的硅棒电阻R取平均值，得到最优电阻曲线；

步骤七：将生产周期B中各周期内同一时刻的硅棒电流I取平均值，得到最优电流曲线，将最优电流曲线作为多晶硅还原炉控制的基准曲线，在还原炉的生产过程中，最优电流曲线上对应时间的电流作为基准电流I₁；

步骤八：计算步骤五中输出的T₄时间内的硅棒电阻的平均值R₁，并计算最优电阻曲线中对应时间的平均电阻R₂，计算二者的差值R₁-R₂；

步骤九：将差值R₁-R₂作为模糊PID控制器的输入，通过模糊PID控制器得到修正电流I₂；

步骤十：在多晶硅还原炉运行的过程中，每隔第五周期T₅重复一次步骤七至步骤九，得到修正电流I₂,将修正电流I₂与基准电流I₁相加作为最终的控制电流；，n₄为设定的整数。

2.根据权利要求1所述的基于时间序列预测的多晶硅还原炉控制方法，其特征在于：如果步骤一中的一个或者若干个生产数据缺失，则通过临近生产数据的平均值代替缺失的生产数据。

3.根据权利要求1所述的基于时间序列预测的多晶硅还原炉控制方法，其特征在于：第一周期T₁=1s；n₁=60，即第二周期T₂=1min；n₂=n₃=n₄=30，即T₃=T₄=T₅=30min。

4.根据权利要求1所述的基于时间序列预测的多晶硅还原炉控制方法，其特征在于：第二周期T₂=1min；步骤二中计算每分钟内氢气消耗总量的时间序列C_H2时，将氢气流量乘时间做积分得到第i分钟消耗的氢气体积：

其中为第i分钟第j秒的氢气流量，单位为；将前k分钟每分钟输入的氢气体积相加，得到前k分钟总的氢气消耗量：

取不同的k值得到时间序列，其中n为多晶硅还原炉最终反应耗时。