Design of Controller for Rapid Thermal Process Using Evolutionary Computation Algorithm and Fuzzy Logic

진화 연산 알고리즘과 퍼지 논리를 이용한 고속 열처리 공정기의 제어기 설계

This paper proposes a controller design method using the evolutionary computation algorithm and the fuzzy logic to control the wafer temperature in rapid thermal processing. First, we design the feedforward static controller to provide the control powers of the lamps for the given steady state temperature. Second, the feedforward dynamic controller is designed for the additional control powers to achieve a given transient response. These feedforward controllers are implemented by using the fuzzy logic to act as a global nonlinear controller over a wide range of operating points. The parameters of these controllers are optimized by using the evolutionary computation algorithm so that it can be used when the mathematical model is not available. In addition, the feedback error controller is introduced to compensate the feedforward controllers when there exist disturbances and modeling errors. The gain of feedback error controller is also obtained by the evolutionary computation algorithm. Through simulations, we verify the proposed control system can give a satisfactory performance.

본 논문은 진화 연산 알고리즘과 퍼지 로직을 이용하여 고속 열처리 공정기의 웨이퍼 온도를 제어하는 제어기 설계 방법을 제안한다. 전체 제어기는 기준 온도의 정상 상태의 추종을 위한 앞먹임 정적 제어기, 과도 상태의 추종을 위한 앞먹임 동적 제어기, 그리고 온라인 상에서 모델링 오차나 외란을 극복하기 위한 되먹임 오차 제어기로 구성된다. 앞먹임 제어기들은 퍼지 로직을 이용하여 모든 동작점에서 제어 입력을 구해주는 전역적 비선형 제어기로 구성된다. 각 제어기들의 제어 파라미터는 진화 연산 알고리즘을 이용하여 추정되므로 수학적 모델식을 모르는 경우에도 제어기를 설계할 수 있는 장점이 있다. 끝으로 모의 실험을 통하여 제어기의 성능을 검증한다.