CN117148709B - 一种真空蝶阀控制方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及真空蝶阀技术领域，具体提供了一种真空蝶阀控制方法、系统、电子设备及存储介质，该方法包括以下步骤：获取腔室内的实际气压信息，腔室与真空蝶阀连接；基于预先建立的曲线算法模型根据实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息；基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同；该方法能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置，从而有效地提高真空蝶阀的调节效率和调节精度。

Description

一种真空蝶阀控制方法、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及真空蝶阀技术领域，具体而言，涉及一种真空蝶阀控制方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

真空蝶阀为能够改变气流方向、调节气流量大小、切断或接通管路的真空系统元件，由于真空蝶阀具有运行稳定、响应快等特点，因此其被广泛应用在半导体气相沉积设备、刻蚀设备、新型显示设备、高端制造设备、真空镀膜设备及新材料科研设备中。

现有技术通过调节真空蝶阀的阀门位置的方式来调节腔室内的气压，但由于现有技术需要通过人工的方式调节真空蝶阀的阀门位置，因此现有技术存在由于需要通过人工的方式调节真空蝶阀的阀门位置而导致无法根据腔室内的气压自适应调整真空蝶阀的阀门位置、调节效率低和调节精度差的问题。

针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种真空蝶阀控制方法、系统、电子设备及存储介质，能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置，从而有效地提高真空蝶阀的调节效率和调节精度。

第一方面，本申请提供了一种真空蝶阀控制方法，其包括以下步骤：

获取腔室内的实际气压信息；

基于预先建立的曲线算法模型根据实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，曲线算法模型如式（1）所示：

（1）；

其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀的阀门位置，α、β和γ均为常数；

基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

本申请提供的一种真空蝶阀控制方法，先基于曲线算法模型根据实际气压信息和目标气压信息获取实际阀门位置信息和目标阀门位置信息，再基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同，即本申请相当于一种实时获取腔室内的气压并根据该气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置的方法，由于本申请的真空蝶阀控制方法能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置，而无需通过人工的方式调节真空蝶阀的阀门位置，因此本申请能够有效地提高真空蝶阀的调节精度，而由于本申请能够实时监测腔室内的气压，并在腔室内的气压发生变化时及时调节真空蝶阀的阀门位置，因此本申请还能够有效地提高真空蝶阀的调节效率。

可选地，曲线算法模型的预先建立过程包括以下步骤：

基于预设步长和预设步数调整真空蝶阀的阀门位置，并获取每次调整阀门位置后的标定阀门位置信息和对应的标定气压信息；

根据所有标定阀门位置信息和所有标定气压信息构建曲线算法模型。

可选地，根据所有标定阀门位置信息和所有标定气压信息构建曲线算法模型的步骤包括：

设定初步曲线模型；

根据所有标定阀门位置信息和所有标定气压信息计算初步曲线模型的均方误差；

分别基于α、β和γ对均方误差进行求导，并将求导结果为0时对应的α、β和γ代入初步曲线模型，以得到曲线算法模型。

可选地，均方误差的计算公式如式（2）所示：

（2）;

其中，E(α,β,γ)表示均方误差，N表示标定阀门位置信息和标定气压信息的总个数，x_i表示第i个标定阀门位置信息，y_i表示第i个标定气压信息，f(x_i)表示在阀门位置为第i个标定阀门位置信息时初步曲线模型输出的预测气压。

可选地，均方误差的求导公式如式（3）所示：

（3）;

其中，表示基于α对均方误差进行求导的求导结果，/>表示基于β对均方误差进行求导的求导结果，/>表示基于γ对均方误差进行求导的求导结果，x_i表示第i个标定阀门位置信息，y_i表示第i个标定气压信息。

可选地，PID控制的PID控制器函数如式（4）所示：

（4）;

其中，t表示时域，表示当前时刻的PID控制器函数，k_i表示积分系数，k_p表示比例系数，k_d表示微分系数，e(t)表示当前时刻的阀门位置误差，/>表示当前时刻的阀门位置变化量，/>表示当前时刻的阀门位置变化量的平方;

阀门位置误差的计算公式如式（5）所示：

（5）；

其中，y(t)表示当前时刻的实际阀门位置信息，y_d(t)表示当前时刻的目标阀门位置信息；

的计算公式如式（6）所示：

（6）；

其中，y(t)表示当前时刻的的实际阀门位置信息；

如式（7）所示：

（7）；

其中，y(t-1)表示前一个时刻的实际阀门位置信息，y(t-2)表示前两个时刻的实际阀门位置信息。

可选地，真空蝶阀通过步进电机调整阀门的位置，基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同的步骤包括：

基于PID控制根据阀门位置信息和目标阀门位置信息对步进电机进行控制，以调整真空蝶阀的阀门位置和使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

第二方面，本申请还提供了一种真空蝶阀控制系统，其包括：

真空蝶阀，其包括阀门；

气压检测组件，设置在腔室内，用于采集腔室内的实际气压信息，腔室与真空蝶阀连接；

控制器，与真空蝶阀和气压检测组件电性连接；

控制器用于获取腔室内的实际气压信息；

控制器还用于基于预先建立的曲线算法模型根据实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，曲线算法模型如式（1）所示：

（1）；

其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀的阀门位置，α、β和γ均为常数；

基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

本申请提供的一种真空蝶阀控制系统，先基于曲线算法模型根据实际气压信息和目标气压信息获取实际阀门位置信息和目标阀门位置信息，再基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同，即本申请相当于一种实时获取腔室内的气压并根据该气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置的系统，由于本申请的真空蝶阀控制系统能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置，而无需通过人工的方式调节真空蝶阀的阀门位置，因此本申请能够有效地提高真空蝶阀的调节精度，而由于本申请能够实时监测腔室内的气压，并在腔室内的气压发生变化时及时调节真空蝶阀的阀门位置，因此本申请还能够有效地提高真空蝶阀的调节效率。

第三方面，本申请还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由处理器执行时，运行如上述第一方面提供的方法中的步骤。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时运行如上述第一方面提供的方法中的步骤。

由上可知，本申请提供的一种真空蝶阀控制方法、系统、电子设备及存储介质，先基于曲线算法模型根据实际气压信息和目标气压信息获取实际阀门位置信息和目标阀门位置信息，再基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同，即本申请相当于一种实时获取腔室内的气压并根据该气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置的方法，由于本申请的真空蝶阀控制方法能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀的阀门位置，而无需通过人工的方式调节真空蝶阀的阀门位置，因此本申请能够有效地提高真空蝶阀的调节精度，而由于本申请能够实时监测腔室内的气压，并在腔室内的气压发生变化时及时调节真空蝶阀的阀门位置，因此本申请还能够有效地提高真空蝶阀的调节效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种真空蝶阀控制方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的一种真空蝶阀控制系统的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

附图标记：1、真空蝶阀；2、气压检测组件；3、控制器；401、处理器；402、存储器；403、通信总线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一方面，如图1所示，本申请提供了一种真空蝶阀控制方法，其包括以下步骤：

S1、获取腔室内的实际气压信息；

S2、基于预先建立的曲线算法模型根据实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，曲线算法模型如式（1）所示：

（1）；

其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀1的阀门位置，α、β和γ均为常数；

S3、基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

步骤S1的腔室可以为半导体气相沉积设备、刻蚀设备、新型显示设备、高端制造设备、真空镀膜设备以及新材料科研设备等设备的腔室，步骤S1的实际气压信息为当前时刻腔室内的气压，例如，该实施例的实际气压信息可以为化学气相沉积设备的反应腔内的气压，应当理解的是，该实际气压信息相当于腔室内的气压的实际值。步骤S1可以利用真空计、气压传感器和气压测量仪等能够测量气压的组件测量腔室内的气压，并根据测量到的气压生成实际气压信息，步骤S1优选使用真空计测量腔室内的气压，应当理解的是，由于在后续步骤中需要根据实际气压信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以调节腔室内的气压，即本申请相当于将实际气压信息作为后续调节腔室内的气压的依据，因此为了实现快速调节腔室内的气压，该实施例需要快速获取腔室内的实际气压信息，因此该实施例的真空计的响应时间优选小于50ms。

步骤S2的曲线算法模型为预先建立的模型，曲线算法模型如式（1）所示，根据式（1）可知，该曲线算法模型能够根据输入的气压输出与之对应的真空蝶阀1的阀门位置，该阀门位置为真空蝶阀的阀门的摆动位置，该摆动位置与真空蝶阀的开度相对应，该曲线算法模型也能够根据输入的真空蝶阀1的阀门位置输出与之对应的气压，即该实施例的曲线算法模型相当于气压和真空蝶阀1的阀门位置的转换模型，也即该实施例的曲线算法模型能够完成气压和真空蝶阀1的阀门位置的相互转换。步骤S2的目标气压信息为预设信息，该目标气压信息为腔室内的目标气压，该目标气压信息能够反映在完成真空蝶阀1的阀门位置调节后腔室内的气压值，该目标气压信息相当于腔室内的气压的目标值。步骤S2的实际阀门位置信息为在腔室内的气压为实际气压信息时真空蝶阀1的阀门所在的位置，步骤S2的目标阀门位置信息为腔室内的气压为目标气压信息时真空蝶阀1的阀门所在的位置，即实际阀门位置信息相当于真空蝶阀1的阀门的实际位置，目标阀门位置信息相当于真空蝶阀1的阀门的目标位置。由于该实施例的曲线算法模型能够将气压转换成真空蝶阀1的阀门位置，因此步骤S2只需要通过将实际气压信息和目标气压信息输入曲线算法模型的方式就能够获取到与实际气压信息对应的实际阀门位置信息和与目标气压信息对应的目标阀门位置信息。

步骤S3的PID控制为现有的控制方法，具体地，PID控制能够根据给定值和实际值获取控制量，并根据控制量对被控对象进行控制，因此步骤S3基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整的具体工作流程可以为：1、基于PID控制根据实际阀门位置信息（实际值）和目标阀门位置信息（给定值）获取真空蝶阀1的阀门调节量（控制量）；2、根据真空蝶阀1的阀门调节量对真空蝶阀1的阀门位置（被控对象）进行调整，以调节真空蝶阀1的阀门位置，直至实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。应当理解的是，由于PID控制能够自动根据给定值和实际值获取控制量，并根据控制量对被控对象进行控制，因此该实施例相当于根据腔室内的气压的实际值自适应调节真空蝶阀1的阀门位置。还应当理解的是，在实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同时，实际阀门位置信息对应的阀门位置与目标阀门位置信息对应的阀门位置重合。

本申请提供的一种真空蝶阀控制方法，先基于曲线算法模型根据实际气压信息和目标气压信息获取实际阀门位置信息和目标阀门位置信息，再基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同，即本申请相当于一种实时获取腔室内的气压并根据该气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置的方法，由于本申请的真空蝶阀控制方法能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置，而无需通过人工的方式调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请能够有效地提高真空蝶阀1的调节精度，而由于本申请能够实时监测腔室内的气压，并在腔室内的气压发生变化时及时调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请还能够有效地提高真空蝶阀1的调节效率。在后续对真空蝶阀1的测试中，申请人测得真空蝶阀1的阀门由完全关闭到完全打开的时间小于1秒。

在一些实施例中，曲线算法模型的预先建立过程包括以下步骤：

A1、基于预设步长和预设步数调整真空蝶阀1的阀门位置，并获取每次调整阀门位置后的标定阀门位置信息和对应的标定气压信息；

A2、根据所有标定阀门位置信息和所有标定气压信息构建曲线算法模型。

步骤A1的预设步长为预设值，该预设步长为真空蝶阀1的阀门位置的单次调节量，即预设步长等于相邻的真空蝶阀1的阀门位置的差值，步骤A1的预设步数为预设值，该预设步数为真空蝶阀1的阀门位置的总调节次数。步骤A1的标定阀门位置信息为完成阀门位置调整后的阀门所在的位置，步骤A1的标定气压信息为完成阀门位置调整后腔室内的气压，每一个标定阀门位置信息均对应于一个标定气压信息，优选地，步骤A1基于真空计获取标定气压信息。步骤A2可以通过数值积分求解法、导数求解法或最小二乘法等方法根据所有标定阀门位置信息和所有标定气压信息构建曲线算法模型。应当理解的是，步骤A1获取的数据越多，步骤A2构建的曲线算法模型越贴合实际，因此该实施例可以通过减小预设步长和增大预设步数的方式提高曲线算法模型的准确度。

在一些实施例中，步骤A2包括：

A21、设定初步曲线模型；

A22、根据所有标定阀门位置信息和所有标定气压信息计算初步曲线模型的均方误差；

A23、分别基于α、β和γ对均方误差进行求导，并将求导结果为0时对应的α、β和γ代入初步曲线模型，以得到曲线算法模型。

步骤A21的初步曲线模型如式（1）所示，但初步曲线模型的α、β和γ均为随机初始化值。步骤A22计算均方误差的具体流程可以为：C1、分别将所有标定阀门位置信息输入初步曲线模型，以使初步曲线模型输出多个与标定阀门位置信息对应的气压信息；C2、根据所有气压信息和所有标定气压信息计算初步曲线模型的均方误差。应当理解的是，步骤C1的气压信息为在阀门位置为标定阀门位置信息时初步曲线模型的输出值，步骤C1的每个标定阀门位置信息均对应于一个气压信息。步骤A23先分别基于α、β和γ对均方误差进行求导，再基于线性求解法计算求导结果为0时对应的α、β和γ，最后将计算到的α、β和γ代入初步曲线模型，以得到曲线算法模型，应当理解的是，由于该实施例的曲线算法模型为代入求导结果为0时对应的α、β和γ的初步曲线模型，因此步骤A23的曲线算法模型与步骤A21的初步曲线模型的区别为：两个模型的α、β和γ不同。

在一些实施例中，均方误差的计算公式如式（2）所示：

（2）;

其中，E(α,β,γ)表示均方误差，N表示标定阀门位置信息和标定气压信息的总个数，x_i表示第i个标定阀门位置信息，y_i表示第i个标定气压信息，f(x_i)表示在阀门位置为标定阀门位置信息时初步曲线模型输出的预测气压。

在一些实施例中，均方误差的求导公式如式（3）所示：

（3）;

其中，表示基于α对均方误差进行求导的求导结果，/>表示基于β对均方误差进行求导的求导结果，/>表示基于γ对均方误差进行求导的求导结果，x_i表示第i个标定阀门位置信息，y_i表示第i个标定气压信息。

在一些实施例中，PID控制的PID控制器函数如式（4）所示：

（4）;

其中，t表示时域，表示当前时刻的PID控制器函数，k_i表示积分系数，k_p表示比例系数，k_d表示微分系数，e(t)表示当前时刻的阀门位置误差，/>表示当前时刻的阀门位置变化量，/>表示当前时刻的阀门位置变化量的平方;

阀门位置误差的计算公式如式（5）所示：

（5）；

其中，y(t)表示当前时刻的实际阀门位置信息，y_d(t)表示当前时刻的目标阀门位置信息；

的计算公式如式（6）所示：

（6）；

其中，y(t)表示当前时刻的实际阀门位置信息；

如式（7）所示：

（7）；

其中，y(t-1)表示前一个时刻的实际阀门位置信息，y(t-2)表示前两个时刻的实际阀门位置信息。应当理解的是，在开始对真空蝶阀1的阀门位置进行调整调节前的两个时刻的实际阀门位置信息为初始阀门位置。

具体地，该实施例的PID控制器函数的推导过程如式（8）-式（10）所示：

（8）

（9）

=/>=/> （10）

其中，K表示PID控制器的控制参数，E(t)表示控制信号的信号误差。

在一些实施例中，真空蝶阀1通过步进电机调整阀门的位置，步骤S3包括：

S31、基于PID控制根据阀门位置信息和目标阀门位置信息对步进电机进行控制，以调整真空蝶阀1的阀门位置和使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

由上可知，本申请提供的一种真空蝶阀控制方法，先基于曲线算法模型根据实际气压信息和目标气压信息获取实际阀门位置信息和目标阀门位置信息，再基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同，即本申请相当于一种实时获取腔室内的气压并根据该气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置的方法，由于本申请的真空蝶阀控制方法能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置，而无需通过人工的方式调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请能够有效地提高真空蝶阀1的调节精度，而由于本申请能够实时监测腔室内的气压，并在腔室内的气压发生变化时及时调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请还能够有效地提高真空蝶阀1的调节效率。

第二方面，如图2所示，本申请还提供了一种真空蝶阀控制系统，其包括：

真空蝶阀1，其包括阀门；

气压检测组件2，设置在腔室内，用于采集腔室内的实际气压信息，腔室与真空蝶阀连接；

控制器3，与真空蝶阀1和气压检测组件2电性连接；

控制器3用于获取腔室内的实际气压信息；

控制器3还用于基于预先建立的曲线算法模型根据实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，曲线算法模型如式（1）所示：

（1）；

其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀1的阀门位置，α、β和γ均为常数；

控制器3还用于基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

在一些实施例中，控制器3为STM32F7系列高性能MCU。具体地，该实施例的控制器3包括两路气压检测组件2的输入电路和一个插接口，该实施例的控制器3由外部供电，该实施例的控制器3的接插口通过RS232 /RS485 通信线路与外部计算机电性连接，该实施例的控制器3为STM32F7系列高性能MCU（微型控制单元），STM32F7系列高性能MCU为集成有高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗/低电压操作、高连接性等特性的控制单元，STM32F7系列高性能MCU采用Cortex-M7内核，STM32F7系列高性能MCU的工作频率为216 MHz，STM32F7系列高性能MCU配备有面向内核、外设和存储器互连的AXI、多AHB总线矩阵、2 MB的嵌入式Flash存储器、16KB+16KB的I缓存和D缓存，STM32F7系列高性能MCU具有运行速度高、处理能力强、外设接口丰富等特点。

在一些实施例中，真空蝶阀控制系统还包括驱动单元、通讯单元、显示单元、存储单元、散热单元和电源转换单元，驱动单元和通讯单元均通过转接单元与控制器3电性连接，存储单元和显示单元均与控制器3电性连接，散热单元通过电源转换单元与控制器3电性连接。该实施例的电源转换单元用于将电压值为24V的外部输入电压转换成电压值为5V的输出电压，以为真空蝶阀控制系统的各个单元进行供电。该实施例的真空蝶阀1通过步进电机调整阀门的位置，该实施例的驱动单元用于处理步进电机的驱动和位置反馈，该实施例的步进电机的型号为ST4118L1804-A，该步进电机是一种小型混合式的步进电机，该步进电机的步距角为1.8°，该步进电机的相电流为1.8A，该步进电机具有小尺寸、大力矩及低噪音等特点。该实施例的显示单元由4个微型数码管组成，该显示单元用于向用户显示真空蝶阀控制系统的状态信息。该实施例的通讯单元包括开关量输入（例如控制模式选择、归零、全开、全关和锁定）、开关量输出（例如全开/全关标志）、模拟量输入（例如目标气压信息）和模拟量输出。

本申请实施例提供了一种真空蝶阀控制系统，该真空蝶阀控制系统包括真空蝶阀1、气压检测组件2和控制器3，该控制器3用于执行上述第一方面提供的一种真空蝶阀控制方法，该实施例的真空蝶阀控制系统的工作原理与上述第一方面提供的一种真空蝶阀控制方法的工作原理相同，此处不再进行详细论述。

由上可知，本申请提供的一种真空蝶阀控制系统，先基于曲线算法模型根据实际气压信息和目标气压信息获取实际阀门位置信息和目标阀门位置信息，再基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同，即本申请相当于一种实时获取腔室内的气压并根据该气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置的系统，由于本申请的真空蝶阀控制系统能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置，而无需通过人工的方式调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请能够有效地提高真空蝶阀1的调节精度，而由于本申请能够实时监测腔室内的气压，并在腔室内的气压发生变化时及时调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请还能够有效地提高真空蝶阀1的调节效率。

第三方面，参照图3，图3所示为本申请提供的一种电子设备，包括：处理器401和存储器402，处理器401和存储器402通过通信总线403和/或其他形式的连接机构（未标出）互连并相互通讯，存储器402存储有处理器401可执行的计算机可读取指令，当电子设备运行时，处理器401执行该计算机可读取指令，以执行上述实施例的任一项可选的实现方式，以实现以下功能：步骤S1、获取腔室内的实际气压信息；步骤S2、基于预先建立的曲线算法模型根据实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，曲线算法模型如下式所示：；其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀1的阀门位置，α、β和γ均为常数；步骤S3、基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一项可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：步骤S1、获取腔室内的实际气压信息；步骤S2、基于预先建立的曲线算法模型根据实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，曲线算法模型如下式所示：；其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀1的阀门位置，α、β和γ均为常数；步骤S3、基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同。

由上可知，本申请提供的一种真空蝶阀控制方法、系统、电子设备及存储介质，先基于曲线算法模型根据实际气压信息和目标气压信息获取实际阀门位置信息和目标阀门位置信息，再基于PID控制根据实际阀门位置信息和目标阀门位置信息对真空蝶阀1的阀门位置进行调整，以使实际阀门位置信息与目标阀门位置信息相同，即本申请相当于一种实时获取腔室内的气压并根据该气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置的方法，由于本申请的真空蝶阀控制方法能够根据腔室内的气压自适应调节真空蝶阀1的阀门位置，而无需通过人工的方式调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请能够有效地提高真空蝶阀1的调节精度，而由于本申请能够实时监测腔室内的气压，并在腔室内的气压发生变化时及时调节真空蝶阀1的阀门位置，因此本申请还能够有效地提高真空蝶阀1的调节效率。

在本申请所提供的实施例中，在本文中，诸如和等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种真空蝶阀控制方法，其特征在于，所述真空蝶阀控制方法包括以下步骤：

获取腔室内的实际气压信息，所述腔室与真空蝶阀连接；

基于预先建立的曲线算法模型根据所述实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于所述曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，所述曲线算法模型如式（1）所示：

（1）；

其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀的阀门位置，α、β和γ均为常数；

基于PID控制根据所述实际阀门位置信息和所述目标阀门位置信息对所述真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使所述实际阀门位置信息与所述目标阀门位置信息相同；

所述PID控制的PID控制器函数如式（4）所示：

（4）;

其中，t表示时域，表示当前时刻的PID控制器函数，k_i表示积分系数，k_p表示比例系数，k_d表示微分系数，e(t)表示当前时刻的阀门位置误差，/>表示当前时刻的阀门位置变化量，/>表示当前时刻的阀门位置变化量的平方;

所述阀门位置误差的计算公式如式（5）所示：

（5）；

其中，y(t)表示当前时刻的的实际阀门位置信息，y_d(t)表示当前时刻的目标阀门位置信息；

如式（6）所示：

（6）；

其中，y(t)表示当前时刻的的实际阀门位置信息；

的计算公式如式（7）所示：

（7）；

其中，y(t-1)表示前一个时刻的实际阀门位置信息，y(t-2)表示前两个时刻的实际阀门位置信息。

2.根据权利要求1所述的真空蝶阀控制方法，其特征在于，所述曲线算法模型的预先建立过程包括以下步骤：

基于预设步长和预设步数调整所述真空蝶阀的阀门位置，并获取每次调整所述阀门位置后的标定阀门位置信息和对应的标定气压信息；

根据所有所述标定阀门位置信息和所有所述标定气压信息构建所述曲线算法模型。

3.根据权利要求2所述的真空蝶阀控制方法，其特征在于，所述根据所有所述标定阀门位置信息和所有所述标定气压信息构建所述曲线算法模型的步骤包括：

设定初步曲线模型；

根据所有所述标定阀门位置信息和所有所述标定气压信息计算所述初步曲线模型的均方误差；

分别基于α、β和γ对所述均方误差进行求导，并将求导结果为0时对应的α、β和γ代入所述初步曲线模型，以得到所述曲线算法模型。

4.根据权利要求3所述的真空蝶阀控制方法，其特征在于，所述均方误差的计算公式如式（2）所示：

（2）;

其中，E(α,β,γ)表示均方误差，N表示标定阀门位置信息和标定气压信息的总个数，x_i表示第i个标定阀门位置信息，y_i表示第i个标定气压信息，f(x_i)表示在阀门位置为第i个标定阀门位置信息时初步曲线模型输出的预测气压。

5.根据权利要求4所述的真空蝶阀控制方法，其特征在于，所述均方误差的求导公式如式（3）所示：

（3）;

其中，表示基于α对均方误差进行求导的求导结果，/>表示基于β对均方误差进行求导的求导结果，/>表示基于γ对均方误差进行求导的求导结果，x_i表示第i个标定阀门位置信息，y_i表示第i个标定气压信息。

6.根据权利要求1所述的真空蝶阀控制方法，其特征在于，所述真空蝶阀通过步进电机调整阀门的位置，所述基于PID控制根据所述实际阀门位置信息和所述目标阀门位置信息对所述真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使所述实际阀门位置信息与所述目标阀门位置信息相同的步骤包括：

基于PID控制根据所述阀门位置信息和所述目标阀门位置信息对所述步进电机进行控制，以调整所述真空蝶阀的阀门位置和使所述实际阀门位置信息与所述目标阀门位置信息相同。

7.一种真空蝶阀控制系统，其特征在于，所述真空蝶阀控制系统包括：

真空蝶阀，其包括阀门；

气压检测组件，设置在腔室内，用于采集所述腔室内的实际气压信息，所述腔室与所述真空蝶阀连接；

控制器，与所述真空蝶阀和所述气压检测组件电性连接；

所述控制器用于获取腔室内的实际气压信息；

所述控制器还用于基于预先建立的曲线算法模型根据所述实际气压信息获取对应的实际阀门位置信息，并基于所述曲线算法模型根据预设的目标气压信息获取对应的目标阀门位置信息，所述曲线算法模型如式（1）所示：

（1）；

其中，f(x)表示气压，x表示真空蝶阀的阀门位置，α、β和γ均为常数；

所述控制器还用于基于PID控制根据所述实际阀门位置信息和所述目标阀门位置信息对所述真空蝶阀的阀门位置进行调整，以使所述实际阀门位置信息与所述目标阀门位置信息相同；

所述PID控制的PID控制器函数如式（4）所示：

（4）;

其中，t表示时域，表示当前时刻的PID控制器函数，k_i表示积分系数，k_p表示比例系数，k_d表示微分系数，e(t)表示当前时刻的阀门位置误差，/>表示当前时刻的阀门位置变化量，/>表示当前时刻的阀门位置变化量的平方;

所述阀门位置误差的计算公式如式（5）所示：

（5）；

其中，y(t)表示当前时刻的的实际阀门位置信息，y_d(t)表示当前时刻的目标阀门位置信息；

如式（6）所示：

（6）；

其中，y(t)表示当前时刻的的实际阀门位置信息；

的计算公式如式（7）所示：

（7）；

其中，y(t-1)表示前一个时刻的实际阀门位置信息，y(t-2)表示前两个时刻的实际阀门位置信息。

8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。