根据硅单晶生长控制技术要求,本文提出单晶炉坩埚旋转与位置控制的新方法并设计了硬件电路和软件程序。系统中采用一片80C196KC单片机来完成对单晶炉坩埚旋转与位置的分别控制。坩埚的驱动电机采用的是具有体积小、重量轻、出力大、效率高、结构简单、启动性能好、可以在宽广的范围内进行平滑调速、运行平稳等优点的永磁直流伺服电机,并以MOSFET为主控元件来实现对电机的驱动。在单晶生长过程中采用把直径检测传感器和称重传感器检测到的单晶直径和重量信号共同作为直径控制量的方法,可以达到提高直径的控制精度的作用。作为具有非线性、时变、大纯滞后的控制对象,常规PID控制器难以实现非常精确的控制,采用神经网络与传统PID相结合的控制算法计算PWM占空比,然后通过调整单片机的PWM输出,实现电机电枢电压的调节,从而实现对坩埚的旋转与位置的控制。该系统可确保晶体生长过程中的稳定性和鲁棒性,使直径误差与现在±1mm误差标准相比有所减小,有效地提高晶体生长质量和成品率。