根据预设的几何模型计算晶体的理论重量,提拉法生长激光晶体对生长重量进行控制,间接达到控制直径的目的,其过程具有参数时变、非线性、纯滞后和大惯性的特性。随着激光晶体的生长,坩埚内晶体熔液液面下降以及炉内固熔比例发生变化,造成炉内的温度波动,固熔界面的熔质偏聚导致晶体结晶温度不断降低,晶体长度的增加使得散热性能变差也引起了生长后期炉内的温度上漂,导致晶体生长中断。针对以上影响晶体生长的因素,从晶体生长控制算法的角度对晶体生长关键控制技术进行研究。首先,基于晶体生长输入/输出数据对晶体炉和晶体建模。其次,分别采用模糊PID控制算法、BP神经网络整定PID控制算法和经过Adagrad优化算法改进的BP神经网络整定PID控制算法等三种晶体直径控制方案进行建模,设计了晶体生长控制器。最后,基于MATLAB/SIMULNINK搭建了晶体生长控制系统仿真模型,分析晶体生长过程中影响晶体生长的干扰因素,将干扰因素的等效模型加入到系统仿真模型,通过SIMULINK的仿真运行,得到三种控制方案下的阶跃响应曲线和干扰响应曲线并进行对比,验证算法的有效性。仿真实验表明,经过Adagrad优化算法改进的BP神经网络整定PID控制算法能够取得较好的晶体生长控制效果,相比模糊PID算法具有较好的动态响应,调节时间减少了 45s,相比传统BP神经网络PID算法的整定过程更稳定,系统超调量控制在0.13%,在晶体提拉生长过程中能够较好地克服干扰,保持生长温度的稳定,抑制温度上漂,实现晶体等径生长。称重系统的实际测试表现出良好的精度和线性度,重量误差小于±0.1g,符合晶体生长需求;晶体生长过程数据分析表明,晶体直径误差小于±1mm,晶体生长稳定。