在直法拉单晶硅的工业生产过程中,低缺陷率、低杂质和低位错是保证晶格品质的重要指标。然而,集总参数解决方案不能满足单晶控制过程中具有分布参数特性的空间和时间变化。因此采用具有分布参数特性的偏微分方程或积分方程来描述复杂、大尺度受控对象中的物理量变化规律更为妥当。由于偏微分方程不适用于描述直拉单晶过程的三维控制系统,本文在三维温度场的轴剖面上,沿着等温面梯度方向找到了一条从结晶点到外界的一维热通路来表示主要工作域中的温度分布,将复杂的三维控制系统降阶为简单的一维控制系统。同时,本文引入KL-SVD方法来捕捉这个一维系统的输入输出函数在时间和空间上连续分布的主要模态,并通过奇异值分解法识别该系统的核函数,为反馈控制系统的设计提供了易于实现的受控模型。为了对该系统实现精确控制,本文对多输入-输出系统的输入输出关系进行了仔细分析,判断出影响结晶域温度梯度主要变量。并在第四章提出了一种将直径控制作为判定结晶域温度的子系统的方法,间接的实现了结晶场的温度控制。由于控制过程中传感器的数量非常有限,难以获取每个点的精确状态,本文根据热传导的规律,用几个离散点上的设定值拟合出一条静态一维温度曲线,并引入前馈和反馈控制方法来缩小实际值与设定值之间的误差。最后通过设计离散PI控制器来调节控制参数,将实测值所反映出的实际温度曲线控制到标准温度曲线上并使它们的误差在合理的范围内。根据对识别理论和控制方案的分析,本文采用实测数据所求得的经验函数在MATLAB实验仿真平台上识别出了降阶后的一维控制系统在一段时间内的核函数,并使用该函数对此系统在时域上进行了离散控制。仿真结果表明:模态控制的方法可以将被控变量很好的维持在期望误差之内。同时,降阶后的一维系统具有调节时间短,控制结果稳定的特点,并在一维温度曲线的控制问题上呈现出较好的效果。由此说明:结合直径控制子系统的一维系统简化方法与基于KL-SVD的模态降阶在单晶硅生长过程的模拟控制中具有较好的表现。