恒温箱优化与设计.ppt

恒温箱 优化与设计 Abstract 1 2 3 利用linspace将外界温度等分为间隔1min的15个数据，再导入恒温箱体的温度与外界温度进行拟合；同时也将恒温箱体的温度也和隔热层的温度进行拟合，最后综合可得到它的回归模型。 对恒温箱产品的质量优劣的评价方法是用灰色管理分析法来评价，再利用该产品的?= 恒温箱体温度/箱顶隔热层温度的值越大，保温性能越高，它的质量就越好。 恒温箱是一种常见的典型控制系统,本文设计的恒温箱的热量由电炉提供电炉热量的大小由电压调节，恒温箱的温度由温度计测量。 KEY WORD 恒温箱 回归模型 灰色关联分析法 问题分析 问题一 热源给恒温箱体加热，恒温箱体给箱顶隔热层加热；恒温箱及箱顶隔热层向外界空气散热。此时，恒温箱未达到68.2华氏度，恒温箱体温度高于箱顶隔热层 恒温箱达到68.2华氏度后，箱顶隔热层未达到67.8华氏度，热源停止加热；恒温箱体给箱顶隔热层加热，恒温箱及箱顶隔热层向外界空气散热 1 2 热源 恒温箱体 箱顶隔热层 热源 恒温箱体 箱顶隔热层 问题一 恒温箱及箱顶隔热层温度均高于67.8华氏度，热源停止加热；恒温箱温度低于箱顶隔热层，箱顶隔热层给恒温箱加热；恒温箱及箱顶隔热层向外界空气散热 恒温箱体温度低于67.8华氏度后，此时箱顶隔热层温度高于67.8华氏度，热源加热，热源与箱顶隔热层给恒温箱体加热，直到箱顶隔热层与恒温箱体温度相等 3 4 热源 恒温箱体 箱顶隔热层 热源 恒温箱体 箱顶隔热层 问题二 评价该产品的质量在于它的保温性能，因为?=恒温箱体温度/箱顶隔热层温度，同一时间内的不同恒温箱的关联度最大的?值越大，则恒温箱体温度就越高，箱顶隔热层温度越低，即恒温箱体向隔热层转递的能量就越少，保温性能就越高，它的质量就越好 问题三 本文设计恒温箱的工作原理：设定好电压信号值er后，当电路温度改变时，热电偶的电位eu发生变化，电路中产生电位差△e=er-eu。它经过放大后为E=K△e，加到电机上使电机转动，经减速器，再带动调压器触头滑动，改变电炉的电压，从而改变加热量。这样就控制了电炉中的温度。 模型的假设与符号说明 1.环境温度不受热源、恒温箱和隔热层的影响； 2.忽略空气与恒温箱及隔热层之间的对流换热、热辐射； 3.所有的导热过程仅考虑稳态导热； 4.所有物体的物性不随温度变化； 5.环境温度始终低于67.8华氏度； 6.恒温箱体与箱顶隔热层温度始终不低于外界环境温度； 7.y 恒温箱体的温度； 8.△e 电位差; 9.x1隔热层温度; 10.x2外界温度; 模型的假设与符号说明 01 温度变化情况 分析y与x1,x2的关系，利用数据分别做出y对x1散点图 Y对x1的散点图 对x1的增加，y的值有向上弯曲增加的趋势，故曲线用二次函数模型 分析y与x1,x2的关系，利用数据分别做出y对x2散点图 Y对x2的散点图 对x2的增加，y的值有比较明显的线性递减趋势，采用直线用线性模型 综合建立 利用Matlab统计工具箱中的命令regress求解，格式为[b,bint,r,rint,stats]=regress(y,[x3 x1])，得到结果为 参数 参数估计值 参数置信区间 ?0 -83.2038 [-91.8674，-74.5402] ?1 3.5208 [3.2823，3.7593] ?2 195.0511 [193.1982，196.9040] ?3 -4.6103 [-4.6671，-4.5536] R2=0.9162 F=863.4411 P0.0001 S2=2.1209 R2=0.9162指因变量y=91.62%可由模型确定，F的值远远大于F验的临界值，p远小于? ，因而模型整体看来是可用的。而参数的置信空间不包含零点，表明回归变量都是显著的。故它的回归模型为 结果分析显示 02 评价方法 灰色关联分析法具体步骤如下： 确定比较对象和参考数列。设评价对象有m个，评价指标有n个，参考数列为 ，比较数列为 。 确定各指标值对应的权重。可用层次分析法等确定各指标对应的权重w= ,其中 为第k个评价指标对应的权重。 计算灰色关联系数： 为比较数列 对参考数列 在第k个指标上的关联系数，其中 为分辨系数。其中，称 分别为两级最小差及两级最大差。 一般来讲，分辨系数 越大，分辨率越大； 越小，分辨率越小。 计算灰色加权关联度。灰色加权关联度的计算公式为 ， 其中， 为第i个评价对象对理想对象的灰色加权关联系数。 （5）评价分析。根据灰色加权关联度的大小，对各评价对象进行排序，可建立评价对象的关联度，关联度越大，其评价结果越好。 可知它的灰色关联度在第5数列最高，即第5数列优于其他数列，故可以优先考虑从第5数列着手定义比值?