恒溫箱優(yōu)化及設(shè)計

1、恒溫箱優(yōu)化與設(shè)計Abstract123利用linspace將外界溫度等分為間隔1min的15個數(shù)據(jù)，再導入恒溫箱體的溫度與外界溫度進行擬合；同時也將恒溫箱體的溫度也和隔熱層的溫度進行擬合，最后綜合可得到它的回歸模型。對恒溫箱產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣的評價方法是用灰色管理分析法來評價，再利用該產(chǎn)品的= 恒溫箱體溫度/箱頂隔熱層溫度的值越大，保溫性能越高，它的質(zhì)量就越好。恒溫箱是一種常見的典型控制系統(tǒng),本文設(shè)計的恒溫箱的熱量由電爐提供電爐熱量的大小由電壓調(diào)節(jié)，恒溫箱的溫度由溫度計測量。KEY WORD恒溫箱 回歸模型 灰色關(guān)聯(lián)分析法 問題分析問題一熱源給恒溫箱體加熱，恒溫箱體給箱頂隔熱層加熱；恒溫箱及箱頂隔

2、熱層向外界空氣散熱。此時，恒溫箱未達到68.2華氏度，恒溫箱體溫度高于箱頂隔熱層恒溫箱達到68.2華氏度后，箱頂隔熱層未達到67.8華氏度，熱源停止加熱；恒溫箱體給箱頂隔熱層加熱，恒溫箱及箱頂隔熱層向外界空氣散熱12熱源恒溫箱體箱頂隔熱層熱源恒溫箱體箱頂隔熱層問題一恒溫箱及箱頂隔熱層溫度均高于67.8華氏度，熱源停止加熱；恒溫箱溫度低于箱頂隔熱層，箱頂隔熱層給恒溫箱加熱；恒溫箱及箱頂隔熱層向外界空氣散熱恒溫箱體溫度低于67.8華氏度后，此時箱頂隔熱層溫度高于67.8華氏度，熱源加熱，熱源與箱頂隔熱層給恒溫箱體加熱，直到箱頂隔熱層與恒溫箱體溫度相等34熱源恒溫箱體箱頂隔熱層熱源恒溫箱體箱頂隔熱層

3、問題二評價該產(chǎn)品的質(zhì)量在于它的保溫性能，因為=恒溫箱體溫度/箱頂隔熱層溫度，同一時間內(nèi)的不同恒溫箱的關(guān)聯(lián)度最大的值越大，則恒溫箱體溫度就越高，箱頂隔熱層溫度越低，即恒溫箱體向隔熱層轉(zhuǎn)遞的能量就越少，保溫性能就越高，它的質(zhì)量就越好問題三本文設(shè)計恒溫箱的工作原理：設(shè)定好電壓信號值er后，當電路溫度改變時，熱電偶的電位eu發(fā)生變化，電路中產(chǎn)生電位差e=er-eu。它經(jīng)過放大后為E=Ke，加到電機上使電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速器，再帶動調(diào)壓器觸頭滑動，改變電爐的電壓，從而改變加熱量。這樣就控制了電爐中的溫度。模型的假設(shè)與符號說明1.環(huán)境溫度不受熱源、恒溫箱和隔熱層的影響；2.忽略空氣與恒溫箱及隔熱層之間的對流換

4、熱、熱輻射；3.所有的導熱過程僅考慮穩(wěn)態(tài)導熱；4.所有物體的物性不隨溫度變化；5.環(huán)境溫度始終低于67.8華氏度；6.恒溫箱體與箱頂隔熱層溫度始終不低于外界環(huán)境溫度；7.y 恒溫箱體的溫度；8.e 電位差;9.x1隔熱層溫度;10.x2外界溫度;模型的假設(shè)與符號說明01 溫度變化情況分析y與x1,x2的關(guān)系，利用數(shù)據(jù)分別做出y對x1散點圖Y對x1的散點圖對x1的增加，y的值有向上彎曲增加的趨勢，故曲線用二次函數(shù)模型212110 xxy分析y與x1,x2的關(guān)系，利用數(shù)據(jù)分別做出y對x2散點圖Y對x2的散點圖對x2的增加，y的值有比較明顯的線性遞減趨勢，采用直線用線性模型210 xy2131221

5、0 xxxy綜合建立利用Matlab統(tǒng)計工具箱中的命令regress求解，格式為b,bint,r,rint,stats=regress(y,x3 x1)，得到結(jié)果為參數(shù)參數(shù)估計值參數(shù)置信區(qū)間 0-83.2038-91.8674，-74.540213.52083.2823，3.75932195.0511193.1982，196.90403-4.6103-4.6671，-4.5536 R2=0.9162F=863.4411P0.0001S2=2.1209R2=0.9162指因變量y=91.62%可由模型確定，F(xiàn)的值遠遠大于F驗的臨界值，p遠小于 ，因而模型整體看來是可用的。而參數(shù)的置信空間不包含零

6、點，表明回歸變量都是顯著的。故它的回歸模型為結(jié)果分析顯示21126103. 40511.1955208. 32038.83xxxy02 評價方法灰色關(guān)聯(lián)分析法具體步驟如下：確定比較對象和參考數(shù)列。設(shè)評價對象有m個，評價指標有n個，參考數(shù)列為，比較數(shù)列為。確定各指標值對應的權(quán)重。可用層次分析法等確定各指標對應的權(quán)重w=,其中為第k個評價指標對應的權(quán)重。計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)：為比較數(shù)列對參考數(shù)列在第k個指標上的關(guān)聯(lián)系數(shù)，其中為分辨系數(shù)。其中，稱分別為兩級最小差及兩級最大差。一般來講，分辨系數(shù)越大，分辨率越大；越小，分辨率越小。計算灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度?；疑訖?quán)關(guān)聯(lián)度的計算公式為，其中，為第i個評價對象對理想

7、對象的灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)系數(shù)。（5）評價分析。根據(jù)灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度的大小，對各評價對象進行排序，可建立評價對象的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大，其評價結(jié)果越好?？芍幕疑P(guān)聯(lián)度在第5數(shù)列最高，即第5數(shù)列優(yōu)于其他數(shù)列，故可以優(yōu)先考慮從第5數(shù)列著手定義比值=恒溫箱體溫度/隔熱層溫度，不同的恒溫箱的值越大，它的質(zhì)量越好。結(jié)果03 新型恒溫箱的設(shè)計恒溫箱的自動溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖由圖可知恒溫箱是通過熱電偶測得恒溫箱的溫度并轉(zhuǎn)化為電壓值，然后將所測的電壓值與給定電位進行比較，計算出差值。若e的值大于零，說明恒溫箱的溫度偏高，e經(jīng)放大器放大后驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)，從而使電機帶動調(diào)壓器動作，使電阻絲兩端電壓減小，恒溫箱的溫度降低，反之若e的值小于于零，則電阻絲兩端的電壓會變大，恒溫箱溫度升高。從而實現(xiàn)了溫度的自動調(diào)節(jié)。評價：改產(chǎn)品由于是用電壓來進行自動調(diào)節(jié)，即讓它的保溫性能更好，保溫的溫度更為精確，它的質(zhì)量也就更為的優(yōu)越。恒溫箱的自動調(diào)節(jié)流程圖04 評價與推廣基于生活經(jīng)驗及所學知識的應用，我們簡化了該模型，初步討論恒溫箱的原理及功能，但該模型并不完備；缺陷在于并未顧及到某些細節(jié)方面的，我們只是單單從熱傳遞的角度出發(fā)。但最大的缺陷在于是沒有利用所給的外界的溫度測量值來反推出全部過程的恒溫箱體的溫度，像熱源機方面我們只是將它與恒溫箱體看作整體，