课程设计郑州航院质量工程

课 程 设 计 报 告2008 级 质量与可靠性工程 专业 0805102 班课程名称 RLC串联电路稳态电流参数设计 姓 名 杨建垒 学号 080510222 指导教师 薛丽 职称 教 授 2011 年 11 月 20 日2目录目录 21 内容简介 31.1 实验对象31.2 实验目的31.3 实验目标32 用内外表直积法法进行实验，并写出详细的实验步骤 42.1 制定可控因素的水平表42.2 内设计42.3 制定误差因素水平表42.4 外设计62.5 求质量特性 y62.6 计算各种方案的信噪比 和灵敏度 S72.7 进行信噪比 与灵敏度 S 的方差分析8（1）信噪比 方差分析 8（2）对灵敏度Si进行方差分析103.确定最佳的参数组合1131.内容简介1.1 实验对象本次课程设计的对象是 RLC 电路，RLC 电路是包含了电阻 R 单位为欧姆（， Ohm）、电感 L 单位是亨利（henry），标记为 H，、电容单位是法拉（farad）， 标记为 F，和电源单位为伏特（ V）等这些电气元件组成的的电路。这些电器元件连接起来，构成闭合回路，为电荷的流通提供载体和路径。图 1：RLC 电路图1.2 实验目的本次试验的目的是为了将质量工程中所学的知识尤其是田口方法进行实际的应用，以加深对理论知识的理解，达到学以致用略有拔高的目的。1.3 实验目标本次试验的目标是要实现稳态电流，找到使电流大小控制在 10A得最佳参数组合，并且尽量保证经济性和稳健性。稳健性我们可以用性噪比和灵敏度去检验，经济性我们可以根据各个元件的精度获得。质量特性 y：稳态电流。目标值：m = 10A。（1）找到最佳参数组合。R5 Ohm L0.02 H C1uF V100 V 55 Hz 0Deg IAC 1e-009Ohm0.000 A+ -4（2）稳健性：质量特性波动小，抗干扰（外、内、间）能力强。（3）经济性：产品成本低，价格便宜。2用内外表直积法法进行实验，并写出详细的实验步骤2.1 制定可控因素的水平表本次试验为 RLC 电路，可控因素是电阻 R 和电感 L 和电容 C，他的初始值由我们自己设置如下表：表 1：可控因素水平表水平 因素 1 2 3R(） 2 6 10L(H） 0.01 0.02 0.03C(F） 100 110 1202.2 内设计根据已设置的可控因素水平表，进行内设计，选用正交表 L9(34)作为内表进行内设计，设计方案如下：表 2：（内表）序号 R1 L2 C31 1（2） 1(0.01) 1(100)2 1 2(0.02) 2(110)3 1 3(0.03) 3(120)4 2(6) 1 25 2 2 36 2 3 17 3(10) 1 38 3 2 19 3 3 22.3 制定误差因素水平表在本次实验中，误差因素公有五个，分别是电压 V，电阻 R，电感 L,电容 C，和频率 。对于频率 ,因为不管是从谐波频率逐渐减小还是逐渐增大，电流一定是减小的，他对电流始终是阻碍作用，所5以本实验不考虑电源的频率，只取其他四个因素作为研究对象。由于本次试验的目标是在保证成本最低的情况下找到最佳的组合使电流稳定在 10A，所以我们选用等级最低的 C 级电 源电压，而 电容、电感、电阻的误差波动我们都取10%，电源电压的初始值设为 220V 以达到本次试验的目的。9 个方案的误差因素水品表如下：表 3：误差因素水平表误差因素内表方案号 水平号R L C V1 1.8 0.009 90 1982 2 0.010 100 2201R=2 L=0.01 C=100 3 2.2 0.011 110 2421 1.8 0.018 99 1982 2 0.020 110 2202R=2 L=0.02C=110 3 2.2 0.022 121 2421 1.8 0.027 108 1982 2 0.030 120 2203R=2 L=0.03 C=120 3 2.2 0.033 132 2421 5.4 0.009 99 1982 6 0.010 110 2204R=6 L=0.01 C=110 3 6.6 0.011 121 2421 5.4 0.018 108 1982 6 0.020 120 2205R=6 L=0.02 C=120 3 6.6 0.022 132 2421 5.4 0.027 90 1982 6 0.030 100 2206R=6 L=0.03 C=100 3 6.6 0.033 110 2421 9 0.009 108 1982 10 0.010 120 2207R=10 L=0.01 C=120 3 11 0.011 132 2421 9 0.018 90 1982 10 0.020 100 2208R=10 L=0.02 C=100 3 11 0.022 110 2421 9 0.027 99 1982 10 0.030 110 2209R=10 L=0.03 C=110 3 11 0.033 121 24262.4 外设计选用 L9(34)正交表进行外设计， 才用内外表直积法，其直积方案如下表： 表 4：内外表2.5 求质量特性 y根据内表中的 R、L、C 的值和电源电压（220V，50HZ），利用Multism 软件仿真，可以直接得到电流大小。我 们首先计算出外设计方案表中第一个方案的 y 值如下表。表 5：（方案 1y值）列号因素j序号 i1R2L3C4V yi1 1（1.8） 1（0.009） 1(90） 1(198) 6.0752 1 2（0.010） 2(100) 2(220) 7.6533 1 3（0.011） 3(110) 3(242) 9.4734 2（2） 1 2 3 8.3245 2 2 3 1 7.6536 2 3 1 2 6.8807 3（2.2） 1 3 2 8.39678 3 2 1 3 7.4929 3 3 2 1 6.957仿照上述过程，把内外表中的数据依次输入软件，可以得到其余8 种方案的质量特性，如下表：表 6：所有方案质量特性表外表 j内表 iyi1 yi2 yi3 yi4 yi5 yi6 yi7 yi8 yi91 6.075 7.653 9.473 8.324 7.653 6.880 8.396 7.492 6.9572 6.751 8.284 10.442 8.415 10.641 14.055 7.742 10.114 14.2223 7.426 9.112 11.487 6.885 8.706 11.500 8.602 11.271 15.8024 6.640 8.107 7.220 8.307 10.420 10.777 10.175 13.134 12.2795 7.378 9.008 8.023 9.138 11.462 10.433 8.325 10.746 10.0476 8.116 9.909 8.825 7.476 9.378 8.536 9.250 11.940 11.1637 7.040 6.378 7.819 8.650 8.019 10.034 10.340 9.830 12.4968 7.822 7.086 8.688 9.515 8.821 11.037 8.460 8.042 10.2249 8.605 7.795 9.556 7.785 7.217 9.030 9.400 8.936 11.3602.6 计算各种方案的信噪比 和灵敏度 S根据内表中的每号方案得到的 9 个质量特性 yi1，yi2,，yi9，可以利用下面公式算出 Si 和 i。29i2i1imi yy9S）（ mi1j2ijei -8SV)d(V-9lg0eimii BSS（）（）（ BVSd-1lg0eieimii8例如：S m1= （6.075+7.653+6.957）2=527.5137，而 91Ve1= （6.0752+7.6532+6.9572-Sm1）=0.9890718所以 S1=10 10 （527.5137-0.98971）=17.6717691=17.71949。利用 Excel 表格的计算功能可以 计算出其它的信噪比和灵敏度如下：S2=20.03，S3=20.04，S4=19.68，S5=19.44，S6=19.45，S7=19.02，S8=18.93，S9=18.93；2=11.58, 3=11.25, 4=12.66, 5=16.74, 6=16.36 , 7=13.43, 8=17.13, 9=17.13。把结果输入表格得下表：表 7：内表的统计分析因素 列号 j序号 iR1L2C3 （e） i（dB）Si（dB）1 1 1 1 1 17.71 17.672 1 2 2 2 11.58 20.033 1 3 3 3 11.25 20.044 2 1 2 3 12.66 19.685 2 2 3 1 16.74 19.446 2 3 1 2 16.36 19.457 3 1 3 2 13.43 19.028 3 2 1 3 17.13 18.939 3 3 2 1 17.13 18.93T1j 40.54 43.80 51.58 T2j 45.76 45.45 41.37 分析T3j 47.69 44.74 41.04 T= i=133.99 的均值为 14.88CT=1992.72ST=56.97T1j 57.74 56.37 56.05 S分析 T2j 58.57 58.40 58.64 T=173.19S的均值为 19.24CT=3331.59ST=5.419T3j 56.88 58.42 58.50 2.7 进行信噪比 与灵敏度 S 的方差分析（1）信噪比 方差分析总波动平方和为：ST= i2-CT 91=（17.712+11.582+17.132）-1991.72=2049.69-1992.72=56.97fT=n-1=8电阻和电感引起的误差平方和为：SR=（40.542+45.762+47.692）/3-1991.72=12.21其自由度为：f R=3-1=2。SL=（43.802+45.452+44.742）/3-1991.72=3.55其自由度为：f L=3-1=2。将这些数据填入 Minitab 工作表，利用田口设计也可以得出同样的结果。首先将数据输入工作表得到下面的截图：图 2： Minitab 截图10用田口正交表设计进行方差分析一般线性模型: 信噪比i 与 R, L, C 一般线性模型: 信噪比 与 R, L, C 因子 类型 水平数 值R 固定 3 1, 2, 3L 固定 3 1, 2, 3C 固定 3 1, 2, 3信噪比 的方差分析，在检验中使用调整的 SS来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F PR 2 9.12 9.12 4.56 0.38 0.724L 2 0.46 0.46 0.23 0.02 0.981C 2 21.36 21.36 10.68 0.89 0.528误差 2 23.94 23.94 11.97合计 8 54.88S = 3.45965 R-Sq = 56.