恒温箱优化与设计

1、恒温箱优化与设计Abstract123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

2、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12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34热源恒温箱体箱顶隔热层热源恒温箱体箱顶隔热层

3、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=Ke，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

4、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212110 xxy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210 xy2131221

5、0 xxxy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，-74.540213.52083.2823，3.75932195.0511193.1982，196.90403-4.6103-4.6671，-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

6、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21126103. 40511.1955208. 32038.83xxxy02 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

7、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=恒温箱体温度/隔热层温度，不同的恒温箱的值越大，它的质量越好。结果03 新型恒温箱的设计恒温箱的自动温度调节系统框图由图可知恒温箱是通过热电偶测得恒温箱的温度并转化为电压值，然后将所测的电压值与给定电位进行比较，计算出差值。若e的值大于零，说明恒温箱的温度偏高，e经放大器放大后驱动电机旋转，从而使电机带动调压器动作，使电阻丝两端电压减小，恒温箱的温度降低，反之若e的值小于于零，则电阻丝两端的电压会变大，恒温箱温度升高。从而实现了温度的自动调节。评价：改产品由于是用电压来进行自动调节，即让它的保温性能更好，保温的温度更为精确，它的质量也就更为的优越。恒温箱的自动调节流程图04 评价与推广基于生活经验及所学知识的应用，我们简化了该模型，初步讨论恒温箱的原理及功能，但该模型并不完备；缺陷在于并未顾及到某些细节方面的，我们只是单单从热传递的角度出发。但最大的缺陷在于是没有利用所给的外界的温度测量值来反推出全部过程的恒温箱体的温度，像热源机方面我们只是将它与恒温箱体看作整体，