理论教育 仿真与结果分析:探究3.3.3

仿真与结果分析:探究3.3.3

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:表3-4仿真参数图3-14珀尔贴吸热面温度图3-15珀尔贴散热面温度图3-14是珀尔贴吸热面温度的仿真结果,可以看虽然我们设置的初始温度是21.3℃,但是在珀尔贴的吸热面温度能马上下降到大概19.4℃,而散热面温度如图3-15所示,也能马上上升到25.7℃,珀尔贴能在极短的时间内达到一个比较大的温差,最后吸热面和散热面的温度分别稳定在17.5℃和23.2℃。

仿真与结果分析:探究3.3.3

珀尔贴热过程控制是一个典型的非线性控制过程,因为考虑的是对铝板的制冷控制,所以珀尔贴元件的吸热量用式(3-15)来计算。在系统的模型中,式(3-15)等效为

其中,ST1i表示在珀尔贴效应下,珀尔贴吸热面向散热面移动的热量,K(Th-T1)表示由于珀尔贴散热面和吸热面温度不同分子运动而产生的热量,1/2 Ri2表示电流产生的焦耳热[7]。为了观看结果的方便,在仿真时,把华氏温度都转化成了摄氏温度,所以在仿真结果图里,所有温度的单位都是℃(摄氏度)。仿真过程用到的一些参数见表3-4。对该系统的仿真时,设置初始温度T0为21.3℃。珀尔贴吸热面和散热面的温度变化的仿真结果如图3-14和图3-15所示。

表3-4 仿真参数

图3-14 珀尔贴吸热面温度

图3-15 珀尔贴散热面温度

图3-14是珀尔贴吸热面温度的仿真结果,可以看虽然我们设置的初始温度是21.3℃,但是在珀尔贴的吸热面温度能马上下降到大概19.4℃,而散热面温度如图3-15所示,也能马上上升到25.7℃,珀尔贴能在极短的时间内达到一个比较大的温差,最后吸热面和散热面的温度分别稳定在17.5℃和23.2℃。(www.daowen.com)

系统输入和输出的仿真结果图如图3-16和图3-17所示。在仿真中,设定参考输入r=3,r指的是我们希望通过珀尔贴元件使铝板降低的温度,r为3表示系统最后温度时,铝板的最后温度应该比在初始温度低3℃。从系统输出的仿真结果图3-17可以看出,系统从初始温度21.3℃最后稳定在18.3℃;在仿真中,设置系统的输入电流限制在0.0A和2.2A之间,从系统的输入仿真结果图3-16可以看出,电流最初是2.2A,最后稳定在0.9A。

图3-16 系统输入

图3-17 系统输出

这些与我们预期的结果是相同的,说明系统的右互质分解控制器R和S的设计是有效的,控制性能满足我们的设计要求。

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