为了说明辐射对铝板热过程的影响,我们做了一组仿真实验进行对比。由于辐射相比于传导和对流对对象热过程的影响要小很多,所以在做仿真时,我们选择了较大的初始温度,这样便于更清楚地看清楚仿真结果。在这组仿真中,对同一个铝板对象模型进行建模和制冷控制,在仿真时也取相同的参数,不同的是有一个模型只考虑了传导和对流的影响,而另一模型考虑了传导、对流和辐射对模型热过程的影响。图3-24显示的是没有考虑辐射的仿真结果,而考虑了辐射的仿真结果显示在图3-25中。其中,仿真用到的参数列于表3-5中。同前面所述,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(℃)。由于辐射相比于传导和对流对铝板热量平衡的影响要小很多,所以本章在做仿真实验时,设置了比较大的初始温度,此仿真实验的初始温度设置为50℃。
图3-24 没有考虑辐射对模型影响的仿真结果
图3-25 考虑了辐射对模型影响的仿真结果
表3-5 仿真参数
在仿真中,设置参考输入r=6℃,表示系统最后的输出温度要比初始温度低6℃。从图3-24我们可以看出系统的输出温度从50℃降低到了44℃,而且最后稳定在44℃。但在图3-25中,系统的输出温度最后稳定在大概44.3℃的位置,而没有达到我们预期的温度,所以从这组仿真实验可以看出,辐射对模型的热过程有影响。
接下来,调节控制器参数使图3-25中系统的输出温度最后稳定在44℃,仿真结果如图3-26所示。
从图3-26可以看出,系统的输出温度最后稳定在44℃,说明控制器参数的调节能达到我们的要求,是有效的。在这基础上,我们对模型辐射部分建立的MSVM模型进行仿真分析,我们知道,辐射部分的模型MSVM可以用SVM的方法来建立。首先从图3-26的实验中,提取辐射部分的数据,通过训练得到MSVM模型,图3-27给出了提取数据和通过MSVM模型后的输出数据。
在图3-27中,黑色的曲线代表的是提取到的数据,而虚线的曲线则代表的是通过MSVM(www.daowen.com)
图3-26 调节控制器后,系统的仿真结果
图3-27 MSVM数据仿真结果
模型后的输出数据。从两组曲线的比较可以看出,通过MSVM模型后的输出数据即虚线的曲线,能很好的表示提取出的数据即黑色的曲线。所以用SVM的方法来预测辐射部分的热量的MSVM模型是可以用来代替辐射部分热量的。
最后在调节好控制器和MSVM模型建立好之后,再对模型做仿真实验,在这个仿真实验里,把辐射部分用MSVM模型来代替,结果如图3-28所示。
图3-28 带MSVM模型的系统仿真结果
与图3-27相比,图3-28的仿真结果与我们预期的也是一样的,同样说明MSVM的设计是有效和合理的。
实验结果表明,在温差比较大的时候,热辐射对系统热过程是有影响的,用MSVM模型来预测热辐射部分的热量是准确的,控制系统仿真结果也说明提出的带热辐射补偿的控制方法是有效性。
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