问题描述

问题涉及此电路。

电压源在1.1V处保持点A.问题是从标准组件列表中选择电阻器和热敏电阻，使得点B处的电压与目标曲线匹配为温度的函数。

TDATA = -40：5：85;vdata = 1.026e-1 + -1.125e-4 * tdata + 1.125e-5 * tdata。^ 2;绘图（TDATA，VDATA，' -  *'）;标题(“目标曲线”那'字体大小'12);包含('温度（^ oc）'）;ylabel（“电压(V)”）

加载标准组件列表。

加载StandardComponentValues.

当res.矢量包含标准电阻值。当ThBeta和Thval.矢量包含热敏电阻的标准参数。热敏电阻电阻与温度的函数关系 $$\mathrm{T.}$$是

基于标准电压计算，等效序列值的电阻 $${\mathrm{R.}}_1-\mathrm{T.}{\mathrm{H.}}_1$$块

$${\mathrm{R.}}_1^{\mathrm{E.}\mathrm{问：}你我\mathrm{V.}\mathrm{一种}\mathrm{L.}\mathrm{E.}\mathrm{N.}\mathrm{T.}}=\frac{{\mathrm{R.}}_1{\mathrm{T.}\mathrm{H.}}_1}{{\mathrm{R.}}_1+{\mathrm{T.}\mathrm{H.}}_1}$$那

和等效电阻 $${\mathrm{R.}}_{3.}-\mathrm{T.}{\mathrm{H.}}_2$$块

$${\mathrm{R.}}_{3.}^{\mathrm{E.}\mathrm{问：}你我\mathrm{V.}\mathrm{一种}\mathrm{L.}\mathrm{E.}\mathrm{N.}\mathrm{T.}}=\frac{{\mathrm{R.}}_{3.}{\mathrm{T.}\mathrm{H.}}_2}{{\mathrm{R.}}_{3.}+{\mathrm{T.}\mathrm{H.}}_2}$$。

因此，B点处的电压是

$$\mathrm{V.}=1。1\frac{{\mathrm{R.}}_{3.}^{\mathrm{E.}\mathrm{问：}你我\mathrm{V.}\mathrm{一种}\mathrm{L.}\mathrm{E.}\mathrm{N.}\mathrm{T.}}+{\mathrm{R.}}_{4.}}{{\mathrm{R.}}_1^{\mathrm{E.}\mathrm{问：}你我\mathrm{V.}\mathrm{一种}\mathrm{L.}\mathrm{E.}\mathrm{N.}\mathrm{T.}}+{\mathrm{R.}}_2+{\mathrm{R.}}_{3.}^{\mathrm{E.}\mathrm{问：}你我\mathrm{V.}\mathrm{一种}\mathrm{L.}\mathrm{E.}\mathrm{N.}\mathrm{T.}}+{\mathrm{R.}}_{4.}}$$。

将问题转换为代码

问题是选择电阻器 $${\mathrm{R.}}_1$$通过 $${\mathrm{R.}}_{4.}$$和热敏电阻 $$\mathrm{T.}{\mathrm{H.}}_1$$和 $$\mathrm{T.}{\mathrm{H.}}_2$$这样电压 $$\mathrm{V.}$$最符合目标曲线。让控制变量x代表以下值:

当tempcompcurve.函数根据来计算产生的电压X和温度tdata.。

typetempcompcurve.

function F = tempCompCurve(x,Tdata) %% Calculate Temperature Curve given Resistor and Thermistor Values %在x % % %热敏电阻计算值:R1, R2 R3 R4 RTH1 (T_25degc) Beta1 RTH2 (T_25degc) Beta2 %热敏电阻为:%的房间温度是25摄氏度:T_25 %标准价值在25摄氏度:RTHx_25 % RTHx %仅仅是热敏电阻在不同温度(T) =仅仅(T_25degc) / exp(β* (T-T_25) / (T * T_25)) T_25 = 298.15;T_off = 273.15;Beta1 = x (6);Beta2 = x (8);RTH1 = x(5)。/ exp (Beta1 * ((Tdata + T_off) -T_25)。/ ((Tdata + T_off) * T_25));RTH2 = x(7)。/ exp (Beta2 * ((Tdata + T_off) -T_25)。/ ((Tdata + T_off) * T_25));R1_eq = x(1)*RTH1./(x(1)+RTH1);R3_eq = x (3) * RTH2. / (x (3) + RTH2);计算点B的电压F = Vin * (R3_eq + x(4))/(R1_eq + x(2) + R3_eq + x(4));

目标函数是在目标温度范围内，一组电阻和热敏电阻的目标曲线与产生的电压之间的差值的平方和。

typeOperativeFunction.

function G = Objective function (x,StdRes, StdTherm_Val, StdTherm_Beta,Tdata,Vdata) %% Objective function for the thermistor problem % Copyright (c) 2012-2019, MathWorks，从表中提取分量值，使用整数x作为指数y = 0 (8,1);x =圆(x);y(1) = StdRes(x(1));y (2) = StdRes (x (2));y (3) = StdRes (x (3));y (4) = StdRes (x (4));y (5) = StdTherm_Val (x (5));y (6) = StdTherm_Beta (x (5));y (7) = StdTherm_Val (x (6)); y(8) = StdTherm_Beta(x(6)); % Calculate temperature curve for a particular set of components F = tempCompCurve(y, Tdata); % Compare simulated results to target curve Residual = F(:) - Vdata(:); Residual = Residual(1:2:26); %% G = Residual'*Residual; % sum of squares

监控进步

为了观察优化的过程，调用一个输出函数，绘制到目前为止发现的系统的最佳响应和目标曲线。当Surroptimplot.函数绘制这些曲线，只有当当前目标函数值降低时才更新这些曲线。这个自定义输出函数很长，所以这里没有显示。要查看输出函数的内容，请输入类型SurrOptimPlot。

优化问题

优化目标函数，使用代理人孔，接受整数变量。首先，将所有变量设置为整数。

INTCON = 1：6;

将所有变量的下限设置为1。

lb = =（1,6）;

电阻的上界都是一样的。表项的上限值设置为res.数据。

UB =长度（RES）*α（1,6）;

将热敏电阻的上限设置为条目的数量ThBeta数据。

UB（5：6）=长度（thbeta）* [1,1];

设置选项以使用Surroptimplot.自定义输出函数，并使用没有绘图函数。此外，要防止优化可能中断，请指定名为的检查点文件'checkfile.mat'。

选择= optimoptions (“surrogateopt”那'checkpointfile'那“C: \ TEMP \ checkfile.mat”那“PlotFcn”，[]，......'outputfcn'，@（a1，a2，a3）surroptimplot（a1，a2，a3，tdata，vdata，res，thval，thbeta）;

要为算法提供更好的初始搜索点集，请指定比默认值更大的初始随机样本。

options.minsurrogatePoints = 50;

运行优化。

rng默认%的再现性objconstr = @（x）looptfunction（x，res，thval，thbeta，tdata，vdata）;[xopt，fval] = trustogateopt（objconstr，lb，Ub，Intcon，选项）;

Trustogateopt停止，因为它超出了“选项”QuaxFunctioneValuations'设置的函数评估限制。

通过更多功能评估优化

要尝试获得更好的拟合，请从检查点文件重新启动优化，并指定更多功能评估。这一次，使用TrustogateOpplot.绘图功能更密切地监控优化过程。

CLF.清除先前的数字opts = Optimoptions（选项，'maxfunctionevaluations'600，“PlotFcn”那'trustogateptplot'）;[xopt，fval] = trustogateopt（“C: \ TEMP \ checkfile.mat”，选择）;

Trustogateopt停止，因为它超出了“选项”QuaxFunctioneValuations'设置的函数评估限制。

使用更多功能评估将略微改善拟合。

参考文献

克雷格·K·里昂报道。遗传算法求解热敏电阻网络元件值。EDN网络，2008年3月19日。可用https://www.edn.com/design/analog/4326942/Genetic-algorithm-solves-thermistor-network-component-values。