问题描述

问题涉及到这个电路。

电压源将点A保持在1.1V。问题是从标准元件列表中选择电阻器和热敏电阻，以便点B处的电压与温度的目标曲线相匹配。

Tdata=-40:5:85；Vdata=1.026E-1+-1.125E-4*Tdata+1.125E-5*Tdata.^2；绘图（Tdata、Vdata、，'-*')；头衔(“目标曲线”,“字体大小”，12）；xlabel('温度（^oC）'); 伊拉贝尔(‘电压（V）’)

加载“标准零部件”列表。

负载标准组件值

这个雷斯矢量包含标准电阻值。该ThBeta和蒂瓦尔矢量包含热敏电阻的标准参数。热敏电阻电阻与温度的关系 $$T$$是

根据标准电压计算，电路电阻的等效串联值 $$R_{1.}-T{H}_{1.}$$街区是

$$R_{1.}^{EQU我v\mathrm{A.}LENT}=\frac{R_{1.}{TH}_{1.}}{R_{1.}+{TH}_{1.}}$$,

和等效电阻 $$R_{3.}-T{H}_{2.}$$街区是

$$R_{3.}^{EQU我v\mathrm{A.}LENT}=\frac{R_{3.}{TH}_{2.}}{R_{3.}+{TH}_{2.}}$$.

因此，点B处的电压为

$$v=1..1.\frac{R_{3.}^{EQU我v\mathrm{A.}LENT}+R_{4.}}{R_{1.}^{EQU我v\mathrm{A.}LENT}+R_{2.}+R_{3.}^{EQU我v\mathrm{A.}LENT}+R_{4.}}$$.

将问题转换为代码

问题是选择电阻 $$R_{1.}$$通过 $$R_{4.}$$和热敏电阻 $$T{H}_{1.}$$和 $$T{H}_{2.}$$使电压 $$v$$最佳匹配目标曲线。让控制变量x表示以下值：

这个温度曲线函数根据以下公式计算产生的电压：x温度呢数据.

类型温度曲线

函数F=tempCompCurve（x，Tdata）%%计算给定电阻和热敏电阻值的温度曲线%版权所有（c）2012-2019，MathWorks，Inc.%%输入电压Vin=1.1；%%热敏电阻计算%x:R1 R2 R3 R4 RTH1（T_25degc）Beta1 RTH2（T_25degc）中的值Beta2%热敏电阻表示为：室温为25摄氏度：T_25%标准值为25摄氏度：RTHx_25%RTHx是各种温度下的热敏电阻%RTH（T）=RTH（T_25degc）/exp（Beta*（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*（（T*T-T-T-T-u off）-T_25）/(（Tdata+T_off）*T_25））；RTH2=x（7）。/exp（Beta2*（（Tdata+T_off）-T_25）。/（（Tdata+T_off）*T_25））；%%定义并联Rs和RTHs的等效电路R1_eq=x（1）*（x（1）+RTH1；R3 eq=x（3）*RTH2/（x（3）+RTH2）；%%计算B点处的电压=Vin*（R3_eq+x（4））/（R1+R3）+；

目标函数是在目标温度范围内，一组电阻器和热敏电阻的目标曲线和结果电压之间差值的平方和。

类型目标函数

函数G=目标函数（x，StdRes，StdTherm_Val，StdTherm_Beta，Tdata，Vdata）%%热敏电阻问题的目标函数%版权所有（c）2012-2019年，MathWorks，Inc.%%StdRes=电阻值向量%StdTherm_val=标称热敏电阻电阻向量%StdTherm_Beta=热敏电阻温度系数向量%使用x中的整数作为索引从表格中提取元件值y=零（8,1）；x=四舍五入（x）；%如果是非整数元件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））；%计算一组特定组件的温度曲线F=温度曲线（y，Tdata）；%将模拟结果与目标曲线残差=F（：）-Vdata；残差=残差（1:2:26）；%%G=残差'*残差；%平方和

监控进度

要观察优化过程，请调用一个输出函数，该函数绘制到目前为止找到的系统的最佳响应和目标曲线SurrOptimPlot函数绘制这些曲线，并仅在当前目标函数值减小时更新曲线。此自定义输出函数较长，因此此处不显示。若要查看此输出函数的内容，请输入类型SurrOptimPlot.

优化问题

要优化目标函数，请使用代理选择，它接受整数变量。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=一（1,6）；

电阻器的上限都相同。将上限设置为雷斯数据

ub=长度（Res）*个数（1,6）；

将热敏电阻的上限设置为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，并且不使用绘图函数。另外，为了防止优化过程中可能出现的中断，请指定一个名为“checkfile.mat”.

选项=最佳选项(“代理选择”,“检查点文件”,'C:\TEMP\checkfile.mat',“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违约%为了再现性objconstr=@（x）objectiveFunction（x，Res，ThVal，ThBeta，Tdata，Vdata）；[xOpt，Fval]=代理选项（objconstr，lb，ub，intCon，options）；

代理选项已停止，因为它超出了“options.MaxFunctionEvaluations”设置的函数计算限制。

通过更多功能评估进行优化

要尝试获得更好的拟合，请从检查点文件重新启动优化，并指定更多函数求值替代地块绘图功能可更密切地监控优化过程。

clf%清除上一个数字opts=options（选项，“MaxFunctionEvaluations”,600,“PlotFcn”,“代理Optplot”); [xOpt，Fval]=代理选项('C:\TEMP\checkfile.mat'，opts）；

代理选项已停止，因为它超出了“options.MaxFunctionEvaluations”设置的函数计算限制。

使用更多的功能评估会略微改善拟合。

工具书类

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