1、课 程 设 计 报 告2008 级 质量与可靠性工程 专业 0805102 班课程名称 RLC串联电路稳态电流参数设计 姓 名 杨建垒 学号 080510222 指导教师 薛丽 职称 教 授 2011年 11 月 20 日目录目录 21 内容简介31.1 实验对象31.2 实验目的31.3 实验目标32 用内外表直积法法进行实验，并写出详细的实验步骤42.1 制定可控因素的水平表42.2 内设计42.3 制定误差因素水平表42.4 外设计62.5求质量特性y62.6计算各种方案的信噪比和灵敏度S72.7进行信噪比与灵敏度S的方差分析8（1）信噪比方差分析8（2）对灵敏度Si进行方差分析103.
2、确定最佳的参数组合111.内容简介1.1实验对象本次课程设计的对象是RLC电路，RLC电路是包含了电阻R单位为欧姆（，Ohm）、电感L单位是亨利（henry），标记为H，、电容单位是法拉（farad），标记为F，和电源单位为伏特（V）等这些电气元件组成的的电路。这些电器元件连接起来，构成闭合回路，为电荷的流通提供载体和路径。图1：RLC电路图1.2实验目的本次试验的目的是为了将质量工程中所学的知识尤其是田口方法进行实际的应用，以加深对理论知识的理解，达到学以致用略有拔高的目的。1.3实验目标本次试验的目标是要实现稳态电流，找到使电流大小控制在10A得最佳参数组合，并且尽量保证经济性和稳健性。稳
3、健性我们可以用性噪比和灵敏度去检验，经济性我们可以根据各个元件的精度获得。质量特性 y：稳态电流。目标值：m = 10A。（1）找到最佳参数组合。（2）稳健性：质量特性波动小，抗干扰（外、内、间）能力强。（3）经济性：产品成本低，价格便宜。2用内外表直积法法进行实验，并写出详细的实验步骤2.1制定可控因素的水平表本次试验为RLC电路，可控因素是电阻R和电感L和电容C，他的初始值由我们自己设置如下表： 表1：可控因素水平表水平 因素123R(）2610L(H）0.010.020.03C(F）1001101202.2内设计根据已设置的可控因素水平表，进行内设计，选用正交表L9(34)作为内表进行内
4、设计，设计方案如下：表2：（内表）序号R1L2C31 1（2）1(0.01)1(100)212(0.02)2(110)313(0.03)3(120)4 2(6)12522362317 3(10)13832193322.3制定误差因素水平表在本次实验中，误差因素公有五个，分别是电压V，电阻R，电感L,电容C，和频率。对于频率,因为不管是从谐波频率逐渐减小还是逐渐增大，电流一定是减小的，他对电流始终是阻碍作用，所以本实验不考虑电源的频率，只取其他四个因素作为研究对象。由于本次试验的目标是在保证成本最低的情况下找到最佳的组合使电流稳定在10A，所以我们选用等级最低的C级电源电压，而电容、电感、电阻的
5、误差波动我们都取10%，电源电压的初始值设为220V以达到本次试验的目的。9个方案的误差因素水品表如下：表 3：误差因素水平表内表方案号水平号误差因素RLCV1R=2 L=0.01 C=10011.80.009 90198220.010 10022032.20.011 1102422R=2 L=0.02C=11011.80.018 99198220.020 11022032.20.022 1212423R=2 L=0.03 C=12011.80.027 108198220.030 12022032.20.033 1322424R=6 L=0.01 C=11015.40.009 99198260
6、010 11022036.60.011 1212425R=6 L=0.02 C=12015.40.018 108198260.020 12022036.60.022 1322426R=6 L=0.03 C=10015.40.027 90198260.030 10022036.60.033 1102427R=10 L=0.01 C=120190.009 1081982100.010 1202203110.011 1322428R=10 L=0.02 C=100190.018 901982100.020 1002203110.022 1102429R=10 L=0.03 C=110190.027
7、 991982100.030 1102203110.033 1212422.4外设计选用L9(34)正交表进行外设计， 才用内外表直积法，其直积方案如下表： 表4：内外表2.5求质量特性y根据内表中的R、L、C的值和电源电压（220V，50HZ），利用Multism软件仿真，可以直接得到电流大小。我们首先计算出外设计方案表中第一个方案的y值如下表。表5：（方案1y值）列号因素j序号 i1 R2 L3 C4 Vyi11（1.8）1（0.009）1(90）1(198)6.075212（0.010）2(100)2(220)7.653313（0.011）3(110)3(242)9.47342（2）12
8、38.324522317.653623126.88073（2.2）1328.396832137.492933216.957仿照上述过程，把内外表中的数据依次输入软件，可以得到其余8种方案的质量特性，如下表： 表6：所有方案质量特性表外表j内表iyi1yi2yi3yi4yi5yi6yi7yi8yi916.075 7.6539.473 8.324 7.6536.8808.396 7.492 6.95726.7518.28410.4428.41510.64114.0557.74210.11414.22237.4269.11211.4876.8858.70611.5008.60211.27115.80
9、246.640 8.1077.2208.30710.42010.77710.17513.13412.27957.3789.0088.0239.13811.46210.4338.32510.74610.04768.1169.9098.8257.4769.3788.5369.25011.94011.16377.0406.3787.8198.6508.01910.03410.3409.83012.49687.8227.0868.6889.5158.82111.0378.4608.04210.22498.6057.7959.5567.7857.2179.0309.4008.93611.3602.6计算
10、各种方案的信噪比和灵敏度S根据内表中的每号方案得到的9个质量特性yi1，yi2,，yi9，可以利用下面公式算出Si和i。 例如：Sm1=（6.075+7.653+6.957）2=527.5137，而 Ve1=（6.0752+7.6532+6.9572-Sm1）=0.989071所以S1=1010（527.5137-0.98971）=17.671761=17.71949。利用Excel表格的计算功能可以计算出其它的信噪比和灵敏度如下：S2=20.03，S3=20.04，S4=19.68，S5=19.44，S6=19.45，S7=19.02，S8=18.93，S9=18.93；2=11.58, 3
11、11.25, 4=12.66, 5=16.74, 6=16.36 , 7=13.43, 8=17.13, 9=17.13。把结果输入表格得下表：表7：内表的统计分析因素 列号j序号iR1L2C3（e）i（dB）Si（dB）11111 17.7117.672122211.5820.033133311.2520.044212312.6619.685223116.7419.446231216.3619.457313213.4319.028321317.1318.939332117.1318.93分析T1j40.5443.8051.58T=i=133.99的均值为14.88CT=1992.72ST=
12、56.97T2j45.7645.4541.37T3j47.6944.7441.04S分析T1j57.7456.3756.05T=173.19S的均值为19.24CT=3331.59ST=5.41T2j58.5758.4058.64T3j56.8858.4258.502.7进行信噪比与灵敏度S的方差分析（1）信噪比方差分析总波动平方和为：ST=i2-CT =（17.712+11.582+17.132）-1991.72=2049.69-1992.72=56.97fT=n-1=8电阻和电感引起的误差平方和为：SR=（40.542+45.762+47.692）/3-1991.72=12.21其自由度为
13、fR=3-1=2。SL=（43.802+45.452+44.742）/3-1991.72=3.55其自由度为：fL=3-1=2。将这些数据填入Minitab工作表，利用田口设计也可以得出同样的结果。首先将数据输入工作表得到下面的截图：图2： Minitab截图用田口正交表设计进行方差分析一般线性模型: 信噪比i 与 R, L, C 一般线性模型: 信噪比 与 R, L, C 因子 类型 水平数 值R 固定 3 1, 2, 3L 固定 3 1, 2, 3C 固定 3 1, 2, 3信噪比 的方差分析，在检验中使用调整的 SS来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F PR 2
14、9.12 9.12 4.56 0.38 0.724L 2 0.46 0.46 0.23 0.02 0.981C 2 21.36 21.36 10.68 0.89 0.528误差 2 23.94 23.94 11.97合计 8 54.88S = 3.45965 R-Sq = 56.38% R-Sq（调整） = 0.00%因为 F0.05（2,8）=4.46 且P（C）=0.528，所以C因素影响非常显著（2）对灵敏度Si进行方差分析一般线性模型: 灵敏度Si 与 R, L, C 因子 类型 水平数 值R 固定 3 1, 2, 3L 固定 3 1, 2, 3C 固定 3 1, 2, 3灵敏度 的方
15、差分析，在检验中使用调整的 SS来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F PR 2 0.4761 0.4761 0.2380 0.33 0.750L 2 0.9249 0.9249 0.4624 0.65 0.608C 2 1.4145 1.4145 0.7072 0.99 0.503误差 2 1.4318 1.4318 0.7159合计 8 4.2472S = 0.846109 R-Sq = 66.29% R-Sq（调整） = 0.00%通过分析我们知道都P(R),P(L),P(C)都大于0.05，所以P(C)显著。做出可控因素因素水平表如下：表8可控因素水平表类别信噪比分
16、析灵敏度分析因素名称R比较显著*比较显著*稳定因素RL不显著比较显著*调整因素LC比较显著*非常显著*稳定因素C误差（e）不显著不显著次要因素无通过上表我们知道R和C对结果的影响都比较显著，所以应该固定，而L对信噪比影响不显著，可以通过对他的调整是电流渐渐接近我们的目标值10A。3.确定最佳的参数组合调整L的变化，最终得到R=11,L=0.011,C=132,V=242,电源频率为50HZ，在此组合下电流最近进10A，仿真结果为10. 34，比较接近10A。综合以上分析我们最终把实验的最佳参数组合设定为R=11,L=0.011,C=132,V=242，电源频率为50HZ,得到电流的仿真结果仿真
17、结果为10.34A。经过反复仿真实验的验证基本可以得出：该组合是比较理想的。参考文献1 金伟娅, 张康达. 可靠性工程M. 北京：化学工业出版社, 2005.32 张公绪, 孙静. 新编质量管理学M. 北京：高等教育出版社, 2003.83 张霖.RLC串联电路稳态电流参数设计R.郑州：郑州航空工业管理学院,20114 吴凌燕.基于Mulitisim11的串联谐振电路特性研究J.郑州航空工业管理学院电子信息,2011.085 吴赖昌，概率论与数理统计.北京：中国人民大学出版社，2008课程设计 答辩评语成绩 答辩组长签名 2011 年 06 月 日 附：答辩小组成员名单：姓 名职 称工 作 单 位备 注15
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