本科毕业论文
题 目：固体界面传热自动测量系统软件
设计
学 生： zh
专 业： 自动化 年 级： 2008级 指导教师： 陈进 日 期： 2012年5月10日
上海第二工业大学本科毕业设计（论文）
上海第二工业大学本科毕业设计（论文）
固体界面传热自动测量系统软件设计
摘要：在学校实验室条件下，应用已经设计组装好的固体界面传热自动测量系统：该测量系统由步进电机，发热电阻丝，温度传感器，压力传感器以及其他固定辅助部分构成。在充分了解设备工作方式和工作原理的基础上，利用dSPACE和Matlab/Simulink进行软件设计并进行实时仿真运行。首先用Simulink搭建了压力控制系统，即由步进电机系统组成的伺服系统，在Matlab软件中进行了离线仿真，在实验结果符合控制要求的基础上，利用dSPACE软件中相关组件，通过加入I/O口来替换方框图中步进电机系统模型，下载到dSPACE硬件中，以满足实时半实物仿真的要求。同样，温度控制部分先利用Simulink模型进行了实验验证，然后通过修改完善，下载到dSPACE硬件中进行实验。该方法免去了常规方法的编程步骤，节省了大量的时间，更改控制算法灵活。并且与完全虚拟仿真相比，半实物仿真的实验结果和数据更加可靠，更有实际应用价值。
关键词:界面传热：dSPACE；Matlab；传感器；半实物仿真
Software Design Of Solid Interface Heat Transfer Automatic
Measurement System
Abstract: In the school laboratory conditions, use the assembled solid interface heat transfer
automatic measurement system: the measurement system is made by stepping motor, heat resistance wire, temperature sensors, pressure sensor and other fixed auxiliary parts. In the full understanding of equipment and the working principle of work way basis, use Matlab/Simulink and dSPACE to conduct the software design. First using Simulink to build pressure control system, that consists of a stepping motor servo system, we has carried on the off-line simulation in the Matlab software, conforms to in the control request foundation in the experimental result, using the dSPACE software components, by joining the i / o port to replace the stepper motor system model block diagram, download it to dSPACE hardware, To meet the requirements of real-time semi-physical simulation. The temperature control part has similarly first carried on the experimental confirmation using the Simulink model, then through revision consummation, downloaded to the Dspace hardware to experiment. The method is different from the conventional method of programming steps, save a lot of time, the change of control algorithm and the simulation is flexible . And compared with the full virtual simulation, semi-physical simulation of the experimental results and data are more reliable, more practical.
Key words: interface heat transfer; dSPACE; Matlab; sensor; Semi-physical simulation
上海第二工业大学本科毕业设计（论文）
目录
1 绪论 ............................................................ 1 1.1固体界面传热问题涉及的基本概念 ................................ 1 1.2固体表面传热研究的意义 ........................................ 1 1.3本课题研究范围及问题处理说明 .................................. 3 2 固体界面传热测量系统硬件介绍 .................................... 4 2.1系统结构组成 .................................................. 4 2.2步进电机 ...................................................... 5 2.3温度传感器 .................................................... 8 2.4压力传感器 ................................................... 10 2.5 电阻丝（加热器） ............................................ 12 3.控制系统软硬件介绍 ............................................. 15 3.1MATLAB简单介绍 ............................................... 16 3.2 SIMULINK的简单介绍 .......................................... 18 3.3 DSPACE介绍 .................................................. 20 3.4标准组件系统DS1005+各种I/O板卡 ............................. 21 4.程序编辑及仿真运行 ............................................. 22 4.1步进电机模型的搭建及仿真运行 ................................. 22 4.2温度控制系统的搭建及仿真 ..................................... 25 4.3 DSPACE系统软硬件的操作过程 .................................. 26 4.4数据采集处理及软件界面设计 ................................... 30 4.4毕业设计总结 ................................................. 30 致谢 ............................................................. 32 参考文献: ........................................................ 33
上海第二工业大学本科毕业设计（论文）
1 绪论
1.1固体界面传热问题涉及的基本概念
汉语“界面”一词的意义是“物体与物体之间的接触面”(现代汉语词典，中国商务印书馆1988年出版，p583)。实际上，“界面”也指物体(物质)之间的连接面和连接层。普遍认为接触面两侧保持同一温度，即假定两层壁面之间保持了良好的接触。而在工程实际中由于任何固体表面之间的接触都不可能是紧密的，如图1所示，假设物体A的温度为t1，物体B的温度为t3，并且t1>t3，那么，根据热力学第二定律，热量会自动从A传递到B。热量在传递过程中必然通过AB界面，此时接触面两侧存在温度差。在这种情况下，两壁面之间只有接触的地方才直接导热，在不接触处存在空隙，热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的，因而存在传热阻力，称为接触热阻。产生接触热阻的主要原因是，任何外表上看来接触良好的两物体，直接接触的实际面积只是交界面的一部分（见图1），其余部分都是缝隙。热量依靠缝隙内气体的热传导和热辐射进行传递，而它们的传热能力远不及一般的固体材料。根据热流的收缩程度，即温差的大小，定义界面热阻为：
（1）
式中，为界面热阻，为界面处产生的温差，Q为传递的热流，为名义的接触面积。
物体A物体BT温度t1t2at2bt31.2固体表面传热研究的意义
固体界面传热问题与人类息息相关，无论是人们日常生活、工农业生产，还
1
()X (距离)图1-1 接触面传热示意图