[發明專利]基于模糊變量的串聯溫差發電器全局靈敏度分析方法

在審

• 申請號: 202110487000.9
• 申請日: 2021-05-03
• 公開（公告）號: CN113111539A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張峰;王新河;武明英;韓誠;侯欣婷;張旭;王冬月;李凌峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/06;G06F119/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種模糊變量的串聯溫差發電器全局靈敏度分析方法，屬于溫差發電領域。根據待研究的輸出指標確定取多級溫差發電器的設計參數，取串聯溫差發電器參數符合三角隸屬函數分布，根據設計參數對應的三角模糊數隸屬度函數和模糊變量基于方差的全局靈敏度分析理論，抽取靈敏度計算所需的N組輸入樣本，將輸入樣本代入待研究的指標的計算公式中，得到對應的條件期望的期望值和條件期望的方差值，計算輸出響應的可信性方差分解式，然后將條件期望的期望值和條件期望的方差值、輸出響應的可信性方差分解式代入靈敏度計算公式，計算全局靈敏度主指標和總指標；根據參數靈敏度主指標和總指標值的大小排序情況，判斷系統參數對輸出的影響大小。

技術領域

本發明屬于溫差發電領域，具體涉及串聯溫差發電器的全局靈敏度分析方法。

背景技術

溫差發電技術利用材料的塞貝克效應，可將熱能直接轉換成電能，具有結構緊湊、無磨損、清潔、等一系列優點，是一種新型的、綠色環保的發電技術。目前它廣泛運用于航天和軍事等尖端領域。近年來，一批高性能熱電材料的出現，為溫差發電技術在普通工業和民用產業的應用提供了可能。單個熱電模塊組成的溫差發電器的輸出電壓較低，輸出功率也很小，無法直接驅動大多數直流負載,為滿足更大的輸出功率以及更好的性能參數，串聯溫差發電器得到了廣泛的發展和應用。

目前針對溫差發電器的研究主要集中于確定性參數下的優化問題，忽略了溫差發電系統由于信息的不足和認知的不深入等因素所帶來的參數的模糊不確定性，且研究表明，溫差發電系統一些關鍵模糊設計參數的微小波動會導致系統輸出性能有很大的變化。因此，針對溫差發電系統進行全局靈敏度分析是十分有必要的。通過合理的參數設計和資源分配可以有效的提高系統的可靠性，具有重要的研究意義和應用價值。此研究主要針對涉及一般的串聯溫差發電系統進行不確定性分析，在此基礎上建立全局靈敏度分析模型，通過全局靈敏度分析得到串聯溫差發電系統影響最大的因素等方面。

靈敏度分析包括局部靈敏度分析和全局靈敏度分析。局部靈敏度分析反映結構系統輸入變量對輸出響應局部的影響，當只考慮結構系統輸出響應的局部影響時，該方法具有較高的應用價值。但是，局部靈敏度受限于名義點的選取，不能直接反映單個輸入變量及多個輸入變量的交互作用對輸出性能統計特征的貢獻，缺乏全局性與計算的穩點性。全局靈敏度分析也被稱作重要性測度分析，其主要目的是研究結構系統輸入基本變量對輸出性能不確定性的影響情況，并依據影響程度的大小對輸入變量進行重要性排序。經過不斷的發展，許多成熟的全局靈敏度分析方法得到了實現，例如基于方差的全局靈敏度分析方法，矩獨立全局靈敏度分析方法，以及基于抽樣的全局靈敏度分析方法等等。

發明內容

要解決的技術問題

溫差發電器在實際的制造和使用過程中，設計參數往往是波動的。為了提高串聯溫差發電器在不確定性環境下的穩定性，本發明提出一種基于模糊變量的串聯溫差發電器全局靈敏度分析方法。有助于在設計階段幫助串聯溫差發電器進行敏感參數的精度控制，保證串聯溫差發電器的性能穩定性。

技術方案

一種基于模糊變量的串聯溫差發電器全局靈敏度分析方法，其特征在于：根據待研究的輸出指標確定取串聯溫差發電器的設計參數，取串聯溫差發電器參數符合三角隸屬函數分布，根據設計參數對應的三角模糊數隸屬度函數和模糊變量基于方差的全局靈敏度分析理論，抽取靈敏度計算所需的N組輸入樣本，將輸入樣本代入待研究的指標的計算公式中，得到對應的條件期望的期望值和條件期望的方差值，計算輸出響應的可信性方差分解式，然后將條件期望的期望值和條件期望的方差值、輸出響應的可信性方差分解式代入靈敏度計算公式，計算全局靈敏度主指標和總指標；根據參數靈敏度主指標和總指標值的大小排序情況，判斷系統參數對輸出的影響大小。

本發明進一步的技術方案為：所述的輸出指標為輸出功率。

本發明進一步的技術方案為：所述的輸出指標為效率。

本發明進一步的技術方案為：所述的設計參數包括溫差發電器的結構參數、工作環境參數、串聯回路的負載電阻。