一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法，在有限元软件COMSOL Multiphysics中根据所设计的PCR基座有限元模型制造参数生成其有限元模型，对PCR基座进行温度控制算法的设计并通过with MATLAB接口与MATLAB进行联调得到优化后控制参数。本发明专利技术能够为新型PCR基座的研发大幅节约了时间和物质上的成本，也为更多有关PCR基座温度控制的新型控制算法的设计提供了温度动静态性能检验方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法
本专利技术涉及PCR基座制造设计
，特别是一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法。
技术介绍
传热性能是PCR基座设计关注的核心。目前，在PCR基座温度控制算法设计中，除了其温度的准确性和快速性之外，还存在反应模型难以精确的问题，使得最终温度控制性能不甚理想。已有的仿真优化设计方法，大部分针对PCR基座有限元模型温度均匀性的仿真。难以将实际传感与输出进行联系，而对于PCR基座这一需要在94℃-55℃-72℃三温区循环温度控制系统而言，由于其对温度控制的精度要求较高，因此在实际控制中对其控制算法参数的整定已不能像一般控制系统可利用经验法、衰减曲线法等常规方法进行试凑调节。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法，能够为新型PCR基座的研发大幅节约了时间和物质上的成本，也为更多有关PCR基座温度控制的新型控制算法的设计提供了温度动静态性能检验方法。...

【技术保护点】
1.一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在有限元软件COMSOL Multiphysics中根据所设计的PCR基座有限元模型制造参数生成其有限元模型，对PCR基座进行温度控制算法的设计并通过with MATLAB接口与MATLAB进行联调得到优化后控制参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
在有限元软件COMSOLMultiphysics中根据所设计的PCR基座有限元模型制造参数生成其有限元模型，对PCR基座进行温度控制算法的设计并通过withMATLAB接口与MATLAB进行联调得到优化后控制参数。


2.根据权利要求1所述的一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法，其特征在于，所述在有限元软件COMSOLMultiphysics中根据所设计的PCR基座有限元模型制造参数生成其有限元模型具体包括以下步骤：
步骤S11：根据实际设计所需要孔数、大小及制造参数进行PCR基座的3D模型绘制，并通过在PCR基座的侧壁面中心设置温度传感测点ppb1，并在热源任意位置设置一域点探针ppb2实现PCR基座实时温度传感；
步骤S12：进行有限元初始化条件的设置；
步骤S13：将绘制的PCR基座的3D模型以及有限元初始化条件导入COMSOLMultiphysics中，并进行有限元模型的数值仿真，具体采用COMSOLMultiphysics中传热模型中的固体传热完成有限元数值仿真。


3.根据权利要求2所述的一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法，其特征在于，步骤S12具体包括以下步骤：
步骤S121：设置目标函数如下：
F＝ess+a*σ+b*vup+c*vdown；
式中，a、b、c为相应项的系数，ess表示稳态误差，σ表示超调量，vup(℃/s)表示升温速率，vdown(℃/s)表示降温速率；
步骤S122：初始化选定的控制算法中待优化的参数作为变量，并设定步长；
步骤S123：初始化基座制造参数为已知常量；
步骤S124：初始化停止条件如下：
(1)运行迭代时间达到最大迭代时间：ta≤tb；
(2)目标函数F下降梯度收敛：即Fk-Fk-1＜T；
其中，ta为当前迭代运行时间，tb为最大迭代时间，Fk表示k次迭代计算得到的目标值，T是设定的阈值常量。


4.根据权利要求2所述的一种基于有限元模型数值仿真的PCR基座温度控制系统的参数优化方法，其特征在于，步骤S13具体包括以下步骤：
步骤S131：在COMSOL...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗堪，杨睿宁，李建兴，黄靖，马莹，陈炜，沈亮，蔡聪，赖智晨，黄炳法，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建;35