设计探索使用参数采集（GUI）

开放模型

此示例演示如何使用灵敏度分析工具对设计空间进行采样和探索。您将探索连续搅拌槽式反应器（CSTR）的设计，以最小化产品浓度变化和生产成本。设计还必须考虑到反应器输入进料温度和浓度的不确定性。

您可以通过使用特征概率分布模型参数探索CSTR设计。您可以使用分布生成随机样本，这些样本点进行设计的蒙特卡罗评估。然后创建地块以可视化的设计空间，并选择最佳的设计方案。然后，用最好的设计作为设计的优化初始猜测。

连续搅拌槽式反应器（CSTR）模型

连续搅拌槽反应器（CSTR）是在过程工业中常见的。Simu万博1manbetxlink模型，sdoCSTR，模型的夹套中[1]中描述的非绝热（即，非绝热的）罐式反应器。假定CSTR被完全混合，用一个单一的第一阶放热和不可逆反应， $A \ RIGHTARROW B$ 。 $ A $ 中，反应物被转化成十亿美元$ ，该产品。

在这个例子中，您使用以下两种状态CSTR模型，它采用的基本的会计和能量守恒原则：

$\压裂{d C_A} {DT} = \压裂{F} {A * H}（C_ {饲料} - C_A）-r * C_A$

$\frac{d T}{dt}=\frac{F}{A*h}（T{feed}-T）-\frac{h}{c{p\rho}r＆xA；-\frac{U}{c{p*\rho*h}（T-T{cool}）$

$R = K_0 * E ^ {\压裂{-E} {R * T}}$

和 ${C_饲料}$ -CSTR和进料中A的浓度[kgmol/m^3]

， ${T_饲料}$ 和 ${T_酷}$ - CSTR，饲料，以及冷却剂温度[K]

和 $$ \ $ RHO$ - 体积流量[立方公尺/小时]和在CSTR中的材料的密度[1 /立方公尺]

和- 高度[米]和CSTR的加热横截面面积[m ^ 2]。

-指数前反应非热因素 $A \ RIGHTARROW B$ [1小时]

和- 活化能和反应热 $A \ RIGHTARROW B$ [千卡/公斤·摩尔]

- 玻尔兹曼气体常数[千卡/（公斤·摩尔* K）]

和-热容[kcal/K]和传热系数[kcal/（m^2*K*h）]

打开Simulin万博1manbetxk模型。

开放式系统('sdoCSTR'）;

CSTR设计问题

假设该CSTR是圆柱形的，与施加到所述气缸的底部的冷却剂。调谐CSTR截面积， $ A $ 和CSTR高度， $小时$ ，以满足以下设计目标：

最小化残余浓度的变化，。中的残余浓度变化的CSTR产品的质量产生负面影响。最小化的变化也提高CSTR的利润。

冷却液平均温度最小化 ${T_酷}$ . 加热或冷却水套冷却液是昂贵的。冷却液平均温度的最小化提高了CSTR的利润。

进料至反应器的质量可以供应商之间不同。因此，设计必须允许在供应进料浓度的变化， ${C_饲料}$ ，和进料温度， ${T_饲料}$ . 饲料的质量因供应商而异，而且在每个供应批次内也有所不同。

指定设计变量

打开灵敏度分析工具。在Simulink模型中万博1manbetx应用选项卡，单击灵敏度分析仪下控制系统。该工具有一个空的敏感性分析会打开。

创建包含CSTR设计变量的参数集一个和H和进料的变化参数FeedConc0和进料温度0。您随机生成这些参数来评估CSTR设计多个值。

在里面敏感性分析选项卡，在选择参数下拉菜单中选择新。
在该对话框中，选择一个，FeedCon0，进料温度0和H。
请点击好. 空参数集，ParamSet在创建参数集该工具浏览器的面积。

指定参数分布和相关性。ParamSet将填充从指定的分布随机选择的参数值：

样品一个从具有下界0.2米^ 2和上界2平方公尺的均匀分布。
样品H从具有下界0.5米和上限3μm的均匀分布。
样品FeedConc0从与平均10公斤·摩尔/立方公尺和标准偏差0.5公斤·摩尔/立方公尺正态分布。
样品进料温度0从与平均295 K和标准偏差3 K.正态分布
指定FeedCon0和进料温度0与协方差0.6呈负相关。

使用上述分布和相关性信息100生成的参数值，点击产生价值，并选择生成随机值. 为了示例的重复性，重置随机数生成器。

rng公司('默认'）

在里面随机生成的参数值对话框，指定下列内容：

设置的样本数为100
对于参数一个选择制服分布，设置下限至0.2和上限为2。
对于参数FeedCon0选择正常分布，集亩10和西格玛至0.5，并检查互相关。
对于参数进料温度0选择正常分布，集亩295和西格玛到3，然后检查互相关。
对于参数H选择制服分布，设置下限至0.5，上限为3。
在里面相关矩阵选项卡，设置FeedCon0，进料温度0协方差为-0.6。
请点击好以生成所述参数值。

该ParamSet表与所生成的参数值来更新。请注意，您可以手动编辑在生成的参数值ParamSet表。

要绘制参数设置点击ParamSet在参数集该工具浏览器的面积。在里面地块选项卡，选中散点图在该地块的画廊。该图显示关于所述非对角线对角和成对的参数值生成的参数的直方图。

需要注意的是由于随机数发生器在下面的图和表的具体数值可能会从你所得到的运行示例时有所不同。

在图中的每个标记代表的一行ParamSet表格，每行同时显示在所有绘图上。两者之间的相关性FeedCon0和进料温度0从情节上可以看出。

指定评估要求

是必需的CSTR设计以最小化在残留浓度的变化和最小化均冷却剂温度。选择新要求并点击信号属性创建要求，以最小化残留浓度的变化。

在里面创建需求对话框，指定以下字段：

在里面属性下拉列表中，选择信号方差。
在里面类型下拉列表中，选择最小化。
在里面选择信号区域，选择要应用要求的记录信号。要执行此操作，请单击+。一个创建信号集对话框打开，你指定所记录的信号。在Simuli万博1manbetxnk模型中，单击信号CA输出CSTR块。对话框现在显示该信号。信号添加到信号设置，然后点击好。

关闭通过点击右上角的对话框角落X的信号性能要求对话框。

关上创建需求对话框。新的要求，SignalProperty在列要求该工具浏览器的面积

右击SignalProperty，选择改名；将需求重命名为ConcVar公司。

选择新要求并点击信号属性创建要求，以最小化冷却剂平均值（块的输出sdoCSTR/控制器）温度。

在里面创建需求对话框，指定以下字段：

在里面属性下拉列表中，选择信号平均。
在里面类型下拉列表中，选择最小化。
在里面选择信号区，添加sdoCSTR/控制器信号通知的要求。

关上创建需求对话框。新的要求，SignalProperty在创建要求工具浏览器的区域。重命名需求CoolMean。

评估

在里面敏感性分析选项卡，单击选择进行评估。默认情况下，选择了所有的要求进行评估。请点击评价模型评估ConcVar公司和CoolMean中每行参数值的要求ParamSet. 注意，如果您有并行计算工具箱（TM），则可以使用并行计算或使用快速重新启动来加快计算速度。有关详细信息，请参阅Simulink设计优化中的“使用并行计算进行灵敏度分析”和“在灵敏度分析期间使用快速重启模式”™ 文档。万博1manbetx

显示每个参数VS每一个需求结果散点图模型评估期间被更新。在创建与评价结果的表评价结束时，在评价结果表中的每一行包含值一个，FeedCon0，进料温度0，H将得到的要求值ConcVar公司和CoolMean。评价结果存储在EvalResult在变量结果工具的区域。

分析评价结果

结果散点图EvalResult显示，CoolMean呈负相关性与H（增加H降低CoolMean）和低的值H可导致对高值ConcVar公司。该图显示，低值一个可导致对高值ConcVar公司，但它不是从情节多么清晰一个与相关ConcVar公司要么CoolMean或参数的影响ConcVar公司最多。为了进一步研究，在统计选项卡，选中所有的分析方法和类型，然后点击计算统计。这对评价结果进行分析，并创建一个龙卷风图。龙卷风图显示每个要求每个参数的影响：

H呈负相关性与CoolMean，并且是参数的影响CoolMean最多。
一个呈负相关性与CoolMean。
FeedCon0和进料温度0与负相关CoolMean。
一个呈负相关性与ConcVar公司，并且是参数的影响ConcVar公司最多。
H呈负相关性与ConcVar公司。
FeedCon0和进料温度0与混合相关ConVar，但与最小的相关性ConcVar公司。

分析表明H，减少CoolMean并选择大一个减少CoolVar似乎是一个很好的设计选择。您可以通过创建的等高线图证实了这一点CoolMean和CoolVar与H和一个. 选择EvalResult从结果该工具浏览器的面积，并在地块选项卡，在该地块画廊点击等高线图. 在等高线图上选择H对于参数y请注意，大H的中间值一个为这两个低值ConcVar公司和CoolMean。