專利名稱：航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空航天設(shè)備熱分析與熱控制領(lǐng)域，涉及航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法。
背景技術(shù)：
航空相機(jī)作為對(duì)地拍攝的關(guān)鍵光電設(shè)備，其光學(xué)系統(tǒng)性能受到環(huán)境溫度變化影響，為保證航空相機(jī)的高分辨力，需要建立熱分析模型，根據(jù)熱分析結(jié)果設(shè)計(jì)熱控系統(tǒng)。由于在熱分析數(shù)學(xué)建模過(guò)程中做了若干簡(jiǎn)化假設(shè)，特別在對(duì)一些計(jì)算參數(shù)的選擇上有一定的誤差，如熱傳導(dǎo)系數(shù)、接觸傳導(dǎo)系數(shù)、對(duì)流傳熱系數(shù)、表面輻射系數(shù)等，因此熱分析所得到的溫度與實(shí)際值之間必然存在一定的偏差，為了減小這種偏差，提高熱分析的準(zhǔn)確度，以便能更好地預(yù)測(cè)航空相機(jī)的溫度分布和變化規(guī)律，設(shè)計(jì)出更合理有效的熱控系統(tǒng)，有必要用航空相機(jī)的熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)熱分析模型進(jìn)行修正。國(guó)內(nèi)外對(duì)航天器熱網(wǎng)絡(luò)模型的修正方法做了大量研究，這些方法都是針對(duì)只有傳導(dǎo)和輻射換熱模型的修正，而鮮有對(duì)含有對(duì)流換熱的航空設(shè)備熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方面的研究。再者，現(xiàn)有的熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法有最小二乘法、卡爾曼濾波法、統(tǒng)計(jì)回歸法等，但這些方法與實(shí)際應(yīng)用存在較大的差距，主要原因在于需要修正的熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)較多，必須要有充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)才能修正出合理的數(shù)值，而現(xiàn)有方法都是利用穩(wěn)態(tài)熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，穩(wěn)態(tài)熱試驗(yàn)周期長(zhǎng)，要得到充足的試驗(yàn)數(shù)據(jù)必須長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行不同工況的穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，耗時(shí)耗力，對(duì)于需要幾十甚至幾百組溫度數(shù)據(jù)的情況，這樣進(jìn)行試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的，往往只能做幾種典型的試驗(yàn)工況，因而不能對(duì)熱網(wǎng)絡(luò)模型的所有系數(shù)進(jìn)行修正，只能進(jìn)行部分網(wǎng)絡(luò)系數(shù)修正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)不充足而無(wú)法修正整體熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是將傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流換熱項(xiàng)中的變量分離出來(lái)，利用瞬態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)替代`穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)進(jìn)行修正，可以減少熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的數(shù)量；可以克服穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不充足的問(wèn)題，對(duì)熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)進(jìn)行全面修正；可以對(duì)對(duì)流換熱系數(shù)進(jìn)行修正，由此，本發(fā)明提供一種分離變量并利用瞬態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正熱網(wǎng)絡(luò)模型的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是利用瞬態(tài)熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正分離變量后的包含有傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流換熱項(xiàng)的航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)模型，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟S1:根據(jù)航空相機(jī)的節(jié)點(diǎn)模型建立航空相機(jī)的熱網(wǎng)絡(luò)模型，將熱網(wǎng)絡(luò)模型中各溫度節(jié)點(diǎn)的熱平衡方程用殘差方程的形式表示；步驟S2 :將殘差方程中的各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)系數(shù)轉(zhuǎn)換成熱物性參數(shù)的算式，提取出不確定性熱物理參數(shù)；步驟S3 :對(duì)航空相機(jī)原型做m種工況的瞬態(tài)熱試驗(yàn),得到節(jié)點(diǎn)i的m組瞬態(tài)溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將每組瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)擬合成溫度-時(shí)間曲線 \ω，將溫度-時(shí)間曲線Tiw對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得到節(jié)點(diǎn)i的斜率曲線為
權(quán)利要求
1.航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)修正方法，其特征在于，具體包括以下步驟步驟S1:根據(jù)航空相機(jī)的節(jié)點(diǎn)模型建立航空相機(jī)的熱網(wǎng)絡(luò)模型，將熱網(wǎng)絡(luò)模型中各溫度節(jié)點(diǎn)的熱平衡方程用殘差方程的形式表示；步驟S2 :將殘差方程中的各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)系數(shù)轉(zhuǎn)換成熱物性參數(shù)的算式，提取出不確定性熱物理參數(shù)；步驟S3 :在步驟S2的基礎(chǔ)上，對(duì)航空相機(jī)原型做m種工況的瞬態(tài)熱試驗(yàn)，得到節(jié)點(diǎn)i的 m組瞬態(tài)溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將每組瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)擬合成溫度-時(shí)間曲線 \ω，將溫度-時(shí)間曲線Tiw對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得到節(jié)點(diǎn)i的斜率曲線為f τ為時(shí)間；步驟S4 :對(duì)溫度-時(shí)間曲線Tiw進(jìn)行等間隔采樣，將節(jié)點(diǎn)i第m種工況下的溫度采樣結(jié)果表示為列向量TiwOi), η為采樣點(diǎn)數(shù)，即TiwOi)中有η個(gè)溫度值；把m種工況的溫度采樣結(jié)果組合起來(lái)就形成節(jié)點(diǎn)i的溫度向量IVm表示如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)修正方法，其特征在于步驟SI中所述的殘差方程包含有對(duì)流項(xiàng)、傳導(dǎo)和輻射項(xiàng)表示如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)修正方法，其特征在于對(duì)于航空相機(jī)內(nèi)部對(duì)流換熱，所述對(duì)流換熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)修正方法，其特征在于在保證采樣點(diǎn)之間溫度差大于用于測(cè)量溫度數(shù)據(jù)的傳感器測(cè)量誤差的情況下，增加采樣點(diǎn)數(shù)η用于增加溫度數(shù)據(jù)，每種工況的采樣點(diǎn)數(shù)不一定相同，視采樣點(diǎn)之間的溫度差而定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種航空相機(jī)熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法，建立完整的包含有傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流換熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)模型，將各項(xiàng)熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)表示為與熱物性參數(shù)有關(guān)的算式，提取出不確定性熱物理參數(shù)，進(jìn)行航空相機(jī)瞬態(tài)熱試驗(yàn)，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合成溫度曲線和溫度曲線各點(diǎn)的斜率曲線，對(duì)曲線進(jìn)行采樣，采樣數(shù)據(jù)分別帶入節(jié)點(diǎn)殘差方程的溫度項(xiàng)和溫度變化項(xiàng)，對(duì)不確定性熱物理參數(shù)求偏導(dǎo)。本發(fā)明利用瞬態(tài)采樣數(shù)據(jù)代替穩(wěn)態(tài)熱試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)不確定性熱物理參數(shù)進(jìn)行修正，解決了由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)不充足而無(wú)法修正整體熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)問(wèn)題，減少熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的數(shù)量，修正了對(duì)流換熱系數(shù)，適用于航空航天設(shè)備的熱網(wǎng)絡(luò)修正。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103049672SQ20131002627
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者樊越, 梁偉, 馬文禮, 汪旋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所