[發明專利]航空相機熱網絡模型修正方法

無效

• 申請號: 201310026273.9
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103049672A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 樊越;梁偉;馬文禮;汪旋
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于航空航天設備熱分析與熱控制領域，涉及航空相機熱網絡模型修正方法。

背景技術

航空相機作為對地拍攝的關鍵光電設備，其光學系統性能受到環境溫度變化影響，為保證航空相機的高分辨力，需要建立熱分析模型，根據熱分析結果設計熱控系統。由于在熱分析數學建模過程中做了若干簡化假設，特別在對一些計算參數的選擇上有一定的誤差，如熱傳導系數、接觸傳導系數、對流傳熱系數、表面輻射系數等，因此熱分析所得到的溫度與實際值之間必然存在一定的偏差，為了減小這種偏差，提高熱分析的準確度，以便能更好地預測航空相機的溫度分布和變化規律，設計出更合理有效的熱控系統，有必要用航空相機的熱試驗數據對熱分析模型進行修正。

國內外對航天器熱網絡模型的修正方法做了大量研究，這些方法都是針對只有傳導和輻射換熱模型的修正，而鮮有對含有對流換熱的航空設備熱網絡模型修正方面的研究。再者，現有的熱網絡模型修正方法有最小二乘法、卡爾曼濾波法、統計回歸法等，但這些方法與實際應用存在較大的差距，主要原因在于需要修正的熱網絡系數較多，必須要有充分的試驗數據才能修正出合理的數值，而現有方法都是利用穩態熱試驗數據進行修正，穩態熱試驗周期長，要得到充足的試驗數據必須長時間進行不同工況的穩態試驗，耗時耗力，對于需要幾十甚至幾百組溫度數據的情況，這樣進行試驗是不現實的，往往只能做幾種典型的試驗工況，因而不能對熱網絡模型的所有系數進行修正，只能進行部分網絡系數修正。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有熱網絡模型修正方法由于試驗數據不充足而無法修正整體熱網絡系數問題，本發明的目的是將傳導、輻射和對流換熱項中的變量分離出來，利用瞬態試驗數據替代穩態試驗數據對熱網絡系數進行修正，可以減少熱網絡系數的數量；可以克服穩態試驗數據不充足的問題，對熱網絡系數進行全面修正；可以對對流換熱系數進行修正，由此，本發明提供一種分離變量并利用瞬態試驗數據修正熱網絡模型的方法。

本發明采用的技術方案是：利用瞬態熱試驗數據修正分離變量后的包含有傳導、輻射和對流換熱項的航空相機熱網絡模型，具體實現步驟如下：

步驟S1：根據航空相機的節點模型建立航空相機的熱網絡模型，將熱網絡模型中各溫度節點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網絡系數轉換成熱物性參數的算式，提取出不確定性熱物理參數；

步驟S3：對航空相機原型做m種工況的瞬態熱試驗，得到節點i的m組瞬態溫度試驗數據，將每組瞬態溫度數據擬合成溫度-時間曲線T_i^(m)，將溫度-時間曲線T_i^(m)對時間求導，得到節點i的斜率曲線為τ為時間；

步驟S4：對溫度-時間曲線T_i^(m)進行等間隔采樣，將節點i第m種工況下的溫度采樣結果表示為列向量T_i^(m)(n)，n為采樣點數，即T_i^(m)(n)中有n個溫度值；把m種工況的溫度采樣結果組合起來就形成節點i的溫度向量T_i，m表示如下：

T_i，m＝[T_i⁽¹⁾(n)；T_i⁽²⁾(n)；…；T_i^(m)(n)]

T_i，m是一個有m×n個溫度值的列向量，i、n和m為自然數；

對以相同的采樣間隔進行采樣，得到斜率向量將m種工況的采樣結果組合起來便得到節點i的斜率向量如下表示：