[發明專利]一種熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法及系統

在審

• 申請號: 202310402804.3
• 申請日: 2023-04-14
• 公開（公告）號: CN116401884A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 孫培偉;馬騫;魏新宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據設計參數，采用機理法快速獲得熱管堆線性動態模型，修正熱管堆線性動態模型中的關鍵參數；

S2、基于步驟S1得到的熱管堆線性動態模型，采用機理法快速推導熱管堆動態模型方程，根據熱管堆的設計參數和節點劃分建立熱管堆動態模型；

S3、根據節點劃分過程中引入的關鍵參數確定步驟S2建立的熱管堆線性動態模型中關鍵參數的位置，根據關鍵參數的初始值獲得初始熱管堆線性動態模型；

S4、基于步驟S1得到的熱管堆線性動態模型的關鍵參數，根據實際熱管堆系統的運行數據或熱管堆系統模型的計算數據優化熱管堆線性動態模型的關鍵參數，對熱管堆線性動態模型進行修正，獲得修正的熱管堆線性動態模型模型；

S5、基于步驟S3得到的初始熱管堆線性動態模型或步驟S4修正的熱管堆線性動態模型模型，在不同的穩態工作點進行線性化，獲得不同工作點的傳遞函數模型或狀態空間模型。

2.根據權利要求1所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，步驟S1中，根據熱管堆設計參數確定熱管堆動態仿真模型，基于參考數據對熱管堆動態仿真模型關鍵參數進行修正，并利用修正的熱管堆線性動態模型設計熱管堆控制系統，并將熱管堆控制系統應用于實際系統中。

3.根據權利要求1所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，步驟S2中，利用機理法快速推導熱管堆動態模型方程，根據熱管堆控制系統設計需求對熱管堆的結構進行節點劃分，并獲得各個節點的能量守恒方程，根據熱管堆的設計參數，建立熱管堆的動態模型。

4.根據權利要求3所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，各個節點的能量守恒方程如下：

其中，ρ為節點密度，c為節點比熱容，T為節點溫度，V為節點體積，t為時間，Q_in為單位時間內傳入該節點的能量，Q_out為單位時間內傳出該節點的能量，Q_gen為單位時間內該節點產生的能量。

5.根據權利要求1所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，步驟S3中，關鍵參數包括引入的等效換熱系數和等效節點的積分比熱容。

6.根據權利要求1所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，步驟S4中，利用實際熱管堆系統的運行數據或參考熱管堆系統模型的計算數據作為參考數據，引入相同的擾動對比實際熱管堆系統或參考熱管堆模型與熱管堆線性動態模型的響應，基于對比的差值對熱管堆線性動態模型關鍵參數進行優化，對動態模型進行修正。

7.根據權利要求6所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，對熱管堆線性動態模型關鍵參數進行優化具體為：

輸入初步計算的關鍵參數，并計算動態模型的響應，與參考熱管堆系統模型的響應進行對比，根據差值計算性能函數并進行判斷，當滿足性能指標時，獲得最佳的關鍵參數；若不滿足性能指標時，對關鍵參數進行優化，判斷優化后的關鍵參數是否在設定范圍內，若不在設定范圍內，重新修正關鍵參數，若在設定范圍內，輸入修正后的關鍵參數。

8.根據權利要求7所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，性能函數J具體為：

其中，T為仿真時間，y為系統模型的響應，y_r為參考模型的響應。

9.根據權利要求1所述的熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取方法，其特征在于，步驟S5中，基于動態模型，在不同的穩態工作點進行線性化，得到對應工作點的線性化模型，表現為傳遞函數模型或狀態空間模型，以該模型作為控制系統的設計基礎。

10.一種熱管堆控制系統設計用線性動態模型獲取系統，其特征在于，包括：

構建模塊，根據設計參數，采用機理法快速獲得熱管堆線性動態模型，修正熱管堆線性動態模型中的關鍵參數；

推導模塊，基于構建模塊得到的熱管堆線性動態模型，采用機理法快速推導熱管堆動態模型方程，根據熱管堆的設計參數和節點劃分建立熱管堆動態模型；

初始模塊，根據節點劃分過程中引入的關鍵參數確定推導模塊建立的熱管堆線性動態模型中關鍵參數的位置，根據關鍵參數的初始值獲得初始熱管堆線性動態模型；

修正模塊，基于構建模塊得到的熱管堆線性動態模型的關鍵參數，根據實際熱管堆系統的運行數據或熱管堆系統模型的計算數據優化熱管堆線性動態模型的關鍵參數，對熱管堆線性動態模型進行修正，獲得修正的熱管堆線性動態模型模型；

輸出模塊，基于初始模塊得到的初始熱管堆線性動態模型或修正模塊修正的熱管堆線性動態模型模型，在不同的穩態工作點進行線性化，獲得不同工作點的傳遞函數模型或狀態空間模型。