專利名稱：航空相機熱網(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，涉及航空相機熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法。
背景技術(shù)：
航空相機作為對地拍攝的關(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)計熱控系統(tǒng)。由于在熱分析數(shù)學(xué)建模過程中做了若干簡化假設(shè)，特別在對一些計算參數(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(yù)測航空相機的溫度分布和變化規(guī)律，設(shè)計出更合理有效的熱控系統(tǒng)，有必要用航空相機的熱試驗數(shù)據(jù)對熱分析模型進行修正。國內(nèi)外對航天器熱網(wǎng)絡(luò)模型的修正方法做了大量研究，這些方法都是針對只有傳導(dǎo)和輻射換熱模型的修正，而鮮有對含有對流換熱的航空設(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)計回歸法等，但這些方法與實際應(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)熱試驗數(shù)據(jù)進行修正，穩(wěn)態(tài)熱試驗周期長，要得到充足的試驗數(shù)據(jù)必須長時間進行不同工況的穩(wěn)態(tài)試驗，耗時耗力，對于需要幾十甚至幾百組溫度數(shù)據(jù)的情況，這樣進行試驗是不現(xiàn)實的，往往只能做幾種典型的試驗工況，因而不能對熱網(wǎng)絡(luò)模型的所有系數(shù)進行修正，只能進行部分網(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)問題是克服現(xiàn)有熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法由于試驗數(shù)據(jù)不充足而無法修正整體熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)問題，本發(fā)明的目的是將傳導(dǎo)、輻射和對流換熱項中的變量分離出來，利用瞬態(tài)試驗數(shù)據(jù)替代`穩(wěn)態(tài)試驗數(shù)據(jù)對熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)進行修正，可以減少熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的數(shù)量；可以克服穩(wěn)態(tài)試驗數(shù)據(jù)不充足的問題，對熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)進行全面修正；可以對對流換熱系數(shù)進行修正，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)熱試驗數(shù)據(jù)修正分離變量后的包含有傳導(dǎo)、輻射和對流換熱項的航空相機熱網(wǎng)絡(luò)模型，具體實現(xiàn)步驟如下步驟S1:根據(jù)航空相機的節(jié)點模型建立航空相機的熱網(wǎng)絡(luò)模型，將熱網(wǎng)絡(luò)模型中各溫度節(jié)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(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 :對航空相機原型做m種工況的瞬態(tài)熱試驗,得到節(jié)點i的m組瞬態(tài)溫度試驗數(shù)據(jù)，將每組瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)擬合成溫度-時間曲線 \ω，將溫度-時間曲線Tiw對時間求導(dǎo)，得到節(jié)點i的斜率曲線為
權(quán)利要求
1.航空相機熱網(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)航空相機的節(jié)點模型建立航空相機的熱網(wǎng)絡(luò)模型，將熱網(wǎng)絡(luò)模型中各溫度節(jié)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(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，對航空相機原型做m種工況的瞬態(tài)熱試驗，得到節(jié)點i的 m組瞬態(tài)溫度試驗數(shù)據(jù)，將每組瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)擬合成溫度-時間曲線 \ω，將溫度-時間曲線Tiw對時間求導(dǎo)，得到節(jié)點i的斜率曲線為f τ為時間；步驟S4 :對溫度-時間曲線Tiw進行等間隔采樣，將節(jié)點i第m種工況下的溫度采樣結(jié)果表示為列向量TiwOi), η為采樣點數(shù)，即TiwOi)中有η個溫度值；把m種工況的溫度采樣結(jié)果組合起來就形成節(jié)點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流項、傳導(dǎo)和輻射項表示如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空相機熱網(wǎng)絡(luò)修正方法，其特征在于對于航空相機內(nèi)部對流換熱，所述對流換熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空相機熱網(wǎng)絡(luò)修正方法，其特征在于在保證采樣點之間溫度差大于用于測量溫度數(shù)據(jù)的傳感器測量誤差的情況下，增加采樣點數(shù)η用于增加溫度數(shù)據(jù)，每種工況的采樣點數(shù)不一定相同，視采樣點之間的溫度差而定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種航空相機熱網(wǎng)絡(luò)模型修正方法，建立完整的包含有傳導(dǎo)、輻射和對流換熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)模型，將各項熱網(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)，進行航空相機瞬態(tài)熱試驗，并將試驗數(shù)據(jù)擬合成溫度曲線和溫度曲線各點的斜率曲線，對曲線進行采樣，采樣數(shù)據(jù)分別帶入節(jié)點殘差方程的溫度項和溫度變化項，對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)熱試驗數(shù)據(jù)對不確定性熱物理參數(shù)進行修正，解決了由于試驗數(shù)據(jù)不充足而無法修正整體熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)問題，減少熱網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的數(shù)量，修正了對流換熱系數(shù)，適用于航空航天設(shè)備的熱網(wǎng)絡(luò)修正。
文檔編號G06F19/00GK103049672SQ20131002627
公開日2013年4月17日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所