[发明专利]一种辐射计温控系统热传递数学模型建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据拟合、温控系统热传递建模、自动化控制等技术领域，特别是涉及辐射计温控系统热传递数学模型的建立方法。

背景技术

辐射计接收机作为辐射计系统的关键部件，其特性决定了辐射计的主要性能指标。辐射计的灵敏度主要决定于接收机的增益变化，而接收机增益的稳定性主要受接收机所处环境的温度影响，为了获得较高的灵敏度等指标，保证接收机增益的稳定性，保持接收机工作时的温度恒定是必要的。

对于单加热源的恒温温度控制技术已经比较成熟，辐射计温控系统中有两个热源，热源一为接收机模块，接收机模块在正常工作的过程中会持续产生恒定的热量，不受温度控制系统影响，热源二为加热体，加热体是温度调制的主要模块。由于接收机产生的恒定热量较大，且其发热量不受温控系统的影响，因此，在建立辐射计热传递模型时，接收机和加热体不能当成一个热源来处理，且接收机对温控系统的影响不能忽略，常用温度控制模型无法对辐射计温控系统热传递模型进行描述。

发明内容

本发明克服了辐射计温控系统双热源加热，单热源调制的温控系统热传递数学模型建立的问题，提供一种辐射计温控系统热传递模型的建立方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种辐射计温控系统热传递数学模型的建立方法，包括以下步骤：步骤A：分析辐射计温控系统热传递数学模型；步骤B：获取建模所需数据；步骤C：由数据建立接收机的温度传递模型；步骤D：由数据建立接收机和加热体共同加热的温度传递模型。

进一步，所述步骤A：分析辐射计温控系统热传递数学模型，具体包括：步骤A1：分析接收机作为热源时温控系统的热传递数学模型；步骤A2：分析加热体作为热源时温控系统的热传递数学模型；步骤A3：分析接收机和加热体共同作用下，温控系统的热传递数学模型。

进一步，在步骤A1中，具体包括：依据热力学原理，求得温控系统中接收机的发热量、温控箱温度、外界温度等之间相互关系，求得温控箱温度和外界温度的差值与接收机发热量的关系，对该关系进行拉普拉斯变换即可得接收机加热时的传递函数。对该传递函数的阶跃响应进行拉普拉斯反变换，可得其热传递效果的数学模型。

进一步，在步骤A2中，具体包括：依据热力学原理，求得温控系统中加热体的发热量、温控箱温度、外界温度等之间相互关系，求得温控箱温度和外界温度的差值与加热体发热量的关系，对该关系进行拉普拉斯变换即可得加热体加热时的传递函数。对该传递函数的阶跃响应进行拉普拉斯反变换，可得其热传递效果的数学模型。

进一步，在步骤A3中，具体包括：依据接收机和加热体的传递函数可知，辐射计系统热传递数学模型为两者传递函数之和。

进一步，所述步骤B：获取建模所需数据。

进一步，所述步骤C：由数据建立接收机的温度传递数学模型，具体包括：步骤C1：确定温度传递函数的延时常数τ₁；步骤C2：确定系统增益K₁和时间常数T₁。

进一步，在步骤C1中，具体包括：依据温控箱的温度数据T_1i，求出温度曲线T_1i的斜率，查找斜率的最大值，在斜率最大值处做该曲线的切线，该切线与X轴相交的值即为传递函数的延时常数τ₁。

进一步，在步骤C2中，具体包括：取出T_1i中τ₁后的数据，对该数据进行数据拟合辨识，求的传递函数系统的增益K₁及时间常数T₁。

进一步，所述步骤D：由数据确定加热体的温度传递数学模型，具体包括：步骤D1：确定温度传递函数的延时常数τ₂；步骤D2：确定系统增益K₂和时间常数T₂。

进一步，在步骤D1中，具体包括：依据温控箱的温度T_2i，求出温度曲线T_2i的斜率，查找斜率的最大值，在斜率最大值处做该曲线的切线，该切线与X轴相交的值即为传递函数的延时常数τ₂。

进一步，在步骤D2中，具体包括：取出T_2i中τ₂后的数据，对该数据进行数据拟合辨识，求的传递函数的增益K₂及时间常数T₂。