[发明专利]一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法

权利要求书

1.一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取黑体腔的温度阶跃响应曲线，并构建黑体腔的数学模型；

采用仿真软件仿真优化PI控制器的参数；

在辐射观测阶段，采用PI控制器调节黑体腔的电功率，直至将腔温调回热平衡状态，从而获得第一平衡温度和补偿电功率；

在电标定阶段，采用PI控制器调节黑体腔的电功率，直至将腔温调回热平衡状态，从而获得第二平衡温度和电标定功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，黑体腔的腔温的热平衡方程如公式2所示：

公式2：

其中，T(t)是腔温，C是黑体腔的热容，K是黑体腔的热导率，P_E为输入加热功率，P_S是黑体腔接受的辐射功率。

3.根据权利要求2所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，求解公式2得到腔温T(t)的动态响应方程，具体表达式如公式3所示：

公式3：

其中，T₀是黑体腔的初始温度，τ＝C/K为黑体腔的时间常数。

4.根据权利要求2所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，对公式2进行拉普拉斯变换，获得在频域内的黑体腔的腔温热平衡方程，具体表达式如公式6所示：

公式6：C×s×T(s)＝K×T(s)+P_E+P_S

其中C为黑体腔热容，s为拉普拉斯变换的复变量，T(s)为复数域的腔温，K是黑体腔的热导率，P_E是输入加热功率，P_S为黑体腔接收的辐射功率。

5.根据权利要求4所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，求解公式6得到在频域内的腔温动态响应方程，具体公式如公式7所示：

公式7：

6.根据权利要求4所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，C(s)具体的传递函数如公式8所示：

公式8：

其中，K_P为比例因子，K_I为积分因子。

7.根据权利要求1所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：采用自测试手段获取黑体腔的灵敏度。

8.根据权利要求7所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，根据所述方法获得的光功率的具体表达式如公式9所示：

公式9：P_O＝P_E2-P_E1-S(T_E-T_O)

其中，P_O为光功率，P_E1为所述补偿电功率，P_E2为所述标定电功率，T_O为所述第一平衡温度，T_E为所述第二平衡温度，S为测量开始之前通过自测试获得的黑体腔灵敏度。

9.根据权利要求1所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，在所述辐射观测阶段打开快门，在所述电标定阶段关闭快门。

10.根据权利要求1所述的一种基于PI控制器的太阳绝对辐射计的测量方法，其特征在于，所述仿真软件包括Simulink可视化仿真工具。