一种辐射计温控系统热传递数学模型建立方法技术方案

本发明专利技术公开了一种辐射计温控系统热传递模型的建立方法。其包括以下步骤：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。该建模方法能够得出接收机和加热体单独的热传递函数的数学模型，对调制系统的PID整定，系统仿真方面等提供有效的模型依据，防止PID参数不合适导致的系统震荡，为高精度温控系统的稳定提供必要的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据拟合、温控系统热传递建模、自动化控制等
，特别是涉及 辐射计温控系统热传递数学模型的建立方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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Al :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Al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Cl : 确定温度传递函数的延时常数τ 1;步骤C2 :确定系统增益K i和时间常数T 1<3 进一步，在步骤Cl中，具体包括：依据温控箱的温度数据T11,求出温度曲线T 11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τ 1<3 进一步，在步骤C2中，具体包括：取出T11中τ 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T 1<3 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Dl : 确定温度传递函数的延时常数τ 2;步骤D2 :确定系统增益K 2和时间常数T 2。 进一步，在步骤Dl中，具体包括：依据温控箱的温度T21，求出温度曲线T 21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τ 2。 进一步，在步骤D2中，具体包括：取出T21中τ 2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T 2。 利用该方法进行热传递函数建模，能够有效解决所处环境不同，对应模型不同，而 采用同一 PID进行控制的弊端，同时，由于接收机不参与温度调制，该建模方法能够得出接 收机和加热体单独的热传递函数的数学模型，对调制系统的PID整定，系统仿真方面等提 供有效的模型依据，防止PID参数不合适导致的系统震荡，为高精度温控系统的稳定提供 必要的依据。【附图说明】 图1是本专利技术实施例的流程图； 图2是本专利技术实施例的传递函数的单位阶跃响应的原理示意图；【具体实施方式】 为了解决现有技术中问题，本专利技术提供了一种方法，本专利技术实施例的技术方案基 于温度数据，对接收机和加热体的热传递数学模型进行拟合，利用该模型，为不同温度环境 下PID参数的整定提供模型依据。以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说 明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。 实施例1 根据本专利技术的实施例，提供了辐射计温控系统建模的方法，图1是本专利技术实施例 的流程图，以下结合附图，对本专利技术实施例的上述技术方案进行详细说明。 步骤Α，分析辐射计温控系统热传递数学模型。 步骤A具体包括如下处理： 设定 Qr--温控系统接收机产生的热量 Qt--温控系统加热体产生的热量 T内一一温控系统内部温度 C--温控系统内部比热 H--温控系统热传递系数 T外一一温控系统外部温度 Qm--温控系统内部传递给外部的热量 Td--温控系统内部与外部的温差 对接收机加热进行分析，可得： 用1表示经整理可得 由于在数据采集过程中，外部温度变化不大，因此可以近似为0,因此，经过拉 dt 普拉斯变换后，该式整理可得 因此，接收机加热时的传递函数为 考虑到系统延时L1，此系统的传递函数模型为 其中 K1--温控系统接收机传递函数的增益当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射计温控系统热传递数学模型的建立方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岳增祥，毛云志，黄传禄，孙世杰，于永杰，张志国，晁坤，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37