微小航天器单相流体热控系统的智能控制及地面等效实验研究

admin · 发表于 2022-8-28 18:53:50

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目前，人类航天技术正向着通用化、集成化、自主化的方向快速发展，航天器热控制技术是实现上述目标的关键环节，然而由于微小型通用航天平台存在轨道热环境复杂、自身热惯性小、地面条件下瞬态特性实验难度大等诸多技术难点，开展其控制策略及地面实验方法研究具有重要的学术意义和工程应用前景。本文据此开展微小航天器单相流体热控系统的智能控制策略和地面等效实验技术研究，具体包括：首先，在对微小航天器单相流体热控系统进行动态特性建模与分析的基础上，提出了一种具有自适应调节能力的、基于受控自回归积分滑动平均过程 (Controlled Auto-regressive Integrated Moving Average, CARIMA)模型和径向基函数(Radial Basic Function, RBF)神经网络预测控制功能的智能控制策略，以此实现了单相流体回路微机械泵的PWM节能控制，给出了其具体的学习、模型辨识及控制律实现算法，完成了相应的开环动态特性和闭环控制效果仿真计算研究。然后，针对在地面实验室条件下，开展微小型航天器热控系统在轨动态特性和主动热控效果研究的技术需求，研制了可对其空间瞬态辐射散热过程进行快速等效模拟的等效空间热沉，提出了实现热流温度制约关系匹配控制必须的低介入式热流传感器的设计方案，完成了其标定及传递特性实验，搭建了纳卫星自主控温实验装置，并通过在该装置上完成的纳卫星自主控温验证了所提出的地面等效实验方法的可行性和合理性。最后，在上述控制理论及地面实验方法研究的基础上，搭建了微小航天器单相流体热控方案的原理性验证系统的地面等效实验装置、研制了其自主控制原理样机，完成了其包括CARIMA模型-RBF神经网络混合控制、简单PID、模糊等多种控制策略的地面等效实验研究工作。以上理论及实验研究工作将为今后更加深入的各种微小航天器的自主热控制技术研究提供控制策略和地面实验方法支持。

微小航天器单相流体热控系统的智能控制及地面等效实验研究

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