空间站通用水箱综合性能测试试验台研制

发布时间：2017-09-15 10:26

  本文关键词：空间站通用水箱综合性能测试试验台研制

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【摘要】：根据中国载人航天工程“三步走”战略,建设太空空间站成为当前中国航天事业发展最主要的任务,空间站通用水箱是空间站环境控制和生命水分保持系统通用贮水容器,其性能对空间站建设和航天员安全及空间活动有重要作用。因此必须在地面做好充分的测试才能送进太空工作。本文从载人航天地面测试工程项目的需求出发,设计和完成了空间站通用水箱综合性能测试试验台的研制。该试验台主要提供模拟空间站水循环的环境,检测空间站通用水箱干重、容积、排出效率、变形程度和耐负压各项性能指标在长时间运行状态下变化情况,达到检测空间站通用水箱是否符合标准以及对其性能进行综合分析的目的。根据课题检测的需求与技术要求以及结合国内外相似设备研制成果对试验台做整体设计,提出了一个安全、可靠的和可测、可控的空间站通用水箱综合试验结构平台。然后就是构建试验台硬件平台,根据性能指标,选取安全、可靠并满足技术要求的硬件设备和仪器仪表。再把它们组装在一个既方便测试又方便维护的试验台上。接着对系统控制软件的设计与实现,设计了相互独立、可扩展的各个子模块。在这个过程中,为了保证各个模块与控制主机的通信安全,提出循环冗余校验和超时重传的机制。对采集的数据进行滤波处理使结果更加精确,在计算累积流量时采用了拉格朗日多项式插值和Simpson积分法对离散数据进行积分处理。为了快速、稳定的进行空间站通用水箱液路试验,利用两个PID控制环,即流速环和液位控制环对液路泵系统进行有效控制。空间站通用水箱测试项目多,测试操作复杂,并且还要加速模拟水箱在空间站长期工作情况,所以本文设计了自动测试子系统,使测试过程可编程、可配置地全自动完成空间站通用水箱各项指标的测试,并对测试过程进行完整的记录。本课题研制的空间站通用水箱综合性能测试试验台,经过标检与验收,各项功能正常,满足技术指标。目前正在对空间站通用水箱产品做测试,使用效果较好。另外空间站通用水箱综合性能测试试验台的设计和实现方法对即将进行的空间站硫酸箱测试项目有很好的借鉴意义。
【关键词】：空间站通用水箱 自动化测试 PID闭环控制 超时重传 数据滤波 离散值积分
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V416.8;V476.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.3 课题相关领域研究现状分析11-15
• 1.3.1 航天器测试技术研究现状11-12
• 1.3.2 空间站水循环系统研究现状12-15
• 1.4 研制目标15-16
• 1.5 论文的主要内容16-17
• 第2章 测试系统的整体结构设计17-29
• 2.1 测试系统的功能需求分析17-20
• 2.1.1 测试系统功能组成17-18
• 2.1.2 系统技术要求18
• 2.1.3 系统设备指标要求18-20
• 2.2 测试系统结构20-21
• 2.3 测试流程21-22
• 2.4 测试系统整体设计22-27
• 2.4.1 测试系统硬件整体设计22-24
• 2.4.2 测试系统软件整体设计24-27
• 2.5 可靠性与安全性设计27-28
• 2.5.1 硬件可靠性设计27
• 2.5.2 软件可靠性设计27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 测试系统的硬件平台设计29-44
• 3.1 超纯水制备模块设计29-31
• 3.1.1 超纯水机29-31
• 3.1.2 超纯水罐31
• 3.2 称重模块设计31-33
• 3.3 操作台模块设计33-38
• 3.3.1 流量计33-36
• 3.3.2 压力传感器36-37
• 3.3.3 减压器37-38
• 3.3.4 过滤器38
• 3.4 排液模块设计38-39
• 3.5 抽真空模块设计39-41
• 3.5.1 真空泵39-41
• 3.5.2 真空计41
• 3.6 测试设备实物图41-43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 测试系统的软件平台设计与数据处理44-68
• 4.1 通讯模块设计44-48
• 4.1.1 通讯安全设计44-47
• 4.1.2 通讯协议47-48
• 4.2 数据采集模块设计48-52
• 4.2.1 模拟量数据采集原理48-50
• 4.2.2 模拟量输入模块50-52
• 4.3 数据处理模块设计52-58
• 4.3.1 数据预处理52-54
• 4.3.2 累计流量计算54-58
• 4.4 控制模块设计58-62
• 4.4.1 电磁阀控制模块设计58
• 4.4.2 蠕动泵控制模块设计58-62
• 4.5 自动化测试模块设计62-67
• 4.5.1 液路自动化测试模块设计62-65
• 4.5.2 气路自动化测试设计65-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第5章 试验台安装和系统测试结果68-74
• 5.1 试验台安装与清洁68-70
• 5.2 系统测试70-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 附录81

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本文编号：855978