国际空间站环控生保系统建模与仿真

发布时间：2017-10-06 02:02

  本文关键词：国际空间站环控生保系统建模与仿真

  更多相关文章： 温湿度控制及通风净化系统 物性 动态建模仿真 系统稳定性

【摘要】：国际空间站温湿度控制及通风子系统与航天员的生命安全、生活环境及工作效率紧密相连,是环控生保系统的一个重要子系统。因此,有必要建立一整套国际空间站环控生保系统的精确仿真平台,完成实验数据积累、设计和控制方案优化、调试时间的压缩。 本文在研究系统结构、组件特性、系统稳定性的基础上,对环控生保系统中温湿度控制及通风子系统进行仿真并对仿真结果进行了深入的分析,仿真是基于MATLAB/Simulink平台。首先,研究系统工质的物性,推导出这些物性参数的拟合公式,建立系统的物性模型。其次,为每个设备建立压力流量模型。最后,研究克服网络压力与流量耦合导致的系统仿真不稳定问题。 ‘论文着重研究特征值与稳定性、特征值与响应时间之间的关系,研究用微分方程刚性解来解决数值仿真中代数环导致的发散问题。 根据研究结果在Simulink中建立简化系统和完整复杂系统的模型,实现了任意变结构条件下的稳定性。
【关键词】：温湿度控制及通风净化系统 物性 动态建模仿真 系统稳定性
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V476.1;TP391.9
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 引言9-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题背景10
• 1.2 仿真技术国内外研究现状10-11
• 1.3 温湿度控制及通风系统仿真工作的目的与意义11-12
• 1.4 温湿度控制及通风系统仿真特点12
• 1.5 论文研究思路与创新点12-14
• 2 建模概述14-16
• 2.1 建模原则14-15
• 2.2 系统工质及温度概述15-16
• 3 组件分析与建模16-44
• 3.1 工质物性分析与建模16-21
• 3.1.1 温度、比焓和压力模型的理论分析与建模16-19
• 3.1.1.1 温度、比焓和压力理论分析16-18
• 3.1.1.2 温度、比焓和压力建模18-19
• 3.1.2 密度、内能分析与建模19-21
• 3.1.2.1 密度理论分析19
• 3.1.2.2 密度建模19-20
• 3.1.2.3 比内能理论分析20
• 3.1.2.4 比内能建模20-21
• 3.2 风机理论分析与建模21-23
• 3.2.1 描述21
• 3.2.2 风机模型理论分析21-22
• 3.2.2.1 质量守恒方程21
• 3.2.2.2 动量方程21-22
• 3.2.2.3 能量守恒方程22
• 3.2.3 风机建模22-23
• 3.3 Y型分三通理论分析与建模23-26
• 3.3.1 模型描述23
• 3.3.2 建模原理23-25
• 3.3.2.1 三通横截面积23-24
• 3.3.2.2 质量守恒方程24
• 3.3.2.3 动量守恒方程24-25
• 3.3.2.4 能量守恒方程25
• 3.3.3 Y型分三通建模25-26
• 3.4 Y型合三通理论分析与建模26-30
• 3.4.1 模型描述26
• 3.4.2 建模原理26-29
• 3.4.2.1 合三通横截面积26
• 3.4.2.2 质量守恒方程26
• 3.4.2.3 动量守恒方程26-28
• 3.4.2.4 动量守恒方程28-29
• 3.4.3 Y型合三通建模29-30
• 3.5 冷凝换热器(Chex)理论分析与建模30-34
• 3.5.1 模型描述30-31
• 3.5.2 建模原理31-33
• 3.5.2.1 模型分析31
• 3.5.2.2 质量守恒方程31-32
• 3.5.2.3 动量守恒方程32
• 3.5.2.4 能量守恒方程32-33
• 3.5.3 冷凝换热器建模33-34
• 3.6 分8通理论分析与建模34-36
• 3.6.1 模型描述34
• 3.6.2 建模原理34-35
• 3.6.2.1 质量守恒方程35
• 3.6.2.2 动量守恒方程35
• 3.6.2.3 能量守恒方程35
• 3.6.3 分8通建模35-36
• 3.7 阀门理论分析与建模36-39
• 3.7.1 模型描述36
• 3.7.2 建模原理36-38
• 3.7.2.1 质量守恒方程37
• 3.7.2.2 动量守恒方程37-38
• 3.7.2.3 能量守恒方程38
• 3.7.3 阀门建模38-39
• 3.8 管道理论分析与建模39-41
• 3.8.1 模型描述39
• 3.8.2 建模原理39-41
• 3.8.2.1 质量守恒方程39
• 3.8.2.2 动量守恒方程39-40
• 3.8.2.3 能量守恒方程40-41
• 3.8.3 管道建模41
• 3.9 温度理论模型41-43
• 3.10 模型库的建立与管理43-44
• 4 系统稳定性研究44-56
• 4.1 系统稳定理论分析44-49
• 4.1.1 常微分方程刚性方程组45-47
• 4.1.2 自治系统奇点稳定性47-49
• 4.2 数值算法分析49-52
• 4.2.1 简单欧拉法(向前欧拉法)49-50
• 4.2.2 龙格库塔法50
• 4.2.3 隐式单步法(后退欧拉法,梯形法)50-52
• 4.3 解决问题方案研究52-56
• 4.3.1 代数环问题52
• 4.3.2 压力流量网络方案52-53
• 4.3.3 系统稳定性总体方案53-56
• 5 系统仿真分析56-66
• 5.1 数学模型仿真56-57
• 5.2 系统仿真57-66
• 5.2.1 简单系统仿真测试58-61
• 5.2.1.1 风机与2阀门系统58-60
• 5.2.1.2 风机与3阀门系统60-61
• 5.2.2 复杂系统仿真测试61-66
• 5.2.2.1 CO2净化子系统仿真62-63
• 5.2.2.2 通风净化控制子系统仿真63-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 附录70-74
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 付仕明;徐小平;李劲东;潘增富;;空间站乘员睡眠区二氧化碳聚集现象[J];北京航空航天大学学报;2007年05期

2 陈则韶,胡們,程文龙;饱和蒸气密度、焓和蒸发潜热的通用对比态推算式[J];工程热物理学报;2003年02期

3 何君,赵竞全;飞机环境控制系统动态仿真(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2001年03期

4 刘辉,项昌乐,郑慕侨;模块化建模方法及其在车辆传动系中的应用[J];计算机仿真;2002年03期

5 邱杰,原渭兰;数字计算机仿真中消除代数环问题的研究[J];计算机仿真;2003年07期

6 马晓虹;;Matlab中的代数环问题及其消除方法[J];科技广场;2010年07期

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本文编号：980076