載人航天空間環(huán)境地面實(shí)驗(yàn)艙環(huán)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)航天員出艙活動(dòng)技術(shù)是我國(guó)載人航天發(fā)展戰(zhàn)略第二步——空間實(shí)驗(yàn)室工程的一項(xiàng)基本任務(wù)。在未來的空間站工程中必須掌握航天員出艙活動(dòng)技術(shù)，航天員出艙活動(dòng)技術(shù)是大型空間站組裝必須掌握的技術(shù)，也是空間站修理、維護(hù)所必須掌握的技術(shù)。航天員出艙活動(dòng)，就是航天員從載人航天器中經(jīng)過氣閘艙，按照科學(xué)的出艙程序跨入太空去完成航天器組裝、維修、更換、發(fā)射、回收等重大的航天任務(wù)，而后平安返回載人航天器的復(fù)雜技術(shù)。航天員出艙活動(dòng)是載人航天重要的支撐技術(shù)之一。為保證

2、航天員的安全、可靠地完成出艙活動(dòng)任務(wù)，根據(jù)美俄兩國(guó)的航天員出艙活動(dòng)的工程實(shí)踐，認(rèn)為進(jìn)行充分的地面模擬試驗(yàn)是十分必要的。因此，航天員出艙活動(dòng)的地面試驗(yàn)技術(shù)及其試驗(yàn)設(shè)備建造，成為航天員出艙活動(dòng)任務(wù)中的重要組成部分。KM6設(shè)備是中國(guó)最大的空間環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，因此，對(duì)KM6水平艙環(huán)控系統(tǒng)的研究有十分重大的意義。本文主要通過對(duì)環(huán)控系統(tǒng)的被控對(duì)象、執(zhí)行部件等進(jìn)行分析研究，建立各自的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，并針對(duì)目前環(huán)控系統(tǒng)存在的問題

3、嘗試提出了改進(jìn)控制方案。
　　本論文的KM6水平艙環(huán)控系統(tǒng)的數(shù)字仿真，是基于matlab的simulink上進(jìn)行的。本論文所研究的環(huán)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是：⑴管線較長(zhǎng)，存在延遲；⑵參數(shù)之間相互耦合；⑶被控參數(shù)多，控制精度要求較高。這些特點(diǎn)無疑增加了控制系統(tǒng)的研究難度。本論文研究的主要內(nèi)容如下：
　?。?）采用集中參數(shù)法，建立了釬焊板式換熱器、管路、傳感器等設(shè)備單元以溫度為調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而對(duì)KM6水平艙環(huán)控系統(tǒng)中的溫控部分

4、建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用simulink對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。
　?。?）分析了管道對(duì)溫控系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響，對(duì)原有溫控系統(tǒng)提出了改進(jìn)方案。進(jìn)而研究了大延遲系統(tǒng)的控制方法，并通過對(duì)管道長(zhǎng)度變化給系統(tǒng)帶來問題的討論，應(yīng)用史密斯預(yù)估補(bǔ)償法設(shè)計(jì)控制器，對(duì)溫控系統(tǒng)作了進(jìn)一步的改進(jìn)。
　　（3）分別推導(dǎo)出KM6水平艙環(huán)控系統(tǒng)的管路、氣體容器及調(diào)節(jié)閥的多參數(shù)調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，然后對(duì)一個(gè)完整的子系統(tǒng)——AB艙環(huán)控供氣子系統(tǒng)采用分段處