隨著我國對空間探測技術(shù)的探索愈加深入,紅外探測技術(shù)的性能要求越來越高。以研究氣候變化領(lǐng)域的紅外基準載荷為例,目前要求紅外基準載荷可以識別的溫度變化為每百年不到1K,因此要求研制的紅外基準載荷必須具有靈敏度高、光譜連續(xù)、光譜分辨率高的特點。紅外基準載荷對制冷機冷頭溫度的微小變化非常敏感,所以冷頭溫度微小變化會影響紅外基準載荷的性能要求。機械制冷機普遍采用主動閉環(huán)控溫方式,即對冷頭處的溫度偏差值進行PID控制運算,按照PID控制器計算出的控制量輸出制冷功率來反饋調(diào)節(jié)冷頭溫度,進而使冷頭溫度維持穩(wěn)定。但是目前制冷機只采用主動閉環(huán)控溫方式的溫度穩(wěn)定度不能夠滿足高性能紅外基準載荷對冷頭溫度穩(wěn)定度要求,因此,如何提高機械制冷機冷頭處的溫度穩(wěn)定度成為當前需要解決的難題。針對這些問題,本文對機械制冷機實現(xiàn)高穩(wěn)定度控溫技術(shù)進行了以下幾個方面的研究:首先,對斯特林型脈管制冷機工作原理進行介紹,從脈管制冷機與紅外基準載荷的耦合系統(tǒng)提取多級控溫系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,得到多級控溫系統(tǒng)的綜合傳遞函數(shù)。其次,根據(jù)綜合傳遞函數(shù)提出制冷機多級控溫策略:在制冷機外殼控溫和制冷機主動閉環(huán)控溫的基礎(chǔ)上補充精密補償控溫裝置輸出小加熱量... 

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的背景與意義
    1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機械制冷機高穩(wěn)定度控溫系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 研究現(xiàn)狀分析總結(jié)
    1.3 主要研究內(nèi)容、創(chuàng)新點及章節(jié)安排
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 本文創(chuàng)新點
        1.3.3 本文章節(jié)安排
第二章 制冷機多級溫度控制系統(tǒng)組成及數(shù)學(xué)模型
    2.1 機械制冷機工作原理
        2.1.1 斯特林制冷機制冷原理
        2.1.2 斯特林型脈管制冷機的發(fā)展
    2.2 制冷機多級控溫系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
    2.3 制冷機溫度控制系統(tǒng)多級控溫策略
        2.3.1 第一級控溫策略(制冷機外殼控溫)
        2.3.2 第二級控溫策略(制冷機主動閉環(huán)控溫)
        2.3.3 第三級控溫策略(精密補償加熱控溫)
    2.4 制冷機多級控溫系統(tǒng)設(shè)計
        2.4.1 高穩(wěn)定度溫度傳感器與運放電路設(shè)計
        2.4.2 MCU模塊設(shè)計
        2.4.3 H橋驅(qū)動器與功率開關(guān)器設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第三章 制冷機多級溫度控制算法
    3.1 PID控制原理
    3.2 數(shù)字式多級PID溫度控制
        3.2.1 位置式PID控制算法
        3.2.2 增量式PID控制算法
    3.3 多級PID參數(shù)整定分析
        3.3.1 PID控制參數(shù)整定法
        3.3.2 基于穩(wěn)定裕度的PID參數(shù)整定方法
    3.4 本章小結(jié)
第四章 制冷機的多級控溫系統(tǒng)仿真
    4.1 多級控溫系統(tǒng)仿真分析
        4.1.1 第一級和第二級聯(lián)合控溫時仿真分析
        4.1.2 三級聯(lián)合控溫時仿真分析
    4.2 多級溫度控制算法穩(wěn)定裕度分析
    4.3 熱負載變化對多級控溫系統(tǒng)穩(wěn)定性能影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 實驗與結(jié)果分析
    5.1 機械制冷機多級控溫系統(tǒng)實驗平臺
    5.2 機械制冷機冷頭溫度特性研究
        5.2.1 制冷量變化對冷頭溫度影響
        5.2.2 精密補償加熱控溫參數(shù)對冷頭溫度影響
        5.2.3 主動閉環(huán)控溫參數(shù)對冷頭溫度影響
        5.2.4 熱負載變化對冷頭溫度影響
    5.3 多級控溫系統(tǒng)溫度穩(wěn)定性
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)與主要結(jié)論
    6.2 研究方向展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3697403