国际空间站环控生保系统建模与仿真

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1、硕士研究生学位论文国际空间环控生保系统建模与仿真生姓名王永皎学科、专业电子科学与技术研究方统建模与仿真曲洪权校外导师北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：不曰期：上年月曰学位论文使用授权书学位论文作者完全了解

2、北方工业大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。□保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限年，自年月日起至年月日止，解密后适用本授权书。保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：毛

3、本破日期：导师签名：日期：“北方工业大学硕士学位论文国际空间站环控生保系统建模与仿真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，仿真是基于平台。首先，研宂系统工质的物性，推导出这些物性参数的拟合公式，

4、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，研宄克服网络压力与流量耦合导致的系统仿真不稳定问题。论文着重研宄特征值与稳定性、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。根据研宄结果在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，系统稳定性北方下业大学硕丄学位论文北方丁业大学硕上学位论义目录引言绪论课题體仿真技术国内外研宄现状温湿度控制及通风系统仿真工作的目的与意义温湿度控制及

5、通风系统仿真特点论文研究思路与创新点建模概述建模原则系统工质及温度概述组件分购建模工质物性分析与建模温度、比焓和压力模型的理论分析与建模温度、比焓和压力理论分析温度、比焓和压力建模密度、内能分析与建模密度理论分析密度建模比内能理论分析比内能建模风机理论分析与建模腿风机模型理论分析质量守恒方程动量方程能量守恒方程风机建模北方丁业大学硕上学位论文型分三通理论分析与建模模型描述建模原理三通横截面积质量守恒方程动量守恒方禾呈能量守恒方程型分三通建模型合三通理论分析与建模模型描述建模原理合三通横截面积质量守恒方程动量

6、守恒方程动量守恒方程型合三通建模冷凝换热器理论分析与建模模型描述建模原理模型分析质量守恒方程动量守恒方程能量守恒方程冷凝换热器建模分通理论分析与建模模型描述建模原理质量守恒方程动量守恒方程能量守恒方程分通建模阀门理论分析与建模模型描述北方丁业大学硕学位论文建模原理质量守恒方程动量守恒方程能量守恒方程阀门建模管道理论分析与建模模型描述建模原理质量守十旦方程动量守恒方程能量守恒方程管道建模温度■模模型库的建立与管理織稳性研％系统稳定理论分析常微分方程刚性方程组自治系统奇点稳定性贿算法分析简单欧拉法向前欧拉法龙格

7、库塔法隐式单步法后退欧拉法，梯形法解决问题方案研究代数环问题压力流量网络方案系统稳定性总体方案驗真分数学模型仿真系统仿真简单系统仿真测试风机与阀门系统北方：业大学硕士学位论文风机与阀门系统复杂系统仿真测试净化子系统仿真通风净化控制子系统仿真胃詩捕申请学位期间的研究成果及发表的学术论文致北方丁业大学硕士学位论文引言载人空间站对环境控制和人体生命的保障系统的可靠性要求非常的严格，相应的环境控制和模拟实验设备技术指标和控制性能的要求不断提高，需要从理论和设计水平上进一步提高环境和人体生命保障的模拟仿真技术，以满足

8、需求。国际空间站的环控生保系统可以分成多个分系统，温湿度控制及通风子系统是其中非常重要的分系统，对其进行深入研究非常有必要。研宄系统的过程中会遇到很多问题，比如工质物性，空间站中压力和流量稱合，温度和湿度的变化及控制等等，为此在系统建立中引入仿真技术，达到优化系统设计、降低实验费用、提前预知问题的目的。计算机仿真技术分类方法很多，比如模拟计算机仿真、数字计算机仿真以及同时使用两者的混合仿真，还可分为连续系统仿真和