基于復合材料的主動熱流控制器的研究.pdf

1、本文結合國家自然科學基金資助項目(5047102)“半主動廣義熱阻控制技術研究”和浙江省自然科學基金資助項目(M503213)“具有大進給力的納米系統(tǒng)關鍵技術研究”，提出基于復合材料的主動控制熱流方式。在完成控制系統(tǒng)軟、硬件設計的基礎上，建立了基于金屬變形體熱變形的納米級進給部件的虛擬樣機，開展對主動熱流控制器的不同材料的導熱系數(shù)、熱容量、密度的研究，分析不同的結構、不同試驗條件對熱流放大倍數(shù)的影響，最終確定了基于金屬基復合材料的主動熱

2、流控制器方案。并提出了確定模型參數(shù)的方法一分段指數(shù)擬合方法，獲得熱流控制器的數(shù)學模型及傳遞函數(shù)，對熱流控制器在不同的輸入、不同的空氣環(huán)境下的特性進行了分析，并針對在對流系數(shù)改變條件下進行了控制策略的研究以及仿真。具體包括： 第一章，闡述了金屬基復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景，結合國內(nèi)外熱流控制的研究現(xiàn)狀及國外工業(yè)發(fā)達國家該技術的發(fā)展趨勢，提出了本論文的研究內(nèi)容和各章節(jié)的安排。 第二章，在分析熱流控制器理論基礎后，并

3、結合熱量傳遞的三種基本方式，簡化熱傳導偏微分方程，通過理論推導建立了基于復合材料的主動熱流控制器的虛擬樣機，獲得熱流控制器的數(shù)學模型，并對影響熱流變化的各個參數(shù)進行了仿真。 第三章，系統(tǒng)的介紹了以AT9155800A為核心的控制器的系統(tǒng)軟硬件實現(xiàn)方案。包括ARM控制器的設計，上位機液晶顯示、鍵盤輸入，半導體制冷器應用，并重點介紹了精密溫度測量以及CAN通信的應用，最后講述了信號完整性與EMC在控制器中的應用。 第四

4、章，給出了大量的實驗數(shù)據(jù)和圖表，分析了普通型結構熱流控制器和改進型熱流控制器的特點，分析了熱流放大倍數(shù)與不同結構、不同材料、不同實驗條件是相關的，并論證了復合材料的優(yōu)越性，確定了基于復合材料的改進型結構的主動熱流控制器的最終方案。 第五章，考慮到溫度場具有非線性、時滯及模型參數(shù)變化的特點，為了建立比較精確的數(shù)學模型，針對多階指數(shù)型函數(shù)提出逐級遞推的擬合方法。并通過運用此方法分別確定了普通結構和改進型結構熱流控制器的數(shù)學模型，對兩