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航天器電源系統建模與仿真 版權信息
- ISBN：9787576306446
- 條形碼：9787576306446 ; 978-7-5763-0644-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
航天器電源系統建模與仿真 內容簡介
本書概述了航天器電源系統的組成和仿真需求，梳理了常用建模方法、建模語言和仿真工具的發展現狀，給出了利用Modelica語言開展航天器電源系統建模的相關技術基礎，系統介紹了航天器電源系統拓撲、關鍵單機的工作原理，提出了航天器電源系統層次化模型表征和構建方法，總結了電源系統能量平衡、接地分析等多要素仿真驗證和能源流“數字伴飛”*新的研究成果，并結合工程實踐給出了仿真實例，使讀者能夠了解航天工程一線的知識沉淀，對讀者的學習、工作產生啟發。本書立足于航天器電源系統總體設計、分析和仿真驗證。
航天器電源系統建模與仿真 目錄
第1 章 緒論1
1. 1 航天器電源系統簡介1
1. 1. 1 太陽電池陣2
1. 1. 2 儲能電池3
1. 1. 3 電源控制裝置5
1. 1. 4 總體電路13
1. 2 系統建模與仿真概述15
1. 2. 1 系統建模方法15
1. 2. 2 通用建模語言17
1. 3 航天器電源系統仿真需求18
1. 4 航天器電源系統仿真軟件21
1. 4. 1 通用電路仿真軟件22
1. 4. 2 專用的航天器電源系統仿真軟件25
第2 章 Modelica 語言建模與仿真基礎35
2. 1 Modelica 概述35
2. 2 模型要素37
2. 2. 1 變量37
2. 2. 2 方程與算法38
2. 2. 3 連接39
2. 2. 4 類與類型41
2. 3 建模功能43
2. 3. 1 面向對象建模43
2. 3. 2 陳述式建模47
2. 3. 3 連續離散混合建模50
2. 3. 4 多領域統一建模53
2. 4 方程55
2. 4. 1 聲明方程55
2. 4. 2 變型方程55
2. 4. 3 等式方程56
2. 4. 4 for 方程57
2. 4. 5 連接方程58
2. 4. 6 條件方程59
2. 4. 7 其他方程64
2. 5 算法64
2. 5. 1 賦值語句66
2. 5. 2 for 循環語句66
2. 5. 3 while 循環語句67
2. 5. 4 if 語句68
2. 5. 5 when 語句69
2. 5. 6 其他語句70
2. 6 數組71
2. 6. 1 數組聲明71
2. 6. 2 數組構造73
2. 6. 3 數組連接77
2. 6. 4 數組索引與切片79
2. 6. 5 數組運算81
2. 7 函數84
2 ■ 航天器電源系統建模與仿真
2. 7. 1 函數定義85
2. 7. 2 函數調用87
2. 7. 3 內置函數90
2. 7. 4 記錄構造函數93
2. 7. 5 函數向量化調用94
2. 7. 6 導函數95
2. 7. 7 外部函數96
2. 7. 8 外部對象102
2. 8 模型初始條件104
2. 8. 1 設置初始條件105
2. 8. 2 確定初始條件個數106
第3 章 航天器電源系統建；A107
3. 1 太陽電池建模107
3. 1. 1 太陽電池建模基礎107
3. 1. 2 硅太陽電池114
3. 1. 3 砷化鎵太陽電池117
3. 1. 4 三結砷化鎵太陽電池121
3. 1. 5 太陽電池陣122
3. 2 蓄電池建模123
3. 2. 1 蓄電池建模基礎123
3. 2. 2 鎘鎳/ 氫鎳蓄電池模型128
3. 2. 3 鋰離子電池模型129
3. 3 電源控制裝置建模132
3. 3. 1 分流調節器數學模型132
3. 3. 2 蓄電池充電調節器模型133
3. 3. 3 蓄電池放電控制器模型134
3. 3. 4 S3R 調節器電路模型135
3. 3. 5 S4R 調節器電路模型139
目 錄 ■ 3
3. 3. 6 MPPT 141
3. 4 配電和負載146
3. 4. 1 開關模型146
3. 4. 2 SSPC/ LCL 模型149
3. 4. 3 典型負載模型154
第4 章 基于Modelica 的航天器電源系統建模157
4. 1 模型構建規范及開發驗證流程157
4. 1. 1 模型庫構建規范157
4. 1. 2 模型庫結構設計158
4. 1. 3 單機模型開發與驗證159
4. 1. 4 模型的修正與評價160
4. 2 太陽電池模型163
4. 2. 1 三結砷化鎵太陽電池模型163
4. 2. 2 硅太陽電池168
4. 2. 3 砷化鎵太陽電池169
4. 2. 4 太陽能電池陣模型169
4. 3 蓄電池模型172
4. 3. 1 鋰離子電池模型172
4. 3. 2 鎘鎳蓄電池模型176
4. 4 電源控制裝置179
4. 4. 1 MEA 和BEA 控制器179
4. 4. 2 S3R 分流調節器模型181
4. 4. 3 S4R 充電分流調節器模型183
4. 4. 4 BDR 模型186
4. 4. 5 BCR 模型187
4. 4. 6 MPPT 調節模塊模型189
4. 5 配電和負載模型192
4. 5. 1 二次電源DC/ DC 192
4 ■ 航天器電源系統建模與仿真
4. 5. 2 開關控制配電器193
4. 5. 3 固態功率控制器196
4. 5. 4 直供電配電器199
4. 5. 5 火工品配電器200
4. 5. 6 典型負載模型202
第5 章 航天器電源系統層次化建模和多要素仿真211
5. 1 航天器電源系統層次化模型表征和構建方法211
5. 1. 1 “數字地圖式” 層次化模型211
5. 1. 2 系統層模型213
5. 1. 3 設備層模型213
5. 1. 4 電路層模型214
5. 1. 5 層次化模型間的關系214
5. 1. 6 層次化模型的可視化215
5. 1. 7 層次化模型實例216
5. 2 能量平衡仿真220
5. 2. 1 分析原則220
5. 2. 2 分析方法220
5. 2. 3 仿真實現223
5. 3 地回路仿真224
5. 3. 1 仿真目的224
5. 3. 2 分析方法225
5. 3. 3 仿真實現227
5. 4 故障仿真228
5. 4. 1 太陽電池陣故障228
5. 4. 2 蓄電池組故障229
5. 4. 3 電源控制裝置故障229
5. 4. 4 配電開關與電纜故障229
5. 5 狀態評估與預測230
目 錄 ■ 5
5. 5. 1 蓄電池組SOC 估計230
5. 5. 2 蓄電池組SOH 估計與預測234
5. 6 航天器電源系統“數字伴飛” 235
5. 6. 1 航天器數字伴飛的概念與功能235
5. 6. 2 航天器數字伴飛的基礎237
5. 6. 3 數字伴飛模型237
5. 6. 4 模型修正238
5. 6. 5 在線估計與預測243
5. 6. 6 航天器能源流數字伴飛系統設計和應用實踐246
第6 章 航天器電源系統仿真實例250
6. 1 LEO 航天器電源系統仿真實例250
6. 1. 1 系統設計概況250
6. 1. 2 系統架構及各組件建模250
6. 1. 3 能量平衡分析256
6. 2 火星車電源系統仿真實例260
6. 2. 1 系統設計概況261
6. 2. 2 環境模型建模262
6. 2. 3 太陽電池陣模型建模267
6. 2. 4 蓄電池模型建模272
6. 2. 5 電源控制建模273
6. 2. 6 能量平衡分析277
6. 3 “嫦娥五號” 電源系統仿真實例282
6. 3. 1 系統設計概況282
6. 3. 2 上升器電源子系統架構及各組件建模283
6. 3. 3 能量平衡分析287
參考文獻291
索引298
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航天器電源系統建模與仿真 作者簡介
劉治鋼,博士，研究員，現任職于北京空間飛行器總體設計部。中國電工技術學會無線電能傳輸專業委員會委員、中國宇航學會第一屆空間太陽能電站專業委員會委員，主要從事航天器供配電系統設計、復雜航天器電源系統建模與仿真、空間能源技術發展規劃等工作。曾先后參加“嫦娥五號”“天問一號”供配電分系統研制，主持完成10余項軍民預先研究項目，參與出版專著3本，發表學術論文30余篇，授權國家發明專利20余項，獲中國專利獎銀獎1項。
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