间歇工作的空间斯特林制冷机制冷时长预测

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1、第４２卷第５期应用科技Ｖｏｌ．４２№．５２０１５年１０月ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＯｃｔ．２０１５ＤＯＩ：１０．１１９９１／ｙｙｋｊ．２０１５０３００３网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１１９１．Ｕ．２０１５０９１６．１３１７．０１２．ｈｔｍｌ间歇工作的空间斯特林制冷机制冷时长预测１，２２２２张琪，郭丽丽，段江永，周冰１．中国科学院大学，北京１０００４９２．中国科学院空间应用工程与技术中心，北京１０００９４摘要：针对空间遥感任务中，光电探测

2、器配载的斯特林制冷机制冷时长的预测问题，提出了一种使用自回归积分滑动平均模型（ＡＲＩＭＡ）与人工神经网络（ＡＮＮ）模型相结合的预测方法。该方法采用时间序列的经典模型，将时间序列分解为趋势项与波动项的加和，采用ＡＲＩＭＡ和ＡＮＮ模型分别进行趋势项预测和波动项预测，并根据斯特林制冷机的间歇性工作模式特点对ＡＲＩＭＡ模型进行改进。最后，通过在真实数据上与其他方法的对比实验，验证了本文提出方法的有效性。关键词：空间遥感；斯特林制冷机；制冷时长；ＡＲＩＭＡ模型；ＡＮＮ模型中图分类号：ＴＰ３９文献标志码：Ａ文章编号：１００９⁃６

3、７１Ｘ（２０１５）０５⁃０６１⁃０６ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇＳｔｉｒｌｉｎｇｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ’ｓｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｒｙｏｇｅｎ１，２２２２ＺＨＡＮＧＱｉ，ＧＵＯＬｉｌｉ，ＤＵＡＮＪｉａｎｇｙｏｎｇ，ＺＨＯＵＢｉｎｇ１．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ２．ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐａｃｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ

4、ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｉｎｇａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｏｖｉｎｇａｖｅｒａｇｅ（ＡＲＩＭＡ）ｍｏｄｅｌａｎｄａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ（ＡＮＮ）ｍｏｄｅｌｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｔｉｒｌｉｎｇｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒａｐｐｌｉｅｄｉｎｓｐａｃｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｍｉｓｓｉｏｎｓ．Ｔｈｅｓｔｉｒｌｉｎｇｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒｉｓｅ

5、ｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｎｉｃｄｅｔｅｃｔｏｒ．Ａｃｌａｓｓｉｃｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｅｔｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｉｎｔｏｔｒｅｎｄｉｔｅｍａｎｄｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｉｔｅｍ．Ｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，ＡＲＩＭＡｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｔｒｅｎｄｉｔｅｍａｎｄＡＮＮｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｉｔｅｍ，ｗｈｉｌｅＡＲＩＭＡｍｏｄｅｌｉｓｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎ

6、ｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｍｏｄｅｏｆｔｈｅＳｔｉｒｌｉｎｇｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｉ⁃ｆｉｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅａｌｄａｔａａｎｄｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｏｔｈｅｒｍｅｔｈｏｄｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ；Ｓｔｉｒｌｉｎｇｃｒｙｏｃｏｏｌｅｒ；ｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｒｙｏｇｅｎ；ＡＲＩＭＡｍｏｄｅｌ；ＡＮＮｍｏｄｅｌ在空间遥感任务中，光电探测器在工作时会产的制冷时间也是有限的。例如

7、某型号的斯特林制冷生一定的热，影响探测器的灵敏度，特别是很多红外机，设计指标为开关次数４０００次，制冷时间探测器必须在低温环境下才能工作，对温度的稳定２５００ｈ，属于寿命敏感设备。度要求很高，因此制冷机是探测器非常关键的设在空间遥感任务中，光电探测器在开始工作前［１］备。斯特林制冷机具有制冷范围宽、启动时间需要制冷机先行开机制冷，制冷机能否在探测器开短、可连续工作等特点，目前在工程上广泛应用。斯机工作前达到制冷目标对探测器能否顺利工作有很特林制冷机是逆向斯特林循环工作的制冷机，包括重要的影响。因此，如何预测制冷机的性

8、能趋势，提压缩机和膨胀机，制冷原理是利用膨胀缸内气体周出最优的使用、维修决策，提高其可用性，是制冷机期性膨胀和压缩来制取冷量，因此制冷过程需要一非常重要的研究内容。本文通过研究表征斯特林制定的时间，且由于工作工程中的器件磨损等原因，总冷机性能的特征参数－制冷机制冷长，对其进行中长期预测研究，从而判断制冷机的工作状态及未来收稿日期：２０１５⁃０３