[发明专利]一种适用于空间遥感相机的高精度控温方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于空间遥感技术领域，特别涉及光学遥感相机精密控温方法。

背景技术

空间光学遥感相机在轨运行时，处于冷黑空间、太阳辐射、地球红外等交替的热真空环境，为使相机光学系统维持在稳定的温度水平、保证成像质量，一般重要部件都采用直接或间接的主动控温加热方式，根据反馈的控温点测量温度，精确补偿冷量损失，达到关键部件温度的准确控制。随着口径增大、分辨率提高，相机对温度的控制精度提出了更高的要求。例如哈伯望远镜一些重要结构部件的控温要求在±0.1℃的范围内。

为提高控温精度，除采用高精度的温度测量仪器或布置多回路加热等途径以外，好的控制算法对控温精度也起决定性的作用。目前，在光学遥感相机上应用最多的控温方式是开关比例控制：当控温点温度高于所设定的温度上限时，下一周期加热片处于全关状态；当控温点温度低于所设定的温度下限时，下一周期加热片处于一直加热的状态；当控温点处于温度阈值之间时，下一周期的加热占空比（或加热功率）根据温度与控温下限的偏差进行线性比例分配。开关比例控制是一种通用的控制方法，具有控制简单、成熟可靠的优点，并对大多数控温对象都能取得较好的控温效果。但其控制纯粹基于温度反馈原理，不论控温对象的热特性如何都采用不变的控制方式。但是，对于不同热容的控温对象，热响应差别很大，如果仍采用同样的控制反馈，则可能带来控制量不必要的波动。尽管考虑到控制动态特性取决于设置的比例参数，并由此派生出参数整定、自适应等先进的控制方法，但其控制一般都较复杂，并且航天空间环境的剧烈变化以及负荷的波动很难归并到模型中，即无论参数整定的多好，或多或少都存在不完善的地方。另外，以往的控温方式仅依据本回路控温点的温度做控制决策，并未充分利用其它控温、遥测温度信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明的目的是针对现有开关比例控温方法在遥感器精密控温上的不足，提供了一种基于控温对象热特性的控温方法；实现了空间遥感相机更高精度的温度控制。

本发明的技术方案是：

一种适用于空间遥感相机的高精度控温方法，在空间遥感相机上具有多个控温区域以及多个遥测温度区域；对于每个控温区域，在每个控温周期执行如下步骤：

（1）获得当前控温区域的温度测量值T，并计算该温度测量值T与设定温度T_o之间的温度偏差；

（2）判断所述温度偏差是否小于设定值；

当温度偏差小于设定值时，则维持上一控温周期的主动控温功耗不变，然后进入步骤（4）；

当温度偏差大于等于设定值时，转入步骤（3）；

（3）根据当前控温区域的热特性参数θ、其它控温区域或者遥测温度区域的温度测量值T_i、其它控温区域或者遥测温度区域对本控温区域传热影响的热关联系数α_i、外热流Q_out以及当前控温区域的发热量Q_in确定当前控温区域本控温周期的主动控温功耗q；

（4）根据所述主动控温功耗q输出温度控制信号完成本控温周期的温度控制。

所述主动控温功耗q的计算公式为：