[发明专利]一种基于温度水平的空间相机主动热控方法

说明书

技术领域

本发明属于航空航天相机热控制技术领域，具体涉及一种基于温度水平的空间相机主动热控方法。

背景技术

由于空间相机进入轨道工作时，受到太阳辐射、地球红外辐射和地球反照及宇宙空间冷黑热沉的交替加热和冷却，当工作姿态变化时，向着太阳的部分与处于太阳阴影中的部分会产生巨大的温差，相机表面各部分接受辐射热量的不均匀性和随时间的变化，将造成其表面温度分布的不均匀和波动，而温度变化对其光学系统成像质量影响也很大。为了保证相机在恶劣的空间环境中正常工作，必须进行合理的热控制设计。

空间相机热控技术主要分为被动和主动热控两种。其中主动热控技术是一种闭环控制技术，温度控制精度高，在主要结构部件上实施主动控温回路设计，以保持相机在要求的温度范围之内，现有的主动热控方法通过测得的空间相机各光学元件的温度随机消除空间相机各光学元件之间的温差实现表面温度的均匀分布，该方法随机采集温度存在一定的不确定性及异常值，另外现有主动热控方法采用单一阈值作为温度的控制条件，容易造成温度超调，不能正确控制相机的温度达到平衡。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于温度水平的空间相机主动热控方法，解决现有技术存在的不能正确控制相机的温度达到平衡的问题，满足相机工作时对温度的要求。

为实现上述目的，本发明的一种基于温度水平的空间相机主动热控方法包括以下步骤：

步骤一：系统控制器通过测温电路和温度传感器对相机的温度进行n次的采集，分别得到主要光学组件各个区域的温度和其他光学组件的温度；

步骤二：对步骤一中采集的每组温度进行滤波，剔除异常值，剩余的温度值取平均值，得到主要光学组件每个区域的温度平均值和其他每个光学组件的温度平均值；

步骤三：计算主要光学组件自身的温差、主要光学组件与基准温度的温差以及主要光学组件分别和其他光学组件的温差；

步骤四：通过加热器对低温的光学组件进行加热，消除主要光学组件自身的温差、主要光学组件与基准温度的温差以及主要光学组件与其他光学组件的温差，使各个光学组件与基准温度达到平衡。

步骤四中所述的通过加热器对低温的光学组件进行加热，消除主要光学组件自身的温差、主要光学组件与基准温度的温差以及主要光学组件与其他光学组件的温差具体包括以下步骤：

步骤a：判断主要光学组件自身的温差是否大于等于主要光学组件自身温差的上阈值，若是，则通过加热器对主要光学组件的低温区域进行加热，则返回步骤一，若否，执行步骤b；分别判断主要光学组件与其他光学组件之间的温差是否大于等于主要光学组件与其他光学组件的温差的上阈值，若是，则通过加热器对其他光学组件进行加热，则返回步骤一，若否，则执行步骤h；

步骤b：判断是否只有主要光学组件低温区加热，若是，执行步骤c，若否执行步骤e；

步骤c：判断主要光学组件自身温差是否小于等于主要光学组件自身温差的下阈值，若否，则返回步骤一，若是，则执行步骤d；

步骤d：主要光学组件低温区停止加热，执行步骤e；

步骤e：判断主要光学组件与基准温度的温差是否大于等于主要光学组件与基准温度的温差的上阈值，若是，对主要光学组件所有区域进行加热并返回步骤一，若否，执行步骤f；

步骤f：判断是否主要光学组件所有区域加热并且主要光学组件与基准温度的温差是否小于等于主要光学组件与基准温度的温差的下阈值，若是，执行步骤g，若否，返回步骤一；

步骤g：主要光学组件所有区域停止加热，返回步骤一；

步骤h：判断其他光学组件是否加热并判断主要光学组件与其他光学组件之间的温差是否小于等于主要光学组件与其他光学组件的温差的下阈值，若是，则执行步骤i，若否，返回步骤一；

步骤i：其他光学组件停止加热，返回步骤一。

步骤一中所述的n的取值为：n≥5。

步骤一中所述的主要光学组件各个区域是指主要光学组件周向每隔90°设定一个贴点，每个贴点作为一个区域的温度值。

步骤二中所述的对步骤一中采集的每组温度进行滤波，剔除异常值，剩余的温度值取平均值具体为：在每组温度的n个数值中去掉一个最大值和最小值，剩余的n-2个温度值取平均值。

步骤三中所述的主要光学组件自身的温差具体为：主要光学组件的最高温区温度与主要光学组件其他温区温度的差值。

步骤三中所述的主要光学组件与基准温度的温差具体为：主要光学组件所有温区温度的平均值与基准温度的温差。