[发明专利]一种基于双反馈的高精度测控温方法

权利要求书

1.一种基于双反馈的高精度测控温方法，其特征在于，用于红外遥感相机中焦面探测器组件的温度控制，该方法的步骤包括：

第一步，温度采集：恒流驱动测温部分电路向温度传感器提供恒流驱动，保证恒流源精度在±5％以内，在此基础上设计双反馈测温机制采集数据，包括主、副反馈两路温度数据；

第二步，测温数据调理：选择基准电压，采用特定温区的两级放大来达到测温二极管结电压的提取和放大，完成测温数据的两级放大调理；

第三步，模数转换与数字滤波：通过AD器件，将模拟信号采集转化为数字信号，并通过数字滤波法完成测温数据的优化；

第四步，模型识别：将继电模型辨识方法进行本地化处理，以处理好的测温数据作为馈源，完成模型数据采集、采用离线半实物仿真方法确定模型参数及控制参数，性能评估与设计优化后输出算法与参数；

第五步，控温：设计并行控制切换方案选择测温数据，控温算法优化和算法参数的定点化处理，由控温精度评估真实被控对象的高精度控温效果；

第一步中，主反馈采用就近数字化方案，在被控对象附近采集温度数据，经过一系列处理后将数字化数据通过总线传输给温度控制器；副反馈则直接通过长电缆传输温度模拟量至温度控制器；

第二步中，结合AD器件的量化精度与二级放大倍数的匹配性来完成测温数据调理，以保证测温精度要求；结合基准电压的选型与大小，以保证精测温区覆盖控温点的要求；

第四步中，对继电反馈识别公式本地化处理，限制驱动量的输出斜率，处理如下：

式中，U和U-为继电幅度，u为输出驱动电压，t为运算周期，Δu为驱动量的输出斜率；

双反馈测温通道的切换的并行控制方案为：一是由遥感相机星务控制完成进行指令切换：当星务发现双通道数据无异常时，可不下发指令，由温度控制器自主完成通道切换；当星务发现主反馈通道数据异常，可直接下发指定副反馈控制指令；当星务发现副反馈通道数据异常，可直接下发指定主反馈控制指令；当星务发现数据恢复正常时，可下发恢复监测切换指令，重新由温度控制器自主完成通道切换；

二是由温度控制器的实时监测切换：温度控制器设置实时监测完成反馈通道自动切换方案默认是主反馈通道数据工作，控制器实时监测主反馈通道数据是否正常，正常则依旧是主反馈通道数据工作，异常则判断副反馈通道数据是否正常，若副反馈通道数据正常，则切换至副反馈通道数据工作，异常则依旧是主反馈通道数据工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于双反馈的高精度测控温方法，其特征在于，第一步中，温度传感器为硅平面型p-n结测温二极管，在恒流情况下，p-n结两端的正向结电压与温度成线性关系。

3.根据权利要求2所述的一种基于双反馈的高精度测控温方法，其特征在于，通过自身电压降来得到温度值，公式如下：

其中，k为玻尔兹曼常数，T为开尔文温度，q为电子的电量，I为PN结逆饱和电流，i为输入的偏置电流，u为测温二极管电压降，通过将二极管的输入电流i控制为常数，可以获得u和T之间的线性关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于双反馈的高精度测控温方法，其特征在于，第三步中，通过数字滤波法完成测温数据的优化方法为：

式中，n为采集次数，X为采集到的数据，Y为滤波处理后的数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于双反馈的高精度测控温方法，其特征在于，第四步中，模型识别使用的工具包括LABVIEW、Matlab/Simulink，其中使用LABVIEW搭建数据显示平台，使用Matlab/Simulink完成模型参数与控制参数的确定。

6.根据权利要求1所述的一种基于双反馈的高精度测控温方法，其特征在于，第四步中，在得到模型数据之后，确定被控对象的数学模型，传递函数如下，

其中，K_p为位置误差系数、T_w为时间常数、ζ为阻尼系数，T_p3为极点系数，T_d为时延系数，T_z为零点系数，S为拉普拉斯变换式。