[发明专利]一种基于双反馈的高精度测控温方法

说明书

本发明涉及一种基于双反馈的高精度测控温方法，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，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：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；第四步，模型识别；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。本发明双反馈提供了控温系统反馈源的双重可靠性保证，此外主反馈的就近数字化方案也提升了测温的抗干扰能力，为高精度的控温效果提供高精度的测温辅助。

技术领域

本发明属于空间光学遥感器温度控制技术领域，特别涉及一种基于双反馈的高精度测控温方法。

背景技术

红外遥感相机中焦面探测器组件的温度控制精度与稳定性直接影响着相机成像的质量，随着光学遥感卫星日益增长的成像质量要求，对探测器控温技术的要求越来越高。在深空的冷环境下，焦面探测器接收的背景噪声很小，而光学镜头自身所产生的热辐射将成为主要的噪声源，需要使用制冷机并采用主动制冷的方式，将焦面探测器高精度地维持在确定低温区间内，可以有效地提高探测器的灵敏度。

常用的制冷机包括脉管制冷机、斯特林制冷机等，制冷机在使用的过程中对于电压变化率是有一定的要求的，变化过快会直接导致制冷机撞缸这一不可逆的损坏。此外，焦面探测器本身的精度质量也与成像效果息息相关，近年来为追求高精度的焦面探测器质量，其所采用的材料、工艺等使得对于温度变化率的要求越来越严苛，较大的温度变化率很有可能会直接导致焦面破碎，给遥感相机带来不可逆的损坏。

目前常用的测温电路只是简单的采用单一反馈源，温度模拟量通过电缆传输给控制器，经过硬件RC滤波后进行模数转换以提供给控温算法。

就控温系统模型的复杂性而言，目前对于热动力学模型的设计及分析能力较弱，一般是利用项目经验和设计师的调试经验来完成控温调试，这类方式耗时长、成本高、精确度欠缺，不利于工程化操作。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为克服现有技术的不足，提出一种基于双反馈的高精度测控温方法，利用模型识别方法与已知的被控对象特性，完成被控系统的数字化辨识，并通过半实物的仿真系统完成算法选型与定点化参数确定，在算法实现过程中对其进行优化，达到快速有效控温的效果。

本发明解决技术的方案是：

一种基于双反馈的高精度测控温方法，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。

进一步的，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。

进一步的，通过自身电压降来得到温度值，公式如下：