CN112181023B - 一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，包括如下步骤：端差控温使能状态判断步骤、端温度采集步骤、端温度与设定最高阈值比较步骤、端温度与设定最低阈值比较步骤、端差阈值判断步骤、加热回路驱动步骤和固定延时步骤。本发明通过循环执行上述步骤，进行卫星端温度的动态采集和热控驱动，确保端温度的温度偏差在允许范围内，实现高精度的端差控温。本发明具有工程验证简单，应用灵活，针对于大面积、分散式热控容易引起结构热变形导致系统性能参数下降的问题，提出了端差控温的方法，满足卫星的大型天线与结构热控设计需求。

Description

一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法和系统

技术领域

本发明涉及卫星热控技术领域，具体地，涉及一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法和系统。

背景技术

以前卫星热控需求主要针对于局部的空间、相对独立的产品实施热控控制，随着卫星领域的不断发展，卫星系统的热控需求也提出了新的变化，提出了大面积、分散式的热控的需求，同时对于热控引起的热变形提出了严格的要求。受限于卫星体积、重量、成本等的约束，无法采用高精度测温控温设备，如：铂电阻测温方式，虽然精度高，但对于大面积、分散式的热控需求会大大增加卫星的重量和成本。虽然针对于大面积、分散式的热控的需求也可以采用灵活的、小型的分布式控温设备，但是无法满足热变形的需求，因此需要采用一种新的方法同时满足热控和热变形的需求。

经过检索，在卫星热控领域，该领域研究人员针对卫星热控设计已提出多种方法。专利文献CN104750137A公开了一种基于查找表的卫星控温数据处理方法，该现有技术提出以热敏电阻温度与热敏电阻所在测温回路的电压，建立查找表，实现控温的方法。未涉及应用卫星测点之间温度偏差并实现高精度端差控温的方法，不能解决本发明提出的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法。

专利文献CN104102245A公开了一种提高卫星控温精度的热控装置及热控方法，该现有技术包括加热片、隔热垫、长方体和隔热材料；长方体的底面作为设备安装底板，长方体的其他五个面整体作为温控盒。未涉及卫星不同位置的测点之间的温度偏差的控制方法，不能解决本发明提出的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法。

因此，目前尚无针对大面积、分散式热控的不同位置间温度偏差的控制方法，去解决因不同位置的控温偏差导致星体结构热变形的问题。针对这一情况，亟需开展一种低成本、高效率的端差控制方法解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，是一种针对卫星大面积、分散式端差热控方法。根据卫星热控系统提供的最高温和最低温两种极限温度场，通过将其温度场映射入结构有限元模型中，利用结构分析软件完成了星体结构的热变形分析，提出被控件允许的热控端差阈值范围。通过传感器对测点温度的采集，判断当前温度所有的区间，对加热器实施开关控制，使被控件的温度在允许的范围，同时实现不同测点间的温度偏差在热控端差阈值范围内。测温时对于无效测点或者故障的测点进行剔除，保证测试温度的准确性。本发明具有工程验证简单，应用灵活，应用前景广泛的优点。

根据本发明提供的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，包括如下步骤：

端差控温使能状态判断步骤：首先启动端差控温，判断端差控温使能是否允许，如果为使能状态则进入端差控温程序；如果为禁能状态则继续周期判断是否为使能状态；

端温度采集步骤：进入端差控温程序之后对卫星的测点进行端温度采集；

端温度与设定最高阈值比较步骤：判断采集的端温度是否超过测点设定的最高阈值，如果超过设定最高阈值，关闭所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行；如果没有超过设定最高阈值，则进入端温度与设定最低阈值比较步骤的判断；

端温度与设定最低阈值比较步骤：判断采集的端温度是否低于测点设定的最低阈值，如果低于设定最低阈值，开启所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行；如果没有低于设定最低阈值，则进入端差阈值判断步骤；

端差阈值判断步骤：判断端差温度的绝对值是否超过端差阈值，如果超过端差阈值，则启动加热回路驱动步骤；如果端差温度的绝对值没有超过端差阈值，关闭所有加热回路，返回端差控温使能状态判断步骤；

加热回路驱动步骤：对端温度进行比较，判断是否驱动测点对应的加热回路；

固定延时步骤：保持当前工作状态，进行固定延时后返回端温度采集步骤执行。

优选地，端温度采集步骤中卫星的两个测点为第一端和第二端，对第一端的温度记为T1，对第二端的温度记为T2，所述T1、T2为第一端、第二端的多个测温点的平均温度；

端差阈值判断步骤：判断端差温度的绝对值△T_2-1是否超过端差阈值△T，如果超过端差阈值△T，则启动加热回路驱动步骤；如果端差温度的绝对值△T_2-1没有超过端差阈值△T，关闭所有加热回路，返回端差控温使能状态判断步骤；

优选地，端温度采集步骤中对于第一端和第二端的温度采集进行超限值判断，对第一端和第二端开路或者断路情况的测温点的温度野值进行剔除，剔除之后，当测温点恢复正常状态时，测温点的温度采集值能够作为正常值进行平均温度的计算。

优选地，对测温点的温度野值进行剔除的方法能够通过在地面上注参数进行测温点的动态选择和剔除。

优选地，端温度与设定最高阈值比较步骤中，若至少一个端温度超过设定最高阈值时，则关闭所有加热回路，并设置端温度超限状态标志，返回端温度采集步骤重新执行。

优选地，端温度与设定最低阈值比较步骤中，若全部端温度低于设定最低阈值时，则开启所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行。

优选地，端温度与设定最低阈值比较步骤中，当至少一个端温度大于设定最低阈值时，则进入端差阈值判断步骤。

优选地，端差阈值判断步骤中，端差阈值能够设定为温度值或者温度采集源码，并且端差阈值能够通过地面上注参数进行修改。

优选地，加热回路驱动步骤中，当T1<T2时，驱动第一端对应的第一加热回路，同时关闭第二端对应的第二加热回路；当T1>T2时，驱动第二端对应的第二加热回路，同时关闭第一加热回路。

根据本发明提供的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温系统，包括：

端差控温使能状态判断模块：启动端差控温，判断端差控温使能是否允许，如果为使能状态则进入端差控温程序；如果为禁能状态则继续周期判断是否为使能状态；

端温度采集模块：进入端差控温程序之后对卫星的测点进行端温度采集；

端温度与设定最高阈值比较模块：判断采集的端温度是否超过测点设定的最高阈值，如果超过设定最高阈值，关闭所有加热回路，返回端温度采集模块重新执行；如果没有超过设定最高阈值，则进入端温度与设定最低阈值比较模块的判断；

端温度与设定最低阈值比较模块：判断采集的端温度是否低于测点设定的最低阈值，如果低于设定最低阈值，开启所有加热回路，返回端温度采集模块重新执行；如果没有低于设定最低阈值，则进入端差阈值判断模块；

端差阈值判断模块：判断端差温度的绝对值是否超过端差阈值，如果超过端差阈值，则启动加热回路驱动模块；如果端差温度的绝对值没有超过端差阈值，关闭所有加热回路，返回端差控温使能状态判断模块；

加热回路驱动模块：对端温度进行比较，判断是否驱动测点对应的加热回路；

固定延时模块：保持当前工作状态，进行固定延时后返回端温度采集模块执行。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过循环执行端差控温使能状态判断步骤、端温度采集步骤、端温度与设定最高阈值比较步骤、端温度与设定最低阈值比较步骤、端差阈值判断步骤、加热回路驱动步骤和固定延时步骤，进行卫星端温度的动态采集和热控驱动，能够确保端温度的温度偏差在允许范围内，实现高精度的端差控温。

2、本发明通过对测温点的温度野值进行剔除，使得测温点的温度采集值能够作为正常值进行平均温度的计算，因此即使单个测温点出现故障的情况下也不影响卫星的端差控温。

3、本发明针对于卫星的大面积、分散式的热控的需求，满足对于热控引起的热变形的严格要求，既实现了卫星的闭环控温，又保证了卫星不同位置间的温度差控制在允许的范围内，具有工程验证简单，应用灵活的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的操作流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，包括如下步骤：

端差控温使能状态判断步骤：首先启动端差控温，判断端差控温使能是否允许，如果为使能状态则进入端差控温程序；如果为禁能状态则继续周期判断是否为使能状态；

端温度采集步骤：进入端差控温程序之后对卫星的测点进行端温度采集；

端温度与设定最高阈值比较步骤：判断采集的端温度是否超过测点设定的最高阈值，如果超过设定最高阈值，关闭所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行；如果没有超过设定最高阈值，则进入端温度与设定最低阈值比较步骤的判断；

端温度与设定最低阈值比较步骤：判断采集的端温度是否低于测点设定的最低阈值，如果低于设定最低阈值，开启所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行；如果没有低于设定最低阈值，则进入端差阈值判断步骤；

端差阈值判断步骤：判断端差温度的绝对值是否超过端差阈值，如果超过端差阈值，则启动加热回路驱动步骤；如果端差温度的绝对值没有超过端差阈值，关闭所有加热回路，返回端差控温使能状态判断步骤；

加热回路驱动步骤：对端温度进行比较，判断是否驱动测点对应的加热回路；

固定延时步骤：保持当前工作状态，进行固定延时后返回端温度采集步骤执行。

本发明的实施例一，作进一步说明。

基于上述基础实施例，在端温度采集步骤中选取卫星的两个测点为第一端和第二端，对第一端的温度记为T1，对第二端的温度记为T2，所述T1、T2为第一端、第二端的多个测温点的平均温度；

端差阈值判断步骤中，判断端差温度的绝对值△T_2-1是否超过端差阈值△T，如果超过端差阈值△T，则启动加热回路驱动步骤；如果端差温度的绝对值△T_2-1没有超过端差阈值△T，关闭所有加热回路，返回端差控温使能状态判断步骤；

加热回路驱动步骤中，当T1<T2时，驱动第一端对应的第一加热回路，同时关闭第二端对应的第二加热回路；当T1>T2时，驱动第二端对应的第二加热回路，同时关闭第一加热回路。

本发明的实施例二，作进一步说明。

基于上述基础实施例，实施例二中可在端温度采集步骤中对卫星的多个测点进行端温度的测量，为第一端、第二端、端3。。。端n，对第一端的温度记为T1，对第二端的温度记为T2。。。对端N的温度记为Tn，与上述方法一致，进行多端温度进行采集、比较和进行多个加热回路驱动。

对于多端热控的控温方法，为了满足阈值范围的要求，采用向最高的热控端进行对齐，对于超差阈值的热控端实施单独热控，保证多端的温度偏差在允许范围内。

本发明的变化例，作进一步说明。

基于上述基础实施例、实施例一和实施例二，为了保证测点的温度采集的准确性，采用多个测温点求平均值作为测点温度。除了使用平均值的方式，也可以使用其它的方法，如：最高值、最低值等计算方式，作为当前测点的温度。

端温度采集步骤中对于第一端和第二端的温度采集进行超限值判断，对第一端和第二端开路或者断路情况的测温点的温度野值进行剔除，剔除之后，当测温点恢复正常状态时，测温点的温度采集值能够作为正常值进行平均温度的计算。对于温度点的设置最少为2个测点，当其中一个测点故障时，不影响端差控温功能。

对测温点的温度野值进行剔除的方法能够通过在地面上注参数进行测温点的动态选择和剔除。

端差阈值判断步骤中，端差阈值能够设定为温度值或者温度采集源码，并且端差阈值能够通过地面上注参数进行修改。对于卫星不同的工作模式，可以设置不同的阈值范围，通过当前工作模式判断，进行热控端差阈值切换。

本发明的固定延时也可以通过在地面上注参数进行修改，并且对于整个端差控温流程，这个流程的执行周期可以支持动态配置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：针对于卫星的大面积、分散式的热控的需求，满足对于热控引起的热变形的严格要求。受限于卫星体积、重量、成本等的约束，无法采用高精度测温控温设备，提出了一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法。本发明实现了卫星的闭环控温，又保证了卫星不同位置间的温度差控制在允许的范围内，具有工程验证简单，应用灵活，即使单个测温点故障情况下也不影响卫星端差控温，满足大型天线与结构热控设计需求。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“端”、“多端”、等指示为一个被控件或者多个被控件，“端差”这里指不同被控件之间的温度偏差，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，包括如下步骤：

端差控温使能状态判断步骤：启动端差控温，判断端差控温使能是否允许，如果为使能状态则进入端差控温程序；如果为禁能状态则继续周期判断是否为使能状态；

端温度采集步骤：进入端差控温程序之后对卫星的测点进行端温度采集；

端温度与设定最高阈值比较步骤：判断采集的端温度是否超过测点设定的最高阈值，如果超过设定最高阈值，关闭所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行；如果没有超过设定最高阈值，则进入端温度与设定最低阈值比较步骤的判断；

端温度与设定最低阈值比较步骤：判断采集的端温度是否低于测点设定的最低阈值，如果低于设定最低阈值，开启所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行；如果没有低于设定最低阈值，则进入端差阈值判断步骤；

端差阈值判断步骤：判断端差温度的绝对值是否超过端差阈值，如果超过端差阈值，则启动加热回路驱动步骤；如果端差温度的绝对值没有超过端差阈值，关闭所有加热回路，返回端差控温使能状态判断步骤；

加热回路驱动步骤：对端温度进行比较，判断是否驱动测点对应的加热回路；

固定延时步骤：保持当前工作状态，进行固定延时后返回端温度采集步骤执行。

2.根据权利要求1所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，所述端温度采集步骤中卫星的两个测点为第一端和第二端，对第一端的温度记为T1，对第二端的温度记为T2，所述T1、T2为第一端、第二端的多个测温点的平均温度。

3.根据权利要求2所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，所述端温度采集步骤中对于第一端和第二端的温度采集进行超限值判断，对第一端和第二端开路或者断路情况的测温点的温度野值进行剔除，剔除之后，当测温点恢复正常状态时，测温点的温度采集值能够作为正常值进行平均温度的计算。

4.根据权利要求3所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，对测温点的温度野值进行剔除的方法能够通过在地面上注参数进行测温点的动态选择和剔除。

5.根据权利要求1所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，所述端温度与设定最高阈值比较步骤中，若至少一个端温度超过设定最高阈值时，则关闭所有加热回路，并设置端温度超限状态标志，返回端温度采集步骤重新执行。

6.根据权利要求1所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，所述端温度与设定最低阈值比较步骤中，若全部端温度低于设定最低阈值时，则开启所有加热回路，返回端温度采集步骤重新执行。

7.根据权利要求1所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，所述端温度与设定最低阈值比较步骤中，当至少一个端温度大于设定最低阈值时，则进入端差阈值判断步骤。

8.根据权利要求1所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，所述端差阈值判断步骤中，端差阈值能够设定为温度值或者温度采集源码，并且端差阈值能够通过地面上注参数进行修改。

9.根据权利要求2所述的一种不同区域温度一致性高可靠自主控温方法，其特征在于，所述加热回路驱动步骤中，当T1<T2时，驱动第一端对应的第一加热回路，同时关闭第二端对应的第二加热回路；当T1>T2时，驱动第二端对应的第二加热回路，同时关闭第一加热回路。

10.一种不同区域温度一致性高可靠自主控温系统，其特征在于，包括：

端差控温使能状态判断模块：启动端差控温，判断端差控温使能是否允许，如果为使能状态则进入端差控温程序；如果为禁能状态则继续周期判断是否为使能状态；

端温度采集模块：进入端差控温程序之后对卫星的测点进行端温度采集；

端温度与设定最高阈值比较模块：判断采集的端温度是否超过测点设定的最高阈值，如果超过设定最高阈值，关闭所有加热回路，返回端温度采集模块重新执行；如果没有超过设定最高阈值，则进入端温度与设定最低阈值比较模块的判断；

端温度与设定最低阈值比较模块：判断采集的端温度是否低于测点设定的最低阈值，如果低于设定最低阈值，开启所有加热回路，返回端温度采集模块重新执行；如果没有低于设定最低阈值，则进入端差阈值判断模块；

端差阈值判断模块：判断端差温度的绝对值是否超过端差阈值，如果超过端差阈值，则启动加热回路驱动模块；如果端差温度的绝对值没有超过端差阈值，关闭所有加热回路，返回端差控温使能状态判断模块；

加热回路驱动模块：对端温度进行比较，判断是否驱动测点对应的加热回路；

固定延时模块：保持当前工作状态，进行固定延时后返回端温度采集模块执行。

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