CN115857586B - 一种火工品温度控制系统及温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种火工品温度控制系统及温度控制方法，控制方法在每个火工品均配置温度传感器，用于采集每个火工品的温度数据；通过控制终端导通火工品的正线，同时启动太阳能帆板解锁线程和火工品温度控制线程；在火工品温度控制线程，控制终端控制每个火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定。在火工品起爆时控制火工品的温度，从而提高火工品起爆的效果。

Description

一种火工品温度控制系统及温度控制方法

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，尤其涉及一种火工品温度控制系统及温度控制方法。

背景技术

星箭分离是卫星技术领域中的重要控制技术，在星箭分离过程中，需要进行卫星分离、整星上电、展开太阳能帆板以及对日定向等多个操作，从而实现能源自给完成星箭分离的过程。卫星入轨后，如果太阳电池帆板因为不能解锁而无法展开，卫星将由于得不到电能而成为一颗“废星”，所以卫星的安全性设计及可靠性设计事关卫星成败。

现有技术中，由于在火工品的起爆过程中，如果火工品内的温度不稳定，会影响火工品起爆后的解锁效果，有可能会导致起爆后的解锁失败。

公开号为CN115200428A，名称为一种模拟实际环境下火工品发火及输出性能的方法。该方法包括火工品起爆时刻环境应力分析、各类环境应力加载、搭建试验系统、试验系统静态、动态联试、火工品在动态环境下起爆，并同时完成相关性能参数的测试。

公开号为CN114427810A，名称为一种危险火工品组合件分离的安全控制方法。该方法包括步骤1、检查作业环境；步骤2、检查危险火工品组合件的装载状态；遵循装配顺序的逆向拆卸原则；步骤3、查看拆卸危险火工品组合件的注意事项；步骤4、固定危险火工品组合件；步骤5、利用引发室固定机构固定危险火工品本体和第一引发室；步骤6、利用压接螺环拆卸机构拆除引发器的压接螺环；步骤7、分解引发器与危险火工品本体。

发明内容

本发明提供了火工品温度控制系统及温度控制方法，在火工品起爆时控制火工品的温度，从而提高火工品起爆的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种火工品温度控制系统，控制系统包括：温度传感器，温度传感器被配置于火工品内，用于采集火工品的温度数据；以及控制终端，控制终端控制火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定。

第二方面，本发明实施例提供了一种火工品温度控制方法，每个火工品均配置温度传感器，用于采集每个火工品的温度数据；通过控制终端导通火工品的正线，同时启动太阳能帆板解锁线程和火工品温度控制线程；以及在火工品温度控制线程，控制终端控制每个火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定。

有益效果

本发明提供了一种火工品温度控制系统及控制方法，控制系统在每个火工品均配置温度传感器，用于采集每个火工品的温度数据；通过控制终端导通火工品的正线，同时启动太阳能帆板解锁线程和火工品温度控制线程；在火工品温度控制线程，控制终端控制每个火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定。在火工品起爆时控制火工品的温度，从而提高火工品起爆的效果。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。

图1示出了相关技术中用于卫星的火工品温度控制系统的示意图；

图2示出了本发明实施例的一种火工品温度控制系统的示意图；

图3示出了本发明实施例的对第一火工品进行温度控制的设备的简图；

图4示出了本发明较优实施例的一种火工品温度控制方法的流程图；

图5示出了本发明实施例的火工品温度控制方法时，火工品的温度值在上限阈值和下限阈值之间振荡的示意图；

图6示出了本发明实施例的另一种火工品温度控制系统的示意图；

图7示出了本发明另一实施例的星务计算机对火工品进行温度控制的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

需要说明的是，本发明实施例描述的仅仅是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例提供的技术方案的限定。

相关技术中，参考图1所示，图1示出了用于卫星的火工品控制系统的示意图。参考图1所示，太阳能帆板200与多个火工品410~440连接。其中多个火工品410~440例如可以是爆炸螺栓或拉断器等火工品。并且多个火工品410~440包括第一火工品410、第二火工品420、第三火工品430以及第四火工品440。从而，在卫星发射升空阶段，多个火工品410~440将太阳能帆板200锁定，从而太阳能帆板200在多个火工品410~440的锁定下处于收缩状态。

此外，参考图1所示，控制系统还包括多个火工品开关501~504。其中，多个火工品开关501~504包括与第一火工品410连接的第一火工品开关501、与第二火工品420连接的第一火工品开关502、与第三火工品430连接的第三火工品开关503以及与第四火工品440连接的第四火工品开关504。

卫星从火箭分离后，星务计算机（即终端设备）100首先将火工品正线开关301闭合，然后将与各个火工品410~440对应的火工品开关501~504闭合，从而多个火工品410~440内温度上升直到发生爆炸从而实现多个火工品410~440的解锁。从而太阳能帆板200能够在展开机构的作用下展开，实现对太阳能帆板200的展开控制。

但是，在火工品的起爆过程中，如果火工品内的温度不稳定，会影响火工品起爆后的解锁效果，有可能会导致起爆后的解锁失败。

本发明实施例提供了一种火工品温度控制系统，用于在火工品起爆时控制火工品的温度，从而提高火工品起爆的效果。在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

示例性的，图2示出了本发明实施例的一种火工品温度控制系统的示意图。参考图2所示，该火工品温度控制系统还包括设置于各个火工品410~440内的温度传感器411~441。各个温度传感器411~441与星务计算机（即控制终端）100连接。其中，多个温度传感器411~441包括与第一火工品410连接的第一温度传感器411、与第二火工品420连接的第二温度传感器421、与第三火工品430连接的第三温度传感器431以及与第四火工品440连接的第四温度传感器441。

从而星务计算机100能够测量各个火工品410~440内的温度。

星务计算机100判定火工品温度控制是否使能，如果判定火工品温度控制使能为是，从而对火工品温度进行控制。

多个火工品410~440例如可以设置有火工品温度控制的标志符，星务计算机100通过控制标志符，确定火工品温度控制是否使能，标志符初始值为否。

星务计算机100通过反复判定太阳能帆板200是否解锁成功，以及是否已经达到了预先设置的解锁时间阈值，从而在太阳能帆板200解锁成功或者解锁操作达到预先设置的解锁时间阈值的情况下，将火工品温度控制禁能，不再对火工品温度进行控制。

本实施例提供了一种火工品温度控制系统，控制系统在每个火工品410~440均配置温度传感器411~441，用于采集每个火工品410~440的温度数据；通过星务计算机（即控制终端）100导通每个火工品410~440的正线，同时启动太阳能帆板解锁线程和火工品温度控制线程；在火工品温度控制线程，星务计算机（即控制终端）100控制每个火工品410~440的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定。在多个火工品410~440起爆时控制各个火工品410~440的温度，从而提高火工品410~440起爆的效果。

本实施例还提出了一种火工品温度控制方法。

示例性的，为了便于理解本发明的方法，只选取图2中的一个火工品（例如第一火工品410）作为示例进行说明。但是其余火工品均可以参考使用相同的方法。图3示出了用于对第一火工品410进行温度控制的设备的简图，图4示出了本发明较优实施例的一种火工品温度控制方法的流程图，该方法由星务计算机100实现。参考图3和图4所示，具体如下：

每个火工品410~440均配置相应的温度传感器411~441，用于采集每个火工品410~440的温度数据；

通过星务计算机100导通火工品410~440的正线（线程1)，同时启动太阳能帆板解锁线程（线程2）和火工品温度控制线程（线程3）；

在火工品温度控制线程，星务计算机100控制每个火工品410~440的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定。

在一些实施例中，星务计算机100判定火工品温度控制是否使能，如果判定为火工品温度控制使能，则对火工品温度进行控制。

在一些实施例中，火工品410~440设置有火工品温度控制的标志符，星务计算机100通过控制标志符，确定火工品温度控制是否使能，标志符初始值为否，从而星务计算机100反复判定，直到该标志符的值为“是”，进入后续步骤。

在一些实施例中，如果火工品410~440的温度值低于预先设置的下限阈值，则向火工品410~440供电，以使火工品410~440的温度升高；如果火工品410~440的温度高于预先设置的上限阈值，则停止向火工品410~440供电，以使火工品410~440的温度下降。

具体地，参考图3所示，以第一火工品410为例，星务计算机100通过第一温度传感器411获取第一火工品410的温度值，如果第一火工品410的温度值低于预先设置的下限阈值（例如140℃），则闭合第一火工品410的第一火工品开关501（S304，S306），使得电源300向第一火工品410供电，第一火工品410温度升高。如果第一火工品410的温度高于预先设置的上限阈值（例如190℃），则断开第一火工品开关501（S308，S310），使得电源300停止向第一火工品410供电，第一火工品410的温度下降。

然后星务计算机100再返回至步骤S302，从而反复循环。

从而通过以上方式，实现第一火工品410的温度值在上限阈值（190℃）和下限阈值（140℃）之间振荡，从而保持温度值的稳定。

在一些实施例中，通过太阳能帆板解锁线程反复判定太阳能帆板200是否解锁成功以及是否已经达到了预先设置的解锁时间阈值；从而在太阳能帆板200解锁成功或者解锁操作达到预先设置的解锁时间阈值的情况下，将火工品温度控制禁能，不再对火工品410~440的温度进行控制。

具体地，星务计算机100通过线程2反复判定太阳能帆板200是否解锁成功（S206）以及是否已经达到了预先设置的解锁时间阈值（例如180s）（S208）。从而在太阳能帆板200解锁成功或者解锁操作达到预先设置的解锁时间阈值的情况下，将火工品温度控制禁能（S210），例如将火工品温度控制标志符改为“否”。然后断开第一火工品开关501（S212），并而结束该线程。

由于火工品温度控制禁能，因此在线程3，星务计算机100反复在步骤S302进行火工品温度控制使能的判定，从而不再对火工品410~440的温度进行控制。

通过以上3个线程，实现了在对太阳能帆板200的火工品410~440进行起爆解锁操作过程中的温度控制。

下面以一较优的实施方式对本发明的有益效果进行说明：

首先在主线程（即线程1）：

S102：星务计算机100首先闭合火工品正线开关301，从而导通第一火工品410的正线；

S104：星务计算机100启动太阳能帆板200解锁，从而同时启动太阳能帆板解锁线程（即线程2）和火工品温度控制线程（即线程3）。

其中，在线程3：

S302：星务计算机100判定火工品温度控制是否使能，如果星务计算机100判定为火工品温度控制使能，则进入下面步骤S304，否则反复进行判定，直到判定火工品温度控制使能为止。在本发明中，针对第一火工品410，例如设置有关于火工品温度控制的标志符，因此星务计算机100可以通过控制该标志符，确定火工品温度控制是否使能。该标志符初始值为“否”，从而星务计算机100反复判定，直到该标志符的值为“是”，进入后续步骤。

同时，在线程2：

S202：星务计算机100闭合与第一火工品410对应的第一火工品开关501，从而向第一火工品410供电；

S204：星务计算机100对火工品温度控制进行使能（即将火工品控制标志符设为“是”）。

从而在线程3：

S304：星务计算机100判定火工品温度控制使能为“是”，从而对火工品温度进行控制。

具体地，图5示出了本发明实施例的火工品温度控制方法时，火工品的温度值在上限阈值和下限阈值之间振荡的示意图。参考图3和图5所示，以第一火工品410为例，星务计算机100通过第一温度传感器411获取第一火工品410的温度值，如果第一火工品410的温度值低于预先设置的下限阈值（例如140℃），则闭合第一火工品开关501（S304，S306），使得电源300向第一火工品410供电，第一火工品410温度升高。如果第一火工品410的温度高于预先设置的上限阈值（例如190℃），则断开第一火工品开关501（S308，S310），使得电源300停止向第一火工品410供电，第一火工品410的温度下降。

然后星务计算机100再返回至步骤S302，从而反复循环。

从而通过以上方式，实现第一火工品410的温度值在上限阈值（190℃）和下限阈值（140℃）之间振荡，从而保持温度值的稳定。

同时，

S206：星务计算机100通过线程2反复判定太阳能帆板200是否解锁成功；

S208：判断是否已经达到了预先设置的解锁时间阈值（例如180s）；

S210：在太阳能帆板200解锁成功或者解锁操作达到预先设置的解锁时间阈值的情况下，将火工品温度控制禁能，例如将火工品温度控制标志符改为“否”；

S212：断开第一火工品开关501，并而结束该线程。

由于火工品温度控制禁能，因此在线程3，星务计算机100反复在步骤S302进行火工品温度控制使能的判定，从而不再对第一火工品410的温度进行控制。

从而通过以上方式，通过3个线程，实现了在对太阳能帆板200的火工品410~440进行起爆解锁操作过程中的温度控制。

示例性的，在上文所述的基础上，图6示出了本发明实施例的本发明实施例的另一种火工品温度控制系统的示意图。参见图6所示，本实施例的进一步改进点在于电源300包含分别与不同的火工品410~440连接的各个电源311~314。其中，第一电源311与第一火工品410连接，向第一火工品410供电；第二电源312与第二火工品420连接，向第二火工品420供电；第三电源313与第三火工品430连接，向第三火工品430供电；第四电源314与第四火工品440连接，向第四火工品440供电。

下面仍然以第一火工品410说明对第一火工品410的温度控制，其他火工品参考第一火工品410所述的温度控制方法流程。图7示出了星务计算机100对第一火工品410进行温度控制的示意图。基于图7所示的火工品温度控制系统，星务计算机100进行以下操作，从而对第一电源311进行控制。该操作流程例如可以通过独立于上面所述的线程1~3的线程4（线程4例如可以为电源控制线程）来实现：

S402：星务计算机100通过第一温度传感器411在第一周期内反复对第一火工品410进行温度采样，获取与第一火工品410对应的采样温度序列，其中为在第i时刻对应的采样温度值。其中如上所述， Qt ₁ 的采样温度值随时间在上限阈值（例如190℃）和下限阈值（例如140℃）之间变化；

S404：星务计算机100获取预先设置的参考温度序列，其中为与第i时刻对应的参考温度值。其中优选地，参考温度序列的温度值在上限阈值（例如190℃）和下限阈值（例如140℃）之间变化；

S406：将采样温度序列Qt和参考温度序列对齐；

具体地，例如星务计算机100可以在采样温度序列Qt中确定一个极小值点作为基准样本点，以及在将参考温度序列中确定一个极小值点作为基准参考点。然后星务计算机100将采样温度序列 Qt的基准样本点与参考温度序列的基准参考点对准，实现采样温度序列 Qt与参考温度序列的对齐。

S408：计算采样温度序列 Qt和参考温度序列之间的匹配度；

具体地，星务计算机100从采样温度序列Qt的基准样本点开始，依序选取n个采样温度值；从参考温度序列的基准参考点开始，依序选取n个参考温度值。然后根据以下公式1计算采样温度序列Qt和参考温度序列之间的匹配度：

（公式1）

R表示对齐后的采样温度序列与参考温度序列之间的匹配度；

表示对齐后的采样温度序列中从基准采样本点开始的连续n个样本点；以及

表示对齐后的参考温度序列中从基准参考点开始的连续n个样本点。

S4010：当计算的匹配度R大于或等于预定的匹配度阈值时，则不对第一电源311进行调节。当计算的匹配度R小于该匹配度阈值时，星务计算机100控制PWM模块320对第一电源311进行调节。

具体地，如果匹配度R大于或等于预定的匹配度阈值，则说明目前采样温度序列 Qt中的采样温度值与预设的参考温度序列 Qr的参考温度值的分布比较一致，说明第一电源311供电的输出功率是比较适宜的。

如果匹配度R小于预定的匹配度阈值，则说明目前采样温度序列 Qt中的采样温度值与预设的参考温度序列 Qr的参考温度值的分布存在较大偏差，因此星务计算机100通过控制PWM模块320对第一电源311进行调节。

从而通过这种方式，能够有效地控制第一电源311以恰当的功率向第一火工品410提供电力。使得第一火工品410的温度能够以合适的频率在上限阈值和下限阈值之间变化。

此外，星务计算机100控制PWM模块320对第一电源311进行调节的步骤（S408）还包括：

星务计算机100例如可以通过傅里叶变换等方式提取采样温度序列Qt的频率特征以及参考温度序列Qr的；

当采样温度序列 Qt的频率特征大于参考温度序列 Qr的时，星务计算机100控制PWM模块320减小第一电源311的输出功率，或者当采样温度序列 Qt的频率特征小于参考温度序列 Qr的时，星务计算机100控制PWM模块320增加第一电源311的输出功率。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种火工品温度控制系统，其特征在于，包括：

温度传感器，所述温度传感器被配置于火工品内，用于采集所述火工品的温度数据；

控制终端，所述控制终端与所述温度传感器连接，并且配置用于执行以下操作：

导通所述火工品的正线，同时启动太阳能帆板解锁线程和火工品温度控制线程；

判定所述火工品的温度是否在预设的上限阈值和下限阈值之间；

根据判定结果，所述控制终端通过所述火工品温度控制线程控制所述火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定，其中

根据判定结果，所述控制终端通过所述火工品温度控制线程控制所述火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间的操作，包括：

利用所述温度传感器在第一周期内反复对所述火工品进行温度采样，并获取与所述火工品对应的采样温度序列；

获取预先设置的参考温度序列，其中所述参考温度序列的温度值在所述上限阈值和所述下限阈值之间变化；

将所述采样温度序列和所述参考温度序列对齐；

计算所述采样温度序列和所述参考温度序列之间的匹配度；

在所述采样温度序列和所述参考温度序列之间的匹配度大于或等于预设的匹配度阈值的情况下，则不对所述火工品的温度进行调节；以及

在所述采样温度序列和所述参考温度序列之间的匹配度小于预设的匹配度阈值的情况下，对所述火工品的温度进行调节，从而控制所述火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制终端判定火工品温度控制是否使能，如果判定所述火工品温度控制使能为是，从而对所述火工品的温度进行控制。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述火工品设置有所述火工品温度控制的标志符，所述控制终端通过控制所述标志符，确定所述火工品温度控制是否使能，所述标志符初始值为否。

4.根据权利要求2或3所述的控制系统，其特征在于，所述控制终端通过反复判定太阳能帆板是否解锁成功，以及是否已经达到了预先设置的解锁时间阈值，从而在所述太阳能帆板解锁成功或者解锁操作达到预先设置的解锁时间阈值的情况下，将所述火工品温度控制禁能，不再对所述火工品的温度进行控制。

5.一种火工品温度控制方法，其特征在于，每个火工品均配置温度传感器，配置用于采集所述火工品的温度数据；

通过控制终端导通所述火工品的正线，同时启动太阳能帆板解锁线程和火工品温度控制线程；

判定所述火工品的温度是否在预设的上限阈值和下限阈值之间；

根据判定结果，所述控制终端通过所述火工品温度控制线程控制所述火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间，从而保持温度值的稳定，其中

根据判定结果，所述控制终端通过所述火工品温度控制线程控制所述火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间的操作，包括：

利用所述温度传感器在第一周期内反复对所述火工品进行温度采样，并获取与所述火工品对应的采样温度序列；

获取预先设置的参考温度序列，其中所述参考温度序列的温度值在所述上限阈值和所述下限阈值之间变化；

将所述采样温度序列和所述参考温度序列对齐；

计算所述采样温度序列和所述参考温度序列之间的匹配度；

在所述采样温度序列和所述参考温度序列之间的匹配度大于或等于预设的匹配度阈值的情况下，则不对所述火工品的温度进行调节；以及

在所述采样温度序列和所述参考温度序列之间的匹配度小于预设的匹配度阈值的情况下，对所述火工品的温度进行调节，从而控制所述火工品的温度在预设的上限阈值和下限阈值之间。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制终端判定火工品温度控制是否使能，如果判定为所述火工品温度控制使能，则对所述火工品的温度进行控制。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述火工品设置有所述火工品温度控制的标志符，所述控制终端通过控制所述标志符，确定所述火工品温度控制是否使能，所述标志符初始值为否。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，如果火工品的温度值低于预先设置的下限阈值，则向所述火工品供电，以使所述火工品的温度升高；如果所述火工品的温度高于预先设置的上限阈值，则停止向所述火工品供电，以使所述火工品的温度下降。

9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，通过所述太阳能帆板解锁线程反复判定太阳能帆板是否解锁成功以及是否已经达到了预先设置的解锁时间阈值；从而在所述太阳能帆板解锁成功或者解锁操作达到预先设置的解锁时间阈值的情况下，将所述火工品温度控制禁能，不再对所述火工品的温度进行控制。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，通过将所述标志符改为否，停止向所述火工品供电，结束所述太阳能帆板解锁线程。

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