一种基于功率均衡的航天器自主热控方法与流程

[0001]
本发明涉及航天器控制技术领域，特别涉及一种基于功率均衡的航天器自主热控方法。


背景技术：

[0002]
为适应复杂的空间环境，航天器一般包括热控系统以保证设备工作在合理的温度范围。除设备涂层、预埋热管等措施外，使用加热器将电能转换成热能在设备温度低时为其加热是一种常见的主动热控措施。加热器管理控制技术是影响航天器热控效果的关键因素之一。
[0003]
在现有技术中，cn201711250499.1号专利涉及一种航天器热控管理系统，所述航天器热控管理系统包括：多个控制单机，根据航天器的热控需求将所述多个控制单机配置在所述航天器的各个区域，用于实现所述航天器的各个区域的热控制；数据管理计算机，经由总线与所述多个控制单机连接，所述数据管理计算机用于实现对所述多个控制单机的控制以及所述多个控制单机之间的信息交互。上述发明对航天器热控设计进行全局考虑，统一配置热控资源，提高了热控效率。cn201811492069.5号专利提出一种航天器，包括一种温度控制系统，该温度控制系统包括：至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器中的每个温度传感器安装在被测量设备的一个测温点上，测量所述测温点的温度数据，所述被测量设备包括多个位于其他位置的目标温度控制点；加热系统，所述加热系统在通电状态下对所述被测量设备产生附加温度场；温度控制单元，所述温度控制单元在所述被测量设备工作状态下：接收所述至少一个温度传感器测得的所述至少一个测温点温度数据；基于预先存储的所述被测量设备在预设工作状态下的温度场模型，判断所述多个位于其他位置的目标温度控制点的温度；控制加热系统对所述被测量设备加热，调控所述目标温度控制点温度。
[0004]
上述方法主要存在以下问题：
[0005]
以上方法可以解决单个加热回路自主控制和航天器热控管理设备布局通信的问题，但缺少对航天器所有加热回路热控时序的设计，没有考虑航天器热控对所消耗功率的影响。在某些包含较多热控回路的航天器中，可能出现热控加热功率峰值会对供电分系统提出更高的能力要求。


技术实现要素：

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为解决现有技术中的问题，本发明提出了一种基于功率均衡的航天器自主热控方法，本发明包括以下步骤：
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步骤一、在航天器需要进行加热控温的部位，设置若干不同的独立加热控温回路；
[0008]
步骤二、按航天器工况需求的不同，设置不同的热控模式；
[0009]
步骤三、在一个控温周期内，分若干个时间片对当前热控模式下所有使能的控温回路进行循环控温，每个时间片内仅对一部分使能的控温回路进行控温。
[0010]
进一步的，所述控温回路包括测量目标温度的若干个热敏电阻、对目标进行加热的加热器及其开关；每个所述控温回路可独立进行加热控温，并可被禁止控温或使能控温。
[0011]
进一步的，所述步骤二还包括设置每个热控模式下所有控温回路的使能禁止和控温阈值参数。
[0012]
进一步的，所述步骤二还包括：将热控总功率超过供电峰值功率的热控模式分成不同的子模式；每个子模式内使能的控温回路中的加热器的总功率不超过所述峰值功率，所有子模式下使能的控温回路覆盖了该热控模式下所需控温的控温回路。
[0013]
进一步的，同一个控温回路可以在不同的子模式下使能。
[0014]
进一步的，热控模式下的每个子模式周期性切换，不同的子模式中，控温回路的使能状态以及加热器的开关状态不同，控温阈值相同。
[0015]
进一步的，每个所述子模式仅使能一部分当前热控模式下需要控制的控温回路。
[0016]
进一步的，所述步骤三中的所述控温包括：
[0017]
(1)测量目标温度，并将所述目标温度与所述控温阈值进行比较；
[0018]
(2)当所述目标温度低于所述控温阈值的下限，且连续达到规定次数时，闭合所述加热器开关对所述目标进行加热；当所述目标温度高于所述控温阈值的上限，且连续达到规定次数时，断开所述加热器。
[0019]
进一步的，在默认情况下，所述控温回路的加热器处于断开状态。
[0020]
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
[0021]
1、采用本发明的热控方法，航天器中加热器的功率波动小，有利于稳定系统供电电压，减少电压波动给电子设备带来的风险；
[0022]
2、本发明的航天器的控温回路可单独控制，并进行参数设置，能够适应不同热控模式的灵活切换；
[0023]
3、本发明中航天器的所有控温回路的加热器的总功率峰值可控，降低了热控加热功率对供电峰值功率的要求。
附图说明
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图1为本发明实施例提供的控温回路的控温工作流程图；
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图2为本发明实施例提供的热控子模式切换流程图；
[0026]
图3为本发明实施例提供的热控子模式设置示意图；
具体实施方式
[0027]
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
[0028]
本发明提出的一种基于功率均衡的航天器自主热控方法，在航天器需要进行加热控温的部位，根据区域、加热功率、加热时间特性设置不同的独立加热控温回路，每个控温回路可独立进行自主加热控温和参数设置；在一个控制周期内，分成若干个时间片对回路进行循环控温，每个时间片对一部分控温回路进行控温。根据工况，分为不同的热控模式，
对控温回路进行参数设置。当功率受限时，在热控模式内进行周期性热控子模式控制。所有控温回路的控制流程图、热控子模式的控制工作流程图分别如图1、图2所示，控温回路的热控子模式设置示意图如图3所示。具体实施如下：
[0029]
在航天器需要进行加热控温的部位设置主备热敏电阻、具有一定功率的加热器及其开关，构成独立的控温回路，共8路。每个控温回路可以独立进行控温，控温阈值可设置，并可被禁止控温或使能控温。每次控温回路温度连续高于上限30s内应进行加热器断开控制，每次控制加热器开关前应多次采集温度阈值，以防止可能出现的野值的影响。航天器热控总功率应控制在40w内。每个控温回路加热器功率情况如下表所示：
[0030]
回路功率(w)回路115回路210回路315回路415回路510回路615回路710回路810
[0031]
在某种工况下，需要控制航天器8个控温回路中的1、2、3、5、7路，称该工况为热控模式1。根据热控分析，只有控温回路2加热器加电时间可能超过50％，其他控温回路均不会超过50％。将热控模式1分为2个子模式，子模式1包括控温回路1、2、5路使能，这些加热器总功率为35w，子模式2包括控温回路2、3、7路，这些控温回路加热总功率为35w。2个子模式进行周期性循环切换，每次2分钟。进行子模式切换时，需要将控温回路使能状态设置为该子模式下的状态，并且将禁止状态控温回路的加热器断开。
[0032]
根据热控响应时间的要求，设计热控周期8s，并分8个时间片进行分时控制，每个时间片1s，每次控制1路控温回路。如果控温回路自主控温禁止，则不需要进行任何处理。如果采集到的控温回路主份热敏电阻超过了合理的范围，则认为热敏电阻失效，改为使用备份热敏电阻。采集热敏电阻温度超过控温阈值范围，更新超阈值计数，当连续3个控制周期内，热敏电阻的温度都超过控温阈值时，结合当前的开关状态，发送加热器闭合或断开指令。
[0033]
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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