星上加热器精密温控方法与流程

本发明涉及一种温控方法，特别是涉及一种星上加热器精密温控方法。
背景技术：
：星敏感器作为卫星姿轨控系统关键部件，是一种高精度的姿态敏感测量仪器，通过探测不同位置的恒星来确定航天器的姿态，测量精度可以达到秒级精度，成为卫星、空间站等航天器上必备的高精度姿态敏感部件，星敏感器的温度水平对测量精度有重要影响，当星敏支架安装面的环境温度超出20±3℃时，无法保证星敏感器测量精度，由于星敏感器安装在星外，热环境较为恶劣，而现有的常规热控程控无法满足控温要求，为此需要对星敏安装位置进行精密温控设计，从而保证星敏感器的测量精度。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种星上加热器精密温控方法，其能解决了卫星星敏感器高精度温控要求，本发明满足了星敏支架安装面的控温范围为20±3℃，且温度变化率小于0.5℃/30分钟的指标，保证了星敏感器的测量精度。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种星上加热器精密温控方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤一，采集测温高精度热敏电阻值；步骤二，采用开关加上增量式pi控制算法，获取矩阵指令控制加热器占空比；步骤三，根据占空比对加热器实施控制。优选地，所述步骤一中每10s通过指定采集地址读取高精度热敏电阻原始码，温度传感器采用mf61热敏电阻，处理成12位数据，测温精度±0.1℃。优选地，所述步骤二中每10s计算温度值，和温度设定值比较，若温度偏差值在温度偏差阈值范围外，大于温度偏差阈值的，设置10s内的加热器工作时间等于10s；小于温度偏差阈值的，设置10s内的加热器工作时间等于0s；在温度偏差阈值范围内的，基于增量式pi控制算法得出10s内的加热器工作时间。优选地，所述步骤三中在每10s计算得到加热器工作时间，先开加热器，之后每间隔250s查询待加热器工作时间值，待时间到关加热器。优选地，所述步骤一主要包括以下分步骤：根据采集获得热敏电阻原始码；根据原始码计算获得电压值；根据电压值计算获得电阻值。优选地，所述步骤二主要包括以下分步骤：根据步骤一采集的电阻值计算获得温度值；温度值和温度设定值比较，若温度偏差值在温度偏差阈值范围外，大于温度偏差阈值的，设置10s内的加热器工作时间等于10s，即加热器常开；温度值和温度设定值比较，若温度偏差值在温度偏差阈值范围外，小于温度偏差阈值的，设置10s内的加热器工作时间t(k)等于0s，即加热器常关；温度值和温度设定值比较，在温度偏差阈值范围内的，基于增量式pi控制算法得出10s内的加热器工作时间。优选地，所述步骤三主要包括以下分步骤：首先开加热器；250ms判断加热器工作时间是否到，若时间到则关加热器。本发明的积极进步效果在于：本发明解决了卫星星敏感器高精度温控要求，本发明满足了星敏支架安装面的控温范围为20±3℃，且温度变化率小于0.5℃/30分钟的指标，保证了星敏感器的测量精度。附图说明图1为本发明的精密温控示意图。图2为本发明的精密温控软件框图。具体实施方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。如图1至图2所示，本发明星上加热器精密温控方法采用星敏支架1、高精度热敏电阻2、加热器5、中心计算机6、服务单元8。星上加热器精密温控方法步骤如下：步骤一，采集测温高精度热敏电阻值；主要包括以下分步骤：根据采集获得热敏电阻原始码；根据原始码计算获得电压值；根据电压值计算获得电阻值；步骤二，采用开关加上增量式pi(比例积分)控制算法，获取矩阵指令控制加热器5占空比(10s内的加热器工作时间)；主要包括以下分步骤：根据步骤一采集的电阻值计算获得温度值；温度值和温度设定值比较，若温度偏差值在温度偏差阈值范围外，大于温度偏差阈值的，设置10s内的加热器工作时间等于10s，即加热器常开；温度值和温度设定值比较，若温度偏差值在温度偏差阈值范围外，小于温度偏差阈值的，设置10s内的加热器工作时间t(k)等于0s，即加热器常关；温度值和温度设定值比较，在温度偏差阈值范围内的，基于增量式pi控制算法得出10s内的加热器工作时间；步骤三，根据占空比对加热器实施控制。主要包括以下分步骤：首先开加热器；250ms判断加热器工作时间是否到，若时间到则关加热器；所述步骤一中每10s(秒)通过指定采集地址读取高精度热敏电阻原始码，温度传感器采用mf61热敏电阻，处理成12位数据，测温精度±0.1℃(摄氏度)，并根据公式计算成电阻值。所述步骤二中每10s(秒)计算温度值t(k)，和温度设定值tsp比较，若温度偏差值在温度偏差阈值范围外，大于温度偏差阈值的，设置10s(秒)内的加热器工作时间t(k)等于10s；小于温度偏差阈值的，设置10s(秒)内的加热器工作时间t(k)等于0s；在温度偏差阈值范围内的，基于增量式pi控制算法得出10s内的加热器工作时间t(k)。所述步骤三中在每10s计算得到加热器工作时间t(k)，先开加热器，之后每间隔250s(秒)查询待t(k)值，待时间到关加热器。精密控温算法的具体内容如下：(a)设第k个采样时刻得到的被控点温度值为t(k)；(b)计算温度偏差e(k)＝tsp-t(k)；(c)当|e(k)|＞e时，采用开关控制，即控制器的输出，若e(k)>e，则t(k)＝ts；若e(k)<-e，则t(k)＝0；(d)当|e(k)|＞e时，基于增量式pi控制算法，得到加热器接通的时间t(k)，如下：t(k)-t(k-1)＝[kp*[e(k)-e(k-1)]+ki*e(k)；(e)控制器采用位置式输出，输出前对t(k)进行阈值判断：若t(k)<0,则t(k)＝0；若t(k)>ts，则t(k)＝ts；其中：e(k)、e(k-1)为当前时刻、前个时刻的被控温度与给定值的偏差；u(k)＝tm*0.00244r(k)＝u(k)*10000/(10-u(k))/1000r(k)：当前热敏电阻值，单位千姆；u(k)：热敏电阻两端电压，单位伏；tsp为温度设定值；tm：高精度热敏电阻原始码；t(k)：当前采样周期内的加热器工作时间，计算周期为10s(采样周期内的加热器工作时间采用加热器先开后关1次开关实现)。表1输入和输出变量表输入e(k)、e(k-1)、t(k-1)输出t(k)表2常数表综上所述，本发明解决了卫星星敏感器高精度温控要求，本发明满足了星敏支架安装面的控温范围为20±3℃，且温度变化率小于0.5℃/30分钟的指标，保证了星敏感器的测量精度。以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12