一种微小卫星反射镜精密控温系统及其控温方法与流程

1.本发明属于光学遥感卫星热控制领域，具体涉及一种微小卫星反射镜精密控温系统及其控温方法。


背景技术：

2.随着空间遥感技术的不断提升，微小卫星等到了快速发展，微小卫星中的光学组件对温度的控制要求更加严格，尤其反射镜组件，常规控温方法采用背部粘贴加热器与测温传感器，与配电热控管理单元组成控温系统。微小卫星反射镜组件结构紧凑，背部轻量化设计，热控单元无任何安装位置，这对于热控一个重大的考验。微小卫星反射镜热惯性小，对环境热流变换敏感，以往的开关、比例等控制策略不能满足反射镜精密控温要求，因此热控技术已成为微小卫星发展的关键技术之一。


技术实现要素：

3.本发明提供一种微小卫星反射镜精密控温系统及其控温方法，用以解决批产微小卫星光学反射镜组件在结构紧凑、轻量化设计情况下的精密控温技术问题。
4.本发明通过以下技术方案实现：
5.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述控温系统包括加热单元1、测温传感器2与控制器5；所述加热单元1安装于反射镜组件的支撑结构4上，所述测温传感器2安装于反射镜组件3的背部与加热单元1相邻，所述加热单元1与测温传感器2均与控制器5相连接。
6.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述加热单元1为隔热石墨发热器；
7.所述测温传感器2为高精密度热敏电阻。
8.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述加热单元1，用于对发射镜进行辐射加热；
9.所述测温传感器2，用于精度测温，保证其高于控温精度；
10.所述控制器5，用于测温单元数据采集与加热单元供电管理。
11.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述隔热石墨发热器为柔性，采用聚酰亚胺亚敏胶带安装于的反射镜组件背部或侧面的其他任何结构组件上，通过石墨烯发热面对发射镜进行辐射加热。
12.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，所述控温方法具体包括以下步骤：
13.步骤1：根据每个控温回路设定的控温上限t
max
与下限t
min
；
14.步骤2：将采集温度tn与控温目标值tm对比进行判断；
15.步骤3：若测量温度小于控温目标值且温度不升高，即tn＜tm，则进行步骤4；
16.步骤4：加热时间增加，否则维持加热时间不变；
17.步骤5：若测量温度大于或等于控温目标值且温度不降低，即tn≥tm，则进行步骤6；
18.步骤6：加热时间减少，否则维持加热时间不变；
19.步骤7：循环进行步骤2-6直至完成整个控温周期与温度采集周期。
20.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，所述控温周期为t，将控温周期内的加热时间分为n份，最小可分辨加热时间为t/n，采用了离散均匀的加热方式，将控温加热时间均匀分布在整个控温周期内。
21.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，所述步骤2-6的方法使被控温度控制在(t
min
+t
max
)/2
±
0.1℃，保持位被控制部件在单时间内的输入功率和耗散功率相对平衡。
22.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，采用了离散均匀的加热方式具体为，当控温周期内加热时间为x时，在第x+1时进行1s控温加热；
23.当控温周期内加热时间为y时，在第y-1与y+1时分别进行1s控温加热；
24.当控温周期内加热时间为z时，在第z-2、z-1、z时分别进行1s控温加热。
25.一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
26.存储器，用于存放计算机程序；
27.处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的方法步骤。
28.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的方法步骤。
29.本发明的有益效果是：
30.本发明采取根据温度偏差大小及温度趋势按比例调节加热功率的控温方式，使被控温度控制在目标温度附近，保持被控制反射镜组件在单位时间内的输入功率和耗散功率相对平衡。
31.本发明应用于微小卫星反射镜控温，能够完成微型热控系统设计与实施，此热控系统质量小、原理简单、适应性强、易实施操作。为使反射镜组件适应复杂的热流环境。
32.本发明提出趋势控温方法，此方控温精度高、超调小、抗环境影响能力强，可实现反射镜组件
±
0.1℃精密温度控制。
附图说明
33.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图对本发明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，本领域普通技术人员在没有做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。
35.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述控温系统包括加热单元1、测温传感器2与控制器5；所述加热单元1安装于反射镜组件的支撑结构4上，所述测温传感器2安装于反射镜组件3的背部与加热单元1相邻，所述加热单元1与测温传感器2均与控制器5相连接。加热单元与测温传感器是相对朝向关系。
36.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述加热单元1为隔热石墨发热器；
37.是通过在多层隔热组件表面粘贴电加热器，加热器外表面覆盖石墨烯膜，使石墨烯面发热均匀，另一面为隔离加热器与其他组件换热；
38.所述测温传感器2为高精密度热敏电阻。
39.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述加热单元1，用于对发射镜进行辐射加热；
40.所述测温传感器2，用于精度测温，保证其高于控温精度；
41.对热敏电阻进行单独标定，使测温精度远高于控温精度；
42.所述控制器5，用于测温单元数据采集与加热单元供电管理。
43.一种微小卫星反射镜精密控温系统，所述隔热石墨发热器为柔性，采用聚酰亚胺亚敏胶带安装于的反射镜组件背部或侧面的其他任何结构组件上，通过石墨烯发热面对发射镜进行辐射加热。
44.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，所述控温方法具体包括以下步骤：
45.步骤1：根据每个控温回路设定的控温上限t
max
与下限t
min
；
46.步骤2：将采集温度tn与控温目标值tm对比进行判断；
47.步骤3：若测量温度小于控温目标值且温度不升高，即tn＜tm，则进行步骤4；
48.步骤4：加热时间增加，否则维持加热时间不变；
49.步骤5：若测量温度大于或等于且控温目标值且温度不降低，即tn≥tm，则进行步骤6；
50.步骤6：加热时间减少，否则维持加热时间不变；
51.步骤7：循环进行步骤2-6直至完成整个控温周期与温度采集周期采集周期是温度采集时间间隔，控温周期是控制器判断温度值的时间间隔
52.控温回路的控制参数均可由地面进行调整设置，包括温控回路选择、控制温度上下限(t
min
，t
max
)等。
53.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，所述控温周期为t，将控温周期内的加热时间分为n份，最小可分辨加热时间为t/n，采用了离散均匀的加热方式，将控温加热时间均匀分布在整个控温周期内。
54.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，所述步骤2-6的方法使被控温度控制在(t
min
+t
max
)/2
±
0.1℃，保持位被控制部件在单时间内的输入功率和耗散功率相对平衡。
55.一种微小卫星反射镜精密控温系统的控温方法，采用了离散均匀的加热方式具体为，当控温周期内加热时间为x时，在第x+1时进行1s控温加热；
56.当控温周期内加热时间为y时，在第y-1与y+1时分别进行1s控温加热；
57.当控温周期内加热时间为z时，在第z-2、z-1、z时分别进行1s控温加热。
58.控温周期设定为4s，其中加热时间可能为0、1、2、3、4s。当反射镜温度小于控温门限中间值且温度不升高，则加热时间加1s(等于4时不加)，否则维持加热时间不变；当反射镜温度大于或等于控温门限的中间值且温度不降低，则加热时间减1s(等于0时不减)，否则维持加热时间不变。
59.加热时间采用了离散均匀的加热方式，将控温加热时间均匀分布在整个控温周期
内。
60.当控温周期内加热时间为1s时，在第2s时进行1s控温加热。
61.当控温周期内加热时间为2s时，在第1s、3s时分别进行1s控温加热。
62.当控温周期内加热时间为3s时，在第1s、2s、3s时分别进行1s控温加热。
63.一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
64.存储器，用于存放计算机程序；
65.处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的方法步骤。
66.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的方法步骤。
67.所述测温传感器选用高精度热敏电阻2，并对热敏电阻在进行标定，热敏电阻2安装于反射镜组件3的背部。
68.所述加热单元为隔热石墨发热器1，通过在多层隔热组件表面粘贴电加热器，加热器外表面覆盖三层石墨烯片，使石墨烯面发热均匀，另一面为隔离加热器与其他组件换热。隔热石墨发热器1为柔性，易于安装于的反射镜组件支撑结构组件上4，通过石墨烯发热面对发射镜进行辐射加热。
69.所述控制器连接隔热石墨发热器与测温热敏电阻，分析对比温度数据采集值大小与升降趋势，结合控制算法设定石墨发热器加热时间，实现发射镜组件闭环温度控制。