[發明專利]大型航天器天線性能測試的吸波外熱流模擬系統控溫方法

有效

• 申請號: 201610576346.5
• 申請日: 2016-07-20
• 公開（公告）號: CN106647873B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 廖韜;安萬慶;張皓;文晶;朱琳;張曉麗;謝吉慧
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G05D23/32
• 分類號: G05D23/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.針對用于航天器大型微波天線的在地面進行無線測試真空熱試驗用的吸波外熱流模擬系統的溫度控制方法，包括以下步驟：

使用薄膜加熱器對吸波材料和大型微波天線的表面溫度進行分區控制，同一控制區內，多個薄膜加熱器對應一個溫度測點；

采集吸波材料表面的溫度與大型微波天線的表面溫度；

每個控制區內相應的薄膜加熱器控制方法為：

根據吸波材料表面溫度與天線的熱傳遞關系建立吸波材料表面溫度-天線表面到達熱流之間的穩態與動態模型，并進行多次模擬試驗對模型進行修正；

經吸波材料表面溫度-天線表面到達熱流之間的穩態與動態模型計算出天線表面達到設定的到達熱流時的吸波材料表面的溫度；

經比例-積分-微分(PID)環節比較吸波材料表面溫度與設定溫度之間的偏差，獲取偏差量，對所述偏差量進行PID運算和處理，得到相應控制量，控制量為加熱器所應輸出功率的1/4次方；

將所得控制量輸入薄膜加熱器電流-功率模型，得出薄膜加熱器的穩態工作于該功率下所對應的電流值；

以該電流值驅動程控電源給薄膜加熱器供電，控制吸波材料的表面溫度。

2.如權利要求1所述的方法，其中，PID算法的比例、積分、微分參數是通過擬合吸波材料表面若干溫度點整定出的參數值，從而建立比例、積分、微分值與溫度函數關系得出的。

3.如權利要求1所述的方法，其中，通過模糊控制建立吸波箱加熱系統啟動階段的控制方法來減少設定溫度發生變化時控溫算法的平衡時間。

4.如權利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述控制方法所采用的目標溫度曲線分為兩個階段，第一階段是在當前溫度與最終控制目標溫度差值較大時，設定目標值按恒定速率上升/下降，并按照設定啟動電流，第一階段使用吸波材料表面溫度作為控制系統的最終控制目標溫度；第二階段是在當前溫度與最終控制目標溫度差值較小時，設定目標值為一上升/下降速率按指數衰減的曲線，其用下式表示：

y＝r-yt+yt*[1-exp(-t/T)]

式中，y為第二階段的設定目標值，r為最終控制目標溫度；yt表示進入第二階段時實際溫度與最終控制目標溫度的差值；t為第二階段進行時間，T為時間常數，第二階段使用天線表面溫度作為控制系統的最終控制目標溫度，第二階段的設定目標值通過吸波材料表面溫度-天線表面到達熱流之間穩態與動態模型計算得到。

5.如權利要求1-3任一項所述的方法，其中，所述的PID環節計算偏差采用的吸波材料表面溫度是指，通過神經網絡建立控制系統模型，根據當前及歷史的溫度值與電流值預測得出的下一采樣周期的吸波材料表面溫度，神經網絡模型使用三層前向神經網絡讀取控制系統歷史溫度數據、電流數據進行離線與在線訓練，建立模型，實現試件溫度預測。