[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

本發明公開了一種用于大型航天器微波天線真空熱試驗中進行天線性能測試的吸波外熱流模擬系統的控溫方法，它以吸波箱內部劈尖表面溫度為控制對象，以吸波箱外表面的薄膜加熱器做為加熱器，實現對安置在吸波箱內部天線的溫度控制，該方法在多級PID算法的基礎上，通過建立吸波材料表面溫度?天線表面到達熱流的穩態與動態模型整定不同溫度下比例、積分、微分參數；分段給定算法目標曲線；采用模糊控制算法提高控制對象的平衡速度；引入神經網絡模型預報試件表面溫度。本發明實現了大型航天器微波天線熱試驗中天線溫度的均勻、高效率及高精度控制，適用于大型微波天線真空熱試驗，提高試驗測試有效性和覆蓋性，也可適用于配備大型微波天線的航天器真空熱試驗。

技術領域

本發明屬于航天器大型微波天線地面真空熱試驗領域，具體來說，本發明涉及一種用于航天器大型微波天線在地面進行真空熱試驗所用的吸波外熱流熱模擬系統控溫方法，用于提高模擬天線在軌外熱流時的控溫精度與效率。

背景技術

航天器真空熱試驗是在規定的真空與熱循環條件下驗證航天器各種性能與功能的試驗。它是航天器正樣研制階段多項環境模擬試驗中的重要試驗之一。試驗的主要目的是使航天器在真空與熱循環條件下暴露航天器的材料和制造工藝缺陷、排除早期失效，從而大大提高了航天器在軌運行的可靠性。

在航天器熱真空試驗中，除了要模擬真空、低溫條件，及對航天器上組件的溫度進行控制外，還需要進行航天器性能綜合測試，測試項目的覆蓋性對于提高航天器研制質量，確保任務成功非常必要。

無線測試是指采用吸波材料來替代負載，與有線測試相比，無線測試更具有優勢。測試狀態真實，在測試時，通過可用于熱真空試驗的吸波材料吸收微波載荷天線陣面輻射發出的電磁波，不需破壞微波載荷天線的電纜連接狀態，與在軌狀態較一致；測試配套裝備簡單，在測試時，不再需要插拔上千束的電纜，只需要配套吸波裝置即可；通用性強，吸波材料模塊化的設計思路，可適應各種微波載荷的測試，不需要做額外的電纜配套工作。

吸波外熱流模擬系統可推廣到所有微波類載荷試驗測試中，具有廣闊的應用前景，對于提高航天器真空熱試驗技術水平，提高整星及分系統熱試驗測試的全面性及覆蓋性具有重要意義。參見中國專利201610565163.3的用于大型平面微波天線真空熱試驗的吸波外熱流模擬系統，該系統的控溫是一個分級控制系統，通過控制吸波材料表面的溫度，間接控制天線表面溫度。

現有溫度控制方法，采用的是固定參數PID算法，目前該方法存在如下問題：

(1)由于在不同溫度下控制器與吸波材料特性不同，且吸波材料熱容較大，因此使用固定參數的控制算法會造成控制超調、震蕩。

(2)由于吸波外熱流模擬系統是一個分級控制系統，控制系統是通過實際控制對象與控制目標之間達到熱平衡，來實現對控制目標的溫度控制，這個過程具有較大的時滯性，且在控制過程中兩者存在一定的溫差。為了避免控制目標出現超調，采用現有的溫度控制方法只能通過人工預判兩者之間的溫差，根據預判的溫差設置一個安全的目標溫度，當實際控制對象達到設定的目標溫度后，再根據此時實際控制對象與控制目標之間的溫差調整下一步的控制目標溫度

(3)在試驗過程中溫度控制效率低，時間長。

綜上所述，目前溫度控制方法控制品質較低。為滿足試驗要求，避免出現超調、震蕩，需要試驗人員根據經驗對控制程序參數進行實時手動調節。導致試驗質量不能從根本上得到保證。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種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，以克服現有技術中的缺陷與不足。使其具備目標溫度控制無超調，提高溫度控制系統的控溫效率。

為實現上述目標，本發明提供如下技術方案：

本發明提出的一種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：