[發明專利]一種衛星功率控溫方法

有效

• 申請號: 202010125481.4
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111338404B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 盧威;陳忠貴;鄭晉軍;龐波;李露銘;范含林;張葆森;楊聰偉
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G05D23/32
• 分類號: G05D23/32
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

本發明公開了一種通過地面發送指令使能功率控溫功能，衛星自主進行周期性的功率控溫管理，星上計算機首先設置功率控溫目標值，然后統計所有納入管理對象的主動熱控制機構在t_x時刻的開啟或關閉狀態，并獲得所有加電開啟的熱控制機構的功率、控溫閾值上下限及控溫點溫度，令在t_x時刻第i路開啟的熱控制機構的功率為Q_i，統計在t_x時刻處于開啟狀態的m路熱控制機構的熱控功率總和后，將與功率控溫目標值進行對比；根據對比結果開啟或關閉主動熱控制機構，使得熱控功率總和與功率控溫目標值盡可能相等；因此，本發明解決了衛星熱控總功率長期大范圍波動的問題，且能夠降低衛星熱控制系統整體能源消耗，以滿足低能耗熱控技術發展需求。

技術領域

本發明屬于衛星總體設計、熱控制及電源技術領域，具體涉及一種對衛星進行功率控溫 的方法。

背景技術

衛星熱控技術是通過控制熱量交換的方式來達到控制溫度的目的。主動熱控制技術是一 個閉環控制技術，其在控制過程中，被控制對象的溫度可反饋到熱控制機構上。在此類熱控 制系統中通常具有溫度敏感器、控制器和執行器。無論是以可控熱管、電加熱器還是熱開關 作為熱控制機構，在一個常見的熱控制系統控制過程中，它們均以溫度為控制目標，以滿足 不同的溫度要求。隨著航天技術的發展，先進低能耗熱控技術被廣泛需求。基于此背景，以 往僅僅以滿足不同對象溫度要求的控制方法不能適應新的發展需求。

隨著衛星任務越來越復雜，星上設備對溫度的要求越來越高，隨之帶來主動控溫的能源 消耗越來越多。例如，世界各國衛星的規模越來越大，常用于衛星的主動電加熱器控溫回路 的總路數在不斷增加，電加熱功率也在增加。由于現有衛星上的各路熱控制機構均以被控對 象的溫度為唯一參數進行獨立控制，而沒有在更高層面對所有熱控制機構進行統籌管理，因 此易導致在某時刻發生多路熱控制機構同時開啟或同時關閉的現象，最終導致衛星熱控實時 功率消耗在時間上呈現“雜亂無章”、功率曲線形成明顯“波峰-波谷”、造成衛星總功率出現 較大波動。多年衛星研制及運行經驗表明，衛星總功率波動主要是由于熱控制機構控溫“不 協調”的控制引起，其中電加熱器占據了很大比例。衛星電源系統設計時，需要考慮整星的 最大功率情況，熱控功率的波動可能造成電源系統過設計或欠設計等誤差較大情況發生。此 外，熱控功率的不穩定也不利于供配電設備的穩定運行。

衛星載荷功率比是衡量衛星平臺設計能力的技術指標之一，在提高整星供電能力的同時， 需要盡量降低衛星平臺功率消耗，提高衛星平臺的承載能力。在上述背景下，先進低能耗熱 控技術對于提升衛星平臺能力具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種衛星功率控溫方法，在主動熱控制方法基礎上由溫度一元 參數控溫改為以“熱控總功率”和“被控對象溫度”為二元目標參數控溫，解決了衛星熱控 總功率長期大范圍波動的問題，且能夠降低衛星熱控制系統整體能源消耗，以滿足低能耗熱 控技術發展需求。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種衛星功率控溫方法，通過地面發送指令使能功率控溫功能，衛星自主進行周期性的 功率控溫管理，具體步驟如下：

令管理周期順序為：第一個周期為t₁周期，第二周期為t₂周期，以此類推，第x個周期為 t_x周期，x＝1,2…；

步驟1，設置功率控溫目標值Γ；

步驟2，星上計算機統計所有納入管理對象的主動熱控制機構在t_x時刻的開啟或關閉狀態， 并獲得所有加電開啟的熱控制機構的功率、控溫閾值上下限及控溫點溫度，令在t_x時刻第i路 開啟的熱控制機構的功率為Q_i，統計在t_x時刻處于開啟狀態的m路熱控制機構的熱控功率總 和后，將與功率控溫目標值Γ進行對比：