阅读说明：本技术 一种空间光学遥感器的主动热控装置及方法 (Active thermal control device and method of space optical remote sensor ) 是由 关海南 何云丰 闫得杰 吴凡路 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种空间光学遥感器的主动热控装置,包括主镜组件、次镜组件、三镜组件,主镜热控组件,所述主镜热控组件包括内环控制组件和外环控制组件；所述外环控制组件包括依次环形连接的第一控制器、第二控制器、加热片、主镜支撑结构、主镜、第一测温器；所述内环控制组件包括所述第二控制器、所述加热片、所述主镜支撑、和第二测温器,所述第二测温器一端设置在第一控制器和第二控制器之间,另一端设置在所述主镜和所述主镜支撑之间。本发明采用双闭环对光学遥感器的温度进行控制,使得控制器对光学遥感器的温度控制更加精确。进而可以保证光学遥感器的成像焦面位置变化更小,使得其成像质量更好。(The invention provides an active thermal control device of a space optical remote sensor, which comprises a primary mirror assembly, a secondary mirror assembly, a three-mirror assembly and a primary mirror thermal control assembly, wherein the primary mirror thermal control assembly comprises an inner ring control assembly and an outer ring control assembly; the outer ring control assembly comprises a first controller, a second controller, a heating plate, a main mirror supporting structure, a main mirror and a first temperature detector which are sequentially connected in a ring shape; the inner ring control assembly comprises a second controller, a heating plate, a main mirror support and a second temperature detector, wherein one end of the second temperature detector is arranged between the first controller and the second controller, and the other end of the second temperature detector is arranged between the main mirror and the main mirror support. The invention adopts the double closed loops to control the temperature of the optical remote sensor, so that the controller can more accurately control the temperature of the optical remote sensor. And then can guarantee that the change of the image focal plane position of the optical remote sensor is smaller, make its image quality better.)

一种空间光学遥感器的主动热控装置及方法

技术领域

本发明涉及空间遥感器领域，更具体而言，涉及一种空间光学遥感器的主动热控装置及方法。

背景技术

空间光学遥感器作为遥感卫星的有效载荷，由于其进入轨道工作后，极易受到空间热沉、太阳辐射以及地球红外辐射等热因素的作用，会产生较大的温差。较大的温差除了对遥感器电子学部分正常工作产生影响，也会产生热扰动影响光学系统成像质量。因此，对遥感器实施热控的优化设计很有必要。目前的热控策略主要分为主动热控和被动热控两种方式，区别在于被动热控在控制过程中被控对象对控温系统无反馈作用，而主动热控可以在遥感器的结构部件上实施控温和测温组件，根据其内外热流的变化进行温度调节，形成闭环控制。

目前的热控方法中，被动热控属于开环控制，通过对光学遥感器进行目标温度设置，并通过对对结构进行合理的热控布局，使得光学遥感器处于要求的温度范围内。其缺点是控制器无法实现对遥感器关键部位温度的实时监测，并且温度只能控制在一定范围内，无法实现高精度的温度控制。主动热控通过使用温度传感器对遥感器关键部位进行温度采集反馈到控制器，控制器对反馈的温度进行解算，发送控制信号至加热片来控制光学遥感器的温度达到稳定的状态，形成了闭环控制。从而使得设备可以正常工作。虽然这种闭环控制可以实时监控遥感器的关键部位的温度，但是单闭环的控制精度并不理想。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种空间光学遥感器的主动热控装置，以解决现有技术中闭环控制精度不理想的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种空间光学遥感器的主动热控方法，该方法温度控制更加精确，光学遥感器的成像焦面位置变化小，成像质量好。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种空间光学遥感器的主动热控装置，包括主镜组件、次镜组件、三镜组件，主镜热控组件，所述主镜热控组件包括内环控制组件和外环控制组件；所述外环控制组件包括依次环形连接的第一控制器、第二控制器、加热片、主镜支撑结构、主镜、第一测温器；所述内环控制组件包括所述第二控制器、所述加热片、所述主镜支撑、和第二测温器，所述第二测温器一端设置在第一控制器和第二控制器之间，另一端设置在所述主镜和所述主镜支撑之间。

另一方面，本发明提供了一种空间光学遥感器的主动热控方法，使用所述的空间光学遥感器的主动热控装置，其方法包括：

S1:目标温度输入至第一控制器，当在加热片和主镜支撑机构之间有第一热扰动时，第二控制器通过接受第二测温器反馈的数据判断是否对主镜支撑组件进行温度控制,从而实现内环控制；

S2:当在主镜支撑机构和主镜之间有第二热扰动时，主镜的温度通过第一测温器反馈至第一控制器，并通过第二控制器传至加热片，从而实现外环控制。

进一步的，所述步骤S1中第二控制器通过接受第二测温器反馈的数据判断是否对主镜支撑组件进行温度控制,从而实现内环控制的具体步骤为：

S11:当第二测温器的反馈温度高于目标温度时，第二控制器控制加热片不加热；

S12:当第二测温器的反馈温度低于目标温度时，第二控制器通过加热片对主镜支撑结构加热。

进一步的，所述步骤S2中通过第一测温器反馈至第一控制器，并通过第二控制器传至加热片，从而实现外环控制的具体步骤为：

S21:当第一测温器的温度低于目标温度时，第二控制器通过加热片对主镜支撑机构加热；

S22:当第一测温器的温度高于目标温度时，第二控制器控制加热片不加热。

本发明的有益效果在于：本发明采用双闭环控制，通过该种控制策略，第一热扰动被抑制两次，第二热扰动被抑制一次；内环带宽大，响应快；外环响应慢；通过对第一控制器和第二控制器分开进行控制，先控制内环，并且内环调整完，再对外环进行控制，控制参数易于调整，对控制精度更加准确，保证遥感器成像质量更好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的主动热控策略图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

实施例1：

对空间光学遥感器的光学成像系统进行分析发现，影响其焦面位置的光学组件包括主镜组件、次镜组件以及三镜组件，并且主镜组件对焦面位置的影响最大，三镜组件对焦面位置的影响最小。由于主镜是遥感器的光学成像系统中的关键组件，因此应对主镜组件实施双闭环控制。同时，为了避免次镜及三镜组件的温度超调，保证遥感器的成像质量，次镜和三镜组件的温度要随着主镜组件的温度进行调整，使得光学组件整体达到温度平衡。

本实施例中的一种空间光学遥感器的主动热控装置，包括主镜组件、次镜组件、三镜组件，主镜热控组件，所述主镜热控组件包括内环控制组件和外环控制组件；所述外环控制组件包括依次环形连接的第一控制器、第二控制器、加热片、主镜支撑结构、主镜、第一测温器；所述内环控制组件包括所述第二控制器、所述加热片、所述主镜支撑、和第二测温器，所述第二测温器一端设置在第一控制器和第二控制器之间，另一端设置在所述主镜和所述主镜支撑之间。

实施例2：

一种空间光学遥感器的主动热控方法，使用所述的空间光学遥感器的主动热控控制装置，其方法包括：

S1:目标温度输入至第一控制器，当在加热片和主镜支撑机构之间有第一热扰动时，第二控制器通过接受第二测温器反馈的数据判断是否对主镜支撑组件进行温度控制,从而实现内环控制；

S2:当在主镜支撑机构和主镜之间有第二热扰动时，主镜的温度通过第一测温器反馈至第一控制器，并通过第二控制器传至加热片，从而实现外环控制。

所述步骤S1中第二控制器通过接受第二测温器反馈的数据判断是否对主镜支撑组件进行温度控制,从而实现内环控制的具体步骤为：

S11:当第二测温器的反馈温度高于目标温度时，第二控制器控制加热片不加热；

S12:当第二测温器的反馈温度低于目标温度时，第二控制器通过加热片对主镜支撑结构加热。

所述步骤S2中通过第一测温器反馈至第一控制器，并通过第二控制器传至加热片，从而实现外环控制的具体步骤为：

S21:当第一测温器的温度低于目标温度时，第二控制器通过加热片对主镜支撑机构加热；

S22:当第一测温器的温度高于目标温度时，第二控制器控制加热片不加热。

本发明中的内环和外环的控制优先级为先进行内环控制，后进行外环控制，这样控制参数易于调整，并且控制精度更加准确。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。