卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法和系统，包括：步骤1：利用控温目标计算公式计算得出一系列阶梯控温目标值与执行时间间隔；步骤2：将阶梯控温目标值写入工况配置文件，将执行时间间隔转换为绝对执行时间并同工况配置文件路径一起写入工况列表配置文件；步骤3：通过试验控制软件加载工况列表配置文件并按文件中的执行时间定时读取工况配置文件内容，将工况配置文件内的阶梯控温目标值作为试验外热流的闭环调整值，实现卫星太阳电池阵在热真空试验中按要求速率快速升温并由快速升温平稳过渡至极高温平衡状态。本发明专利技术升温超调量极小，避免卫星太阳电池阵温度高出试验要求以致造成卫星太阳电池板损坏的风险。板损坏的风险。板损坏的风险。

【技术实现步骤摘要】
卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及工况控制
，具体地，涉及一种卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法和系统。

技术介绍

[0002]卫星在发射前卫星太阳电池阵(以下简称电池阵)需要进行热真空试验考核其性能，试验方式主要为在冷黑环境中对电池阵施加外热流，使其快速升降温并在极高温和极低温位置保持平衡一段时间，外热流功率通过将电池阵上各温度测点闭环控制至控温目标进行PID计算得到，在此期间要求电池板以高速升温，又要求全过程不得超过其温度阈值(只略高于极高温控温目标)。试验极低温目标一般在
‑
100℃或以下，快速降温阶段只施加很小外热流，依靠试验的冷背景环境可实现快速降温，降温至极低温附近由于产品温度接近背景温度降温速率放缓，一般也不会有较大的超调。但是在升温阶段，主要依靠红外灯阵辐射的外热流供产品升温，若直接设置最终极高温控温目标，由于升温过程中控温目标与实际温度温差很大，会计算得到极大的灯阵输出功率，而电池阵热容较小，会造成电池板温度较大超调，因此通常需要设定一系列逐步抬升的控温目标，使电池板温度阶梯上升。另一方面，由于试验考核要求，电池阵依然要保持较高的升温速率，但因温度采集周期等影响，一般数十秒调整一次外热流，若在接近极高温控温目标时仍以之前快速升温的速率升温，几十秒即可造成温度的超限，此问题可通过人为逐步减小升温阶梯高度和拉长时间跨度解决，但不同试验要求极高温目标不同，仅凭经验设置阶梯可能会导致速率变化不平稳。
[0003]专利文献CN103914092A(申请号：CN201410105876.2)公开了系统级热真空试验星上设备温度控制方法，该方法主要包括星上设备温度范围的确定方法，星上设备高温温度的确定方法，试验前红外加热笼的制作方法，试验过程中星上设备的开关状态以及工作状态，星上主动控温加热回路启动/停止门限的修改以及回路的控制方法，该方法给出了基于外热流由红外加热笼来进行模拟时，星上设备温度控制的合理有效的方法，使星上设备的变温速率加快，并保证了设备温度不超过其验收级温度范围，既保证星上设备的安全，又有效的达到了剔除卫星潜在早期缺陷的目的。但是该专利并未能解决上述问题。
[0004]综上，需要解决采用简单易行的方法对电池阵热真空试验升温工况进行自动设置，使其既能按试验要求以较快速率升温，又能在接近极高温控温目标时平稳减小升温速率，以极小的超调达到平衡状态。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法和系统。
[0006]根据本专利技术提供的卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法，包括：
[0007]步骤1：利用控温目标计算公式根据试验升温速率及极高温平衡目标要求计算得出一系列阶梯控温目标值与执行时间间隔；
[0008]步骤2：将阶梯控温目标值写入工况配置文件，将执行时间间隔转换为绝对执行时间并同工况配置文件路径一起写入工况列表配置文件；
[0009]步骤3：通过试验控制软件加载工况列表配置文件并按文件中的执行时间定时读取工况配置文件内容，将工况配置文件内的阶梯控温目标值作为试验外热流的闭环调整值，实现卫星太阳电池阵在热真空试验中按要求速率快速升温并由快速升温平稳过渡至极高温平衡状态。
[0010]优选的，在快速升温阶段公式形式为：
[0011][0012]式中，T
n
为各阶梯设置温度目标值；T0为升温阶段初始温度；T
s
为试验要求的快速升温阶段的最终目标值；n为升温阶梯工况序号；t为试验要求的快速升温阶段总时间；t
m
为工况执行时间间隔。
[0013]优选的，在快速升温到极高温平衡的过渡段公式形式为：
[0014][0015][0016]式中，T
n
为各阶梯设置温度目标值；T
s
为试验要求的快速升温阶段的最终目标值；T
M
为试验要求的快速升温阶段的实际值；t0为过渡阶段如继续按快速升温阶段速率所需的到达极高温目标时间；T0为升温阶段初始温度；i、n为升温阶梯工况序号；t为试验要求的快速升温阶段总时间；t
i
为工况执行时间间隔。
[0017]优选的，工况配置文件、工况列表配置文件采用csv格式。
[0018]优选的，控温目标设定精确到0.1℃，快速升温阶段工况执行时间间隔为2分钟，快速升温到极高温平衡过渡阶段的工况执行时间间隔为1分钟，若1分钟内控温目标上升小于0.1℃，则延长工况执行时间间隔。
[0019]根据本专利技术提供的卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制系统，包括：
[0020]模块M1：利用控温目标计算公式根据试验升温速率及极高温平衡目标要求计算得出一系列阶梯控温目标值与执行时间间隔；
[0021]模块M2：将阶梯控温目标值写入工况配置文件，将执行时间间隔转换为绝对执行时间并同工况配置文件路径一起写入工况列表配置文件；
[0022]模块M3：通过试验控制软件加载工况列表配置文件并按文件中的执行时间定时读取工况配置文件内容，将工况配置文件内的阶梯控温目标值作为试验外热流的闭环调整值，实现卫星太阳电池阵在热真空试验中按要求速率快速升温并由快速升温平稳过渡至极高温平衡状态。
[0023]优选的，在快速升温阶段公式形式为：
[0024][0025]式中，T
n
为各阶梯设置温度目标值；T0为升温阶段初始温度；T
s
为试验要求的快速升温阶段的最终目标值；n为升温阶梯工况序号；t为试验要求的快速升温阶段总时间；t
m
为
工况执行时间间隔。
[0026]优选的，在快速升温到极高温平衡的过渡段公式形式为：
[0027][0028][0029]式中，T
n
为各阶梯设置温度目标值；T
s
为试验要求的快速升温阶段的最终目标值；T
M
为试验要求的快速升温阶段的实际值；t0为过渡阶段如继续按快速升温阶段速率所需的到达极高温目标时间；T0为升温阶段初始温度；i、n为升温阶梯工况序号；t为试验要求的快速升温阶段总时间；t
i
为工况执行时间间隔。
[0030]优选的，工况配置文件、工况列表配置文件采用csv格式。
[0031]优选的，控温目标设定精确到0.1℃，快速升温阶段工况执行时间间隔为2分钟，快速升温到极高温平衡过渡阶段的工况执行时间间隔为1分钟，若1分钟内控温目标上升小于0.1℃，则延长工况执行时间间隔。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0033](1)本专利技术可方便实现卫星太阳电池阵在热真空试验中按试验要求速率快速升温，并在卫星太阳电池板温度到达试验要求的极高温目标前升温速率的稳定下降，升温超调量极小，避免卫星太阳电池阵温度高出试验要求以致造成卫星太本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法，其特征在于，包括：步骤1：利用控温目标计算公式根据试验升温速率及极高温平衡目标要求计算得出一系列阶梯控温目标值与执行时间间隔；步骤2：将阶梯控温目标值写入工况配置文件，将执行时间间隔转换为绝对执行时间并同工况配置文件路径一起写入工况列表配置文件；步骤3：通过试验控制软件加载工况列表配置文件并按文件中的执行时间定时读取工况配置文件内容，将工况配置文件内的阶梯控温目标值作为试验外热流的闭环调整值，实现卫星太阳电池阵在热真空试验中按要求速率快速升温并由快速升温平稳过渡至极高温平衡状态。2.根据权利要求1所述的卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法，其特征在于，在快速升温阶段公式形式为：式中，T
n
为各阶梯设置温度目标值；T0为升温阶段初始温度；T
s
为试验要求的快速升温阶段的最终目标值；n为升温阶梯工况序号；t为试验要求的快速升温阶段总时间；t
m
为工况执行时间间隔。3.根据权利要求1所述的卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法，其特征在于，在快速升温到极高温平衡的过渡段公式形式为：在快速升温到极高温平衡的过渡段公式形式为：式中，T
n
为各阶梯设置温度目标值；T
s
为试验要求的快速升温阶段的最终目标值；T
M
为试验要求的快速升温阶段的实际值；t0为过渡阶段如继续按快速升温阶段速率所需的到达极高温目标时间；T0为升温阶段初始温度；i、n为升温阶梯工况序号；t为试验要求的快速升温阶段总时间；t
i
为工况执行时间间隔。4.根据权利要求1所述的卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法，其特征在于，工况配置文件、工况列表配置文件采用csv格式。5.根据权利要求1所述的卫星太阳电池阵热真空试验升温工况控制方法，其特征在于，控温目标设定精确到0.1℃，快速升温阶段工况执行时间间隔为2分钟，快速升温到极高温平衡过渡阶段的工况执行时间间隔为1分钟，若1分钟内控温目标上升小于0.1℃，则延长工况执行时间间隔。6.一种卫星太阳电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王根源，洪辉，黄雄星，代明桥，邓顺敏，
申请(专利权)人：上海卫星装备研究所，
类型：发明
国别省市：