基于分布式網(wǎng)絡(luò)的航天器真空熱試驗(yàn)控制系統(tǒng).pdf

1、隨著航天器研制技術(shù)的發(fā)展，未來航天器功能和運(yùn)行工況越來越復(fù)雜，航天器在軌運(yùn)行功率也越來越大，而且很多高精度設(shè)備對工作溫度環(huán)境要求也越來越苛刻；這些新的挑戰(zhàn)都促使航天器熱控技術(shù)不斷向前發(fā)展。航天器熱控技術(shù)的發(fā)展對于地面真空熱試驗(yàn)技術(shù)也提出了更高的要求，以驗(yàn)證熱控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性和功能完備性。真空熱試驗(yàn)包括熱真空試驗(yàn)和熱平衡試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中需要模擬航天器在太空中的真空、冷黑和太陽輻射環(huán)境；特別是對于太陽輻射環(huán)境，需要大功率的外熱流模擬器來

2、實(shí)現(xiàn)，這些大功率的設(shè)備會在短時間內(nèi)產(chǎn)生很高的熱量。因此，如何根據(jù)航天器運(yùn)行的工況來精確控制這些外熱流模擬設(shè)備，就成為了真空熱試驗(yàn)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。
　　本文首先詳細(xì)介紹了航天器真空熱試驗(yàn)和真空熱試驗(yàn)系統(tǒng)，并對傳統(tǒng)的真空熱試驗(yàn)控制系統(tǒng)的弱點(diǎn)和不完備之處進(jìn)行了分析；然后結(jié)合新式下真空熱試驗(yàn)的要求和特點(diǎn)，對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和開發(fā)。根據(jù)控制理論，分布式控制網(wǎng)絡(luò)可集中顯示系統(tǒng)狀態(tài)的反饋信息和集中輸入系統(tǒng)設(shè)置，而將系統(tǒng)的控制功能

3、分散，以降低單點(diǎn)故障風(fēng)險，避免系統(tǒng)癱瘓，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；基于此點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套基于分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的真空熱試驗(yàn)控制系統(tǒng)。
　　本文先從總體上介紹基于分布式網(wǎng)絡(luò)控制的真空熱試驗(yàn)控制系統(tǒng)的總體控制結(jié)構(gòu)和流程；整個控制系統(tǒng)的終端包括服務(wù)器、監(jiān)控終端、控制器和數(shù)據(jù)采集器，這些終端均具有以太網(wǎng)接入能力。然后文章詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)硬件和軟件；硬件主要包括服務(wù)器與監(jiān)控終端、電源控制器、程控直流電源（包括負(fù)載加熱籠）、數(shù)據(jù)采集器（包

4、括熱電偶），它們都具有網(wǎng)絡(luò)接入功能，采用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，可分散系統(tǒng)故障風(fēng)險，提高系統(tǒng)的可靠性。控制系統(tǒng)軟件主要包括監(jiān)控主站服務(wù)器軟件和監(jiān)控終端軟件，兩者均采用C/C++語言開發(fā)，模塊化程度高，可維護(hù)性強(qiáng)。
　　另外，本文對還對控制系統(tǒng)中用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)；本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是分布式網(wǎng)絡(luò)與可靠性通信、先進(jìn) PID控制技術(shù)以及高速信號處理技術(shù)。分布式網(wǎng)絡(luò)可提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；另外，通過借鑒航

5、天產(chǎn)品的高可靠性設(shè)計(jì)原則，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和試驗(yàn)過程的安全性?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)采用增量式數(shù)字 PID控制算法，并運(yùn)用模糊自適應(yīng)PID控制策略，自動實(shí)現(xiàn)對PID控制參數(shù)的最佳調(diào)整；該算法能同時滿足控制精度和參數(shù)的自動調(diào)整要求。另外，基于高性能 DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電源控制器也是本套控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，在電源控制器開發(fā)中設(shè)計(jì)了一種基于TMS320F2812高速信號處理的硬件實(shí)現(xiàn)方案。
　　最后，對控制系統(tǒng)的性能和可靠性模式進(jìn)行了測試，以