基于分布式網(wǎng)絡的航天器真空熱試驗控制系統(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行工況越來越復雜，航天器在軌運行功率也越來越大，而且很多高精度設備對工作溫度環(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技術(shù)也提出了更高的要求，以驗證熱控系統(tǒng)的設計合理性和功能完備性。真空熱試驗包括熱真空試驗和熱平衡試驗，在試驗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、實現(xiàn)，這些大功率的設備會在短時間內(nèi)產(chǎn)生很高的熱量。因此，如何根據(jù)航天器運行的工況來精確控制這些外熱流模擬設備，就成為了真空熱試驗控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。
　　本文首先詳細介紹了航天器真空熱試驗和真空熱試驗系統(tǒng)，并對傳統(tǒng)的真空熱試驗控制系統(tǒng)的弱點和不完備之處進行了分析；然后結(jié)合新式下真空熱試驗的要求和特點，對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進行了重新設計和開發(fā)。根據(jù)控制理論，分布式控制網(wǎng)絡可集中顯示系統(tǒng)狀態(tài)的反饋信息和集中輸入系統(tǒng)設置，而將系統(tǒng)的控制功能

3、分散，以降低單點故障風險，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，設計了一套基于分布式網(wǎng)絡控制技術(shù)的真空熱試驗控制系統(tǒng)。
　　本文先從總體上介紹基于分布式網(wǎng)絡控制的真空熱試驗控制系統(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。然后文章詳細介紹了控制系統(tǒng)硬件和軟件；硬件主要包括服務器與監(jiān)控終端、電源控制器、程控直流電源（包括負載加熱籠）、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，可分散系統(tǒng)故障風險，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，可維護性強。
　　另外，本文對還對控制系統(tǒng)中用到的關(guān)鍵技術(shù)進行了總結(jié)；本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是分布式網(wǎng)絡與可靠性通信、先進 PID控制技術(shù)以及高速信號處理技術(shù)。分布式網(wǎng)絡可提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；另外，通過借鑒航

5、天產(chǎn)品的高可靠性設計原則，提高了控制系統(tǒng)的可靠性和試驗過程的安全性?？刂葡到y(tǒng)設計采用增量式數(shù)字 PID控制算法，并運用模糊自適應PID控制策略，自動實現(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)中設計了一種基于TMS320F2812高速信號處理的硬件實現(xiàn)方案。
　　最后，對控制系統(tǒng)的性能和可靠性模式進行了測試，以