卫星MEMS热控系统的动态特性及自主控制策略

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1、第31卷2010年第4期4月航空学报ACTAAERONAUTlCAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．4Apr．2010文章编号：1000-6893(2010)04一067卜08卫星MEMS热控系统的动态特性及自主控制策略刘佳1，李运泽1，刘东晓2，王浚1(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)(2．北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)SatelliteMEMSThermalControlSystemDynamicCharacteristicsand

2、AutonomousThermaIControlStrate科LiuJial，LiYunzel，LiuDongxia02，WangJunl(1．SchoolofAeronauticscienceandEngineering，Be巧ingUniversityofAeronauticsandAstromutics，Be幻ingl00191，China)(2．SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，Be巧ingUniversityofAeronauticsand

3、Astronautics，Beijing100191，China)摘要：在卫星热控系统中将高效冷却技术与系统层次的智能控制策略相结合是完成航天热控任务的理想候选方案。针对一种基于微机电系统(MEMs)的微槽道换热器和微百叶窗在卫星主动热控系统中应用的方案，应用集总参数法建立了受控对象的系统动态响应模型；提出了一种引入外热流协调因子和专家智能整定比例一积分一微分(PID)控制相结合的自主温度控制策略；完成了其在纳卫星上应用效果的仿真研究。仿真结果表明：自主温度控制策略能够根据当前的控制局势及变化趋势对多个被控量进行自

4、主协调，不但能够有效满足星载电子设备的苛刻温控要求，同时也是实现卫星高度自主飞行的关键技术之一；该温度控制策略同样适用于其他控制场合。关键词：卫星；热控系统；自主性；微机电系统；仿真；中图分类号：V416文献标识码：AAhtract：Acombirmtionofefficientcoolingtechniquesandintelligentcontrolstrategiesprovidesafeasibleso—lutiontoasatellitethemalcontrolsysteIILFocusingonthe

5、applicationschemeofthesatenitethemalcontrolsystemusingmicroelectromechanicalsystems(MEMS)basedmicro-channelheatexchangerandmicr0-ma—chinedlouverarray8，adynamicresponsemodelforthecontrolledobjectisestablishedbymeansofthelumpedparametermethod．Thenanautonomoustem

6、peraturecontrolstrategyispresentedwiththecorrespondingfac—toroftheexter∞lorbitalheatfluxandtheexpertintelligenttuningproportior卜integrd—differential(PID)con—tr01lef．Simulationtestsonanan0-satelliteisperfonnedasa玎iIlstancea11dtheresultsindicatethatthet锄pe弦turec

7、ontrolstrategycanautonomouslyregulateseveralcontrolledvariablesaccordingtotheexpectationofthesystemsituationsandvarietytendency．Thisstrategycannotonlysatisfythedemandingcoolingrequirementsoftheheatpayloadofinternalelectronics，butalsohasthedistinguishedpotentia

8、lofbeingappliedtosateniteautonomousflight．Thetemperaturecontrolstrategyproposedmayalsobeappliedtoothercontroloccasions．Keywords：satellite；the彻alcontrolsystem；autonomy；MEMS；simulati