基于智能agent的航天器mems自主热控系统研究

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1、航天器环境工程第26卷第6期574SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2009年12月基于智能Agent的航天器MEMS自主热控系统研究11211刘佳，李运泽，张加迅，王佩广，王浚（1.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191；2.北京空间飞行器总体设计部，北京100094）摘要：以航天器MEMS热控系统为对象，将系统层次的Agent智能体决策体系与热控系统自主控制任务相结合，形成一种无需外界过多干预的自主决策控制机制，即系统自身能依据所辨识出的外部轨道热环境及内部热负荷变化进行控制变量自主调节，达到优化协调

2、多个控制变量且能自适应调节控制器参数的新型智能热控系统。关键词：航天器；MEMS热控系统；Agent智能体；自主控制+中图分类号：V47；V448.223；TP18文献标识码：A文章编号：1673-1379(2009)06-0574-06DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2009.06.0161引言闭环控制，无需专门的控制器介入，如辐射率可[2]变的薄膜和智能电加热器等。虽然这种具有一自主飞行的空间机器人、以编队或星座方式定智能性的热控部件可以独立完成给定的温度控飞行的微小航天器群、执行月球及火星探测任务制任务，但没有根据现

3、场情形变化而自动调整控的行星探测器是目前航天技术领域的三大研究热制策略的自适应能力，因其控制策略是固定的，点。自主智能化的航天器对传统主/被动热控系统因此具有一定的局限性。系统级自主热控技术是的设计提出了新的挑战：要求具有可与自主飞行利用特定的控制算法判定当前控制局势，在预测管理能力相匹配的高度自主调节能力，即根据航系统特征变量未来变化趋势的基础上，采用一个天器轨道、姿态、星载设备工作模式变化能够自智能化的控制变量来调整主动热控装置的执行能主调节航天器温度变化；具有强大环境辨识、温度预测及热控任务协调能力，即能在复杂且难以力，从而具备了在复杂的工作

4、条件下独立完成自预知或不同的热环境下可靠地工作。对航天器热主热控任务的能力。控系统的自主控制是自主飞行航天器可靠运行的本文在基于航天器MEMS（MicroElectro[1-3]。MechanicalSystem，微机电系统）技术的热控系关键技术之一[4]航天器自主热控系统（spacecraftautonomous统理论建模和在轨动态特性分析、航天器轨道[5][6]thermalcontrolsystem）意味着系统不依赖外界的温度预测、航天器热控系统智能控制策略等原信息注入或者尽可能少地依赖外界干预，能够依有研究工作基础上，进一步地开展基于航天器

5、据现场所感知的外部情形，并结合自身运行状态，MEMS技术的自主热控系统的研究。该自主热控合理地调整控制策略，自主地采取行动完成热控系统是一种传热性能良好的高效热控系统，与基任务管理。于Agent（智能体）的智能计算技术相结合形成可以从部件和系统两个层面来提高航天器自一种系统级的自主控制模式，使自主热控系统能主热控能力：部件级自主热控技术是利用材料本够更加适应航天器所处的轨道热环境和内部热状身热物理性能随温度的变化规律实现受控温度的态、更加适应受控对象状态与被调量的未来变————————————收稿日期：2009-07-24；修回日期：2009-10

6、-18基金项目：国家自然科学基金（50506003）；航空科学基金（2008ZC51028）作者简介：刘佳（1983-），女，博士研究生，专业研究方向为智能计算理论及航天器自主控制技术。联系方式：（010）82316654；E-mail:liujia@ase.buaa.edu.cn。刘佳等：基于智能Agent的航天器MEMS自主热控系统研究575化趋势，使热控系统具备环境和任务的自适应能加了工质的对流换热系数，且提高了微管道的层力。流换热系数（比某些常规管道内湍流的换热系数还2航天器MEMS自主热控系统概述要大）。美国2006年3月成功发射的NAS

7、AST5试验2.1航天器MEMS热控系统结构与配置卫星已应用了辐射率可变的微型机械百叶窗。这套MEMS技术是集微机械的制造技术与微电子2系统在每cm的辐射面上集成了400个300μm×加工工艺于一体的集成制造技术。相对于常规机械500μm微型叶片，可用静电梳驱动的电子信号来系统而言，MEMS器件具有体积小、质量轻、功关闭这些叶片，可根据需要将等效辐射率控制在耗低、响应快、智能化程度高和适合批量生产等优0.1～0.9之间。微型机械百叶窗质量轻，体积小，点。MEMS技术在航天器热控系统上的应用已得且具有可控性，满足了根据自主控制信号调整卫星到了国内外研

8、究机构和学者的高度重视，美国[8]散热量的需求。JPL、NASA等单位研制了多项基于MEMS技术的虽然美国NASA、JPL