于波 李春林 杨涛 王兵

（北京空间机电研究所，北京100094）

0 引言

空间光学遥感相机在轨运行时，处于冷黑空间、太阳辐射、地球红外等交替的热真空环境。为使相机光学系统维持在稳定的温度水平以保障成像品质，一般重要部件都采用直接或间接的主动控温加热回路，即根据反馈的控温点测量温度，精确补偿热量损失，实现关键部件温度的精确控制。随着相机口径的增大、分辨率的提高，其对温度的控制精度提出了更高的要求。例如Hubble望远镜一些重要结构部件的控温要求在±0.1℃的范围内[1-2]，空间干涉仪任务对光学系统控温精度要求优于1×10–3K[3]，Herschel 卫星的远红外光学系统要求在10 s内温度波动值不超过30×10–4K[4]。

为提高控温精度，除采用更高精度的测温仪器，布置更多主动控温回路或应用多级控温策略等途径外[5-7]，改善控制算法对提高控温精度的作用更为显著。目前，在光学遥感相机上应用最多的控温方式是开关比例控制，即将测温元件最新反馈温度与控温阈值相比较以决定下一周期的控温策略。当控温点温度高于所设定的温度上限时，下一周期加热片处于全关状态；当控温点温度低于所设定的温度下限时，下一周期加热片处于一直加热的状态；当控温点温度处于温度阈值之间时，可根据温度与控温下限的偏差对下一周期的加热占空比（或加热功率）进行线性比例分配。

开关比例控制是一种通用的控制方法，具有控制简单、成熟可靠的优点，对大多数控温对象都能取得较好的控温效果。……