[发明专利]一种适用于射电望远镜接收机的恒温方法及系统

说明书

本公开提供了一种适用于射电望远镜接收机的恒温方法，涉及射电天文技术领域，包括设定目标温度值，在规定时间间隔内获取接收机恒温箱内部的多个实时温度值，对接收机恒温箱内部的多个实时温度值和设定的目标温度值进行对比计算，当接收机恒温箱内部的实时温度值和设定的目标温度值不相等时，获取偏差值和偏差变化率，将偏差值和偏差变化率一同作为模糊PID控制的输入信号进行隶属度函数计算，输出控制参数，对控制参数进行模糊处理后进行位置式PID计算，得到最终控制量，实现对温度的控制调节。本公开能够实现线性连续的输出控制量，有效的将温度控制过程中的超调量降低。

技术领域

本公开涉及射电天文技术领域，具体涉及一种适用于射电望远镜接收机的恒温方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

太阳射电信号强度较低，而太阳射电爆发(尤其是GHz频段)绝对值仅在宁静信号基础上有数十百分点至数倍的增强，因此射电望远镜的研制要求接收系统具有严格的稳定性和一致性。但射电望远镜接收机模拟前端中有源器件增益、噪声等对温度敏感，不同工作温度时接收机的输出电压不稳定将导致接收系统输出参数无法准确定标。

目前，针对射电望远镜接收机模拟前端温度控制算法主要包括位置式PID控制算法和增量式PID控制算法，专利“一种天气雷达接收机的恒温控制装置(CN 215494740 U)”发明公开了一种天气雷达接收机恒温控制装置，主要包括计算机控制装备、主控装备、驱动电路和恒温箱，工作原理如下：a.温度传感器通过AD采集将天气雷达接收机的实时温度传输至主控电路；b.主控电路接收数据并反馈到上位机，上位机进行温度数据对比后通过FPGA控制主控电路；c.主控电路控制驱动电路对加热或制冷器件工作。该技术提供了一种天气雷达接收机的恒温控制装置，温度控制精度在±2K以内，为天气雷达接收机提供了较为稳定的工作环境温度，使天气雷达能够排除温漂的影响，达到可观测的效果。专利“一种自适应恒温系统及方法(CN 113961024 A)”发明公开了一种自适应恒温系统及方法，包括测温单元、恒温控制单元和温控执行单元，采用位置式PID控制算法和分段式控制系数算实现行恒温控制，工作原理如下：a.恒温控制板通过K通道和V通道测温版获取到温度值，与目标值进行对比，获得温度误差值；b.根据温度误差值进行自适应恒温控制，计算获得温度补偿值；c.将补偿值转化为补偿量，输出至直流风机和半导体制冷器，对温度进行调节，本专利通过对控制算法的优化，可以避免温度过冲和反复震荡，使温度快速平滑接近目标值，理论上温度控制精度可达0.02K，实现了对地基微波辐射计接收通道的高精度恒温控制。专利“一种微波辐射计高精度恒温控制方法(CN 104714572 A)”发明公开了一种微波辐射计高精度恒温控制方法，采用两级恒温系统，一级恒温箱将二级恒温箱与外界环境隔离，并内置温度检测系统，将温度信号传送给控制器，控制器采用增量式PID算法控制恒温系统内加热制冷器，本专利提供了一种克服辐射计恒温装置温控精度低、温度适应性差的缺点的辐射计高精度恒温控制方法。但多数针对环境温度变化的系统设计虽可以对温度实现控制，但并未考虑到器件自身工作散发热量的情况，导致控制精度较低。同时，不论是单独的PID控制或是PID控制与分段控制协同控制的温度控制算法，均没有实现输出控制量的线性变化和数据连续变化。

发明人发现，现有技术中还存在以下缺点：

1)现有的针对射电望远镜的温度控制系统多仅考虑到环境温度变化对接收机器件的影响，分析环境温度变化后直接进行温度控制，并未考虑到器件工作产热造成热量堆积的问题。这导致温度控制系统易出现较高的超调量，进而导致控制精度较低，上述现有技术方案最大可实现的温度控制精度为2K，将导致射电接收机模拟系统的明显增益波动。在35-40GHz频段区间内单频点衰减最大将达到1.198dBm，波动幅度达到3.072％，对数据一致性和严格定标均具有较大影响，无法满足射电望远镜进行天文射电观测的需求。