本發(fā)明屬于電源控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多模式電源控制方法，尤其適用于航天產(chǎn)品地面環(huán)境試驗(yàn)中的電源控制。

背景技術(shù)：

航天產(chǎn)品地面環(huán)境試驗(yàn)的目的是要在地面試驗(yàn)設(shè)備中模擬航天產(chǎn)品在空間中所經(jīng)受的各種環(huán)境以及它們的效應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)航天產(chǎn)品能否經(jīng)受這些環(huán)境的考驗(yàn)而正常工作。航天產(chǎn)品地面環(huán)境試驗(yàn)是航天產(chǎn)品研制過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其中，熱流模擬和溫度控制的準(zhǔn)確性對(duì)熱試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和有效性有重要影響。熱流模擬和溫度控制的形式有多種，其中，恒定熱流模擬和恒定溫度控制在航天產(chǎn)品熱試驗(yàn)中最為常見(jiàn)，也最為關(guān)鍵。恒定熱流模擬是通過(guò)程控電源給加熱設(shè)備提供恒定電流或電壓，從而獲得恒定熱流。恒定溫度控制通常用于模擬地面環(huán)境試驗(yàn)的邊界條件，通過(guò)熱流的調(diào)節(jié)來(lái)控制溫度恒定的邊界，即不斷調(diào)控加熱設(shè)備輸出功率的大小。因此，在航天產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)中至少需要兩種電源控制模式來(lái)分別模擬試驗(yàn)中所需的熱流和溫度。但是現(xiàn)有技術(shù)中，航天產(chǎn)品的地面環(huán)境試驗(yàn)電源控制模式只能實(shí)現(xiàn)單一功能，應(yīng)用受限。

另外，對(duì)于一些對(duì)溫度要求更嚴(yán)格的航天產(chǎn)品，如空間光學(xué)遙感器，地面環(huán)境試驗(yàn)中必須實(shí)現(xiàn)精確控溫，常規(guī)的閉環(huán)控制模式控制精度在±1℃，難以實(shí)現(xiàn)±0.1℃的精確控溫，因此，需要控溫精度更高的電源控制模式。

綜上，迫切需求一種具備多控制模式，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控溫的電源控制方法，來(lái)滿(mǎn)足航天產(chǎn)品熱試驗(yàn)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種具備多控制模式，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控溫的電源控制方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案如下。

多模式電源控制方法，步驟如下：

步驟一、將計(jì)算機(jī)與交換機(jī)連接，將加熱設(shè)備劃分為與目標(biāo)設(shè)備多個(gè)需要加熱的位置一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)加熱區(qū)，每個(gè)加熱區(qū)與一個(gè)或多個(gè)程控電源的一端連接，所有程控電源的另一端均與交換機(jī)連接，在目標(biāo)設(shè)備每個(gè)需要加熱的位置固定一個(gè)溫度傳感器，所有溫度傳感器的一端均與溫度采集儀的一端連接，溫度采集儀的另一端與交換機(jī)連接；

所述計(jì)算機(jī)包括控制模塊、顯示模塊和電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，溫度采集儀包括溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；

步驟二、在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建電源配置文件，設(shè)定電源配置并保存；

所述電源配置包括電源IP地址、電源對(duì)應(yīng)目標(biāo)設(shè)備加熱位置說(shuō)明、預(yù)設(shè)電流/電壓值、電源保護(hù)電流/電壓、電源控制模式、目標(biāo)溫度值、采集的溫度值在溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的存儲(chǔ)名稱(chēng)、溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑、電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑和PID控制參數(shù)；

所述電源控制模式為電源開(kāi)環(huán)控制模式、電源開(kāi)關(guān)控制模式或者電源PID控制模式；

步驟三、控制模塊讀取電源配置文件，判斷電源配置文件的文件格式是否正確，如果不正確，顯示模塊提示錯(cuò)誤位置，控制模塊停止工作，進(jìn)行步驟四，如果正確，控制模塊控制程控電源初始化，進(jìn)行步驟五；

步驟四、根據(jù)提示錯(cuò)誤位置更改電源配置文件并保存，返回步驟三；

步驟五、控制模塊判斷程控電源的控制模式，如果是電源開(kāi)環(huán)控制模式，執(zhí)行步驟六，如果是電源開(kāi)關(guān)控制模式，執(zhí)行步驟七，如果是電源PID控制模式，執(zhí)行步驟八；

步驟六、電源開(kāi)環(huán)控制模式：

6a、控制模塊將預(yù)設(shè)電流/電壓值經(jīng)交換機(jī)發(fā)送給程控電源；

6b、程控電源按指令工作，并把工作時(shí)的輸出電流和輸出電壓經(jīng)交換機(jī)反饋回控制模塊；

6c、控制模塊根據(jù)反饋的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率和回路阻值，將輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值存儲(chǔ)至電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并控制顯示模塊實(shí)時(shí)顯示程控電源的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值；

6d、返回步驟6a，直至電源控制結(jié)束；

步驟七、電源開(kāi)關(guān)控制模式：

7a、溫度采集儀采集溫度傳感器的溫度值，并將采集的溫度值存儲(chǔ)至溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；

7b、控制模塊經(jīng)交換機(jī)從溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀取采集的溫度值，判斷該溫度值是否高于目標(biāo)溫度值，如果判定結(jié)果為是，控制模塊將數(shù)值為0的輸入電流/輸入電壓經(jīng)交換機(jī)發(fā)送給程控電源，如果判定結(jié)果為否，控制模塊將預(yù)設(shè)電流/電壓值經(jīng)交換機(jī)發(fā)送給程控電源；

7c、程控電源按指令工作，并將此時(shí)程控電源的輸出電流和輸出電壓經(jīng)交換機(jī)反饋回控制模塊；

7d、控制模塊根據(jù)反饋的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率和回路阻值，將輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值存儲(chǔ)至電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并控制顯示模塊實(shí)時(shí)顯示程控電源的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值；

7e、返回步驟7a，直至電源控制結(jié)束；

步驟八、電源開(kāi)關(guān)控制模式：

8a、溫度采集儀采集溫度傳感器的溫度值，并將采集的溫度值存儲(chǔ)至溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；

8b、控制模塊經(jīng)交換機(jī)從溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀取采集的溫度值，計(jì)算采集的溫度值與目標(biāo)溫度值的差值，根據(jù)PID計(jì)算公式計(jì)算程控電源的輸入電流/輸入電壓，判斷該輸入電流/輸入電壓是否超過(guò)保護(hù)電流/電壓，如果否，將該輸入電流/輸入電壓經(jīng)交換機(jī)發(fā)送給程控電源，如果是，將保護(hù)電流/電壓經(jīng)交換機(jī)發(fā)送給程控電源；

8c、程控電源按指令工作，并將此時(shí)程控電源的輸出電流和輸出電壓經(jīng)交換機(jī)反饋回控制模塊；

8d、控制模塊根據(jù)反饋的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率和回路阻值，將輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值存儲(chǔ)至電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并控制顯示模塊實(shí)時(shí)顯示程控電源的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值；

8e、返回步驟8a，直至電源控制結(jié)束。

進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)為多臺(tái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)TCPIP協(xié)議構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)都能夠遠(yuǎn)程控制多個(gè)程控電源工作。

進(jìn)一步的，所述溫度傳感器為熱電偶類(lèi)、熱敏電阻類(lèi)或者鉑電阻類(lèi)。

進(jìn)一步的，所述步驟三中，判斷電源配置文件的文件格式是否正確為：判斷字段與字段之間的間隔是否相同及電源IP地址是否唯一，如是則正確，不是則不正確。

進(jìn)一步的，所述步驟七中，還包括步驟7f，控制模塊計(jì)算占空比。

進(jìn)一步的，所述控制模塊能夠調(diào)用電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中單個(gè)/多個(gè)程控電源的歷史數(shù)據(jù)，控制顯示模塊顯示歷史數(shù)據(jù)曲線(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的多模式電源控制方法存在三種控制模式，可以根據(jù)使用需求的不同，靈活控制加熱設(shè)備的輸出功率，從而獲得需要的熱流或溫度，在航天產(chǎn)品的地面環(huán)境試驗(yàn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的多模式電源控制方法步驟一的設(shè)備連接圖；

圖2為本發(fā)明的多模式電源控制方法的控制流程圖；

圖中，1、計(jì)算機(jī)，2、交換機(jī)，3、程控電源，4、加熱設(shè)備，5、目標(biāo)設(shè)備，6、溫度傳感器，7、溫度采集儀。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明的多模式電源控制方法，步驟如下：

步驟一、如圖1所示，連接設(shè)備：將計(jì)算機(jī)1通過(guò)第二類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)與交換機(jī)2連接，將加熱設(shè)備4劃分為與目標(biāo)設(shè)備5多個(gè)需要加熱的位置一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)加熱區(qū)，每個(gè)加熱區(qū)通過(guò)銅線(xiàn)與一個(gè)或多個(gè)程控電源3的一端連接，所有程控電源3的另一端均通過(guò)第二類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)與交換機(jī)2連接，在目標(biāo)設(shè)備5每個(gè)需要加熱的位置固定一個(gè)溫度傳感器6，所有溫度傳感器6的一端均通過(guò)溫度傳感器接線(xiàn)與溫度采集儀7的一端連接，溫度采集儀7的另一端通過(guò)第二類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)與交換機(jī)2連接；

其中，計(jì)算機(jī)1包括控制模塊、顯示模塊和電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；如果存在多臺(tái)計(jì)算機(jī)1，可以利用網(wǎng)絡(luò)TCPIP協(xié)議，構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)都可遠(yuǎn)程控制多個(gè)程控電源3工作。程控電源3可以采用Agilent公司的N5700系列高精度程控直流電源，電流輸出精度可達(dá)0.02A。銅線(xiàn)的規(guī)格可以為0.35mm²。目標(biāo)設(shè)備5置于加熱設(shè)備4內(nèi)，可以與加熱設(shè)備4接觸，即加熱設(shè)備4設(shè)置在目標(biāo)設(shè)備5的表面，也可以不與加熱設(shè)備4接觸，即目標(biāo)設(shè)備5置于加熱設(shè)備4形成的空間內(nèi)。溫度傳感器6的類(lèi)型沒(méi)有限制，可以是熱電偶類(lèi)、熱敏電阻類(lèi)或者鉑電阻類(lèi)。溫度采集儀7包括溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

步驟二、在計(jì)算機(jī)1中創(chuàng)建電源配置文件，設(shè)定電源配置并保存；

電源配置文件是控制模塊的輸入文件，也是僅有的輸入文件，影響整個(gè)控制方法，電源配置文件常采用電源配置表，具體包括電源IP地址、電源對(duì)應(yīng)目標(biāo)設(shè)備5加熱位置說(shuō)明、預(yù)設(shè)電流/電壓值、電源保護(hù)電流/電壓、電源控制模式、目標(biāo)溫度值、采集的溫度值在溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的存儲(chǔ)名稱(chēng)、溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑、電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑、PID控制參數(shù)等；

其中，電源IP地址可根據(jù)需要自行設(shè)定，但要保證其唯一性，電源保護(hù)電流/電壓由電源自身性能決定，預(yù)設(shè)電流/電壓值是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)熱平衡公式計(jì)算得到，預(yù)設(shè)電流/電壓值和目標(biāo)溫度值不超過(guò)電源保護(hù)電流/電壓，采集的溫度值在溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的名稱(chēng)、溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑和電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑根據(jù)需要設(shè)置，PID控制參數(shù)為Kp、Ki、Kd，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠通過(guò)熟知方式獲得，電源控制模式根據(jù)需要選擇。需要說(shuō)明的是，電源配置按照硬件連接存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，即電源IP地址確定后，電源對(duì)應(yīng)目標(biāo)設(shè)備5加熱位置說(shuō)明即為該IP地址的電源對(duì)應(yīng)的目標(biāo)設(shè)備5的加熱位置，預(yù)設(shè)電流/電壓值即為該IP地址的電源對(duì)應(yīng)的目標(biāo)設(shè)備5的加熱位置的預(yù)設(shè)電流/電壓值，電源保護(hù)電流/電壓即為該IP地址的電源的保護(hù)電流，電源控制模式即為該IP地址的電源對(duì)應(yīng)的目標(biāo)設(shè)備5的加熱位置需要的控制模式，目標(biāo)溫度值即為該IP地址的電源對(duì)應(yīng)的目標(biāo)設(shè)備5的加熱位置的目標(biāo)溫度值，采集的溫度值在溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的存儲(chǔ)名稱(chēng)即溫度采集儀7采集的該IP地址的電源對(duì)應(yīng)的目標(biāo)設(shè)備5的加熱位置處的溫度傳感器6的溫度在溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的存儲(chǔ)名稱(chēng)，PID控制參數(shù)即為該目標(biāo)設(shè)備5加熱位置的PID控制參數(shù)；

步驟三、控制模塊讀取電源配置文件，并判斷電源配置文件的文件格式是否正確，通常是判斷字段與字段之間的間隔是否相同(如是否都是2個(gè)空格，如是則正確，不是則不正確，該判斷是為了保證控制模塊完整讀取電源配置文件)及電源IP地址的是否唯一(如唯一則正確，如不唯一，則不正確)，如果不正確，控制模塊控制顯示模塊提示錯(cuò)誤位置，控制模塊停止工作，進(jìn)行步驟四，如果正確，控制模塊控制程控電源3初始化，進(jìn)行步驟五；

步驟四、根據(jù)提示錯(cuò)誤位置更改電源配置文件并保存，返回步驟三；

步驟五、控制模塊判斷程控電源3的控制模式，確定模式0、模式1還是模式2，如果是模式0，執(zhí)行步驟六，如果是模式1，執(zhí)行步驟七，如果是模式2，執(zhí)行步驟八；

步驟六、模式0為電源開(kāi)環(huán)控制模式，電源開(kāi)環(huán)控制即單一電流/電壓控制，不將控制的結(jié)果反饋，具體過(guò)程是：

6a、控制模塊將預(yù)設(shè)電流/電壓值經(jīng)交換機(jī)2發(fā)送給程控電源3；

6b、程控電源3按指令工作，并把工作時(shí)的輸出電流和輸出電壓經(jīng)交換機(jī)2反饋回控制模塊；

6c、控制模塊根據(jù)反饋的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率和回路阻值，將輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值存儲(chǔ)至電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并控制顯示模塊實(shí)時(shí)顯示程控電源3的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值；

6d、返回步驟6a，直至電源控制結(jié)束。

步驟七、模式1為電源開(kāi)關(guān)控制模式，電源開(kāi)關(guān)控制模式為閉環(huán)控制的一種，閉環(huán)控制即將控制的結(jié)果反饋回來(lái)與設(shè)定值比較，并根據(jù)它們的比較值調(diào)整控制作用。電源開(kāi)關(guān)控制模式是將反饋回來(lái)的溫度測(cè)量結(jié)果與目標(biāo)溫度值比較，控制電源是否工作，具體控制過(guò)程為：

7a、溫度采集儀7采集溫度傳感器6的溫度值，并將采集的溫度值存儲(chǔ)至溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；

7b、控制模塊經(jīng)交換機(jī)2從溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀取采集的溫度值，判斷該溫度值是否高于目標(biāo)溫度值，如果判定結(jié)果為是，控制模塊將數(shù)值為0的輸入電流/輸入電壓經(jīng)交換機(jī)2發(fā)送給程控電源3，即程控電源3不工作，如果判定結(jié)果為否，控制模塊將預(yù)設(shè)電流/電壓值經(jīng)交換機(jī)2發(fā)送給程控電源3；

7c、程控電源3按指令工作，并將此時(shí)程控電源3的輸出電流和輸出電壓經(jīng)交換機(jī)2反饋回控制模塊；

7d、控制模塊根據(jù)反饋的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率和回路阻值，將輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值存儲(chǔ)至電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并控制顯示模塊實(shí)時(shí)顯示程控電源3的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值；

7e、返回步驟7a，直至電源控制結(jié)束。

該控制模式中，還可以包括步驟7f，控制模塊計(jì)算占空比，即計(jì)算指定時(shí)間段內(nèi)電源開(kāi)啟的時(shí)間占整個(gè)時(shí)間的比值，以百分比表示，所需數(shù)據(jù)直接從電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中讀取。

步驟八、模式2為電源PID控制模式，電源PID控制為閉環(huán)控制的一種，是根據(jù)反饋回來(lái)的溫度測(cè)量結(jié)果與目標(biāo)溫度值之間的差值，逐步調(diào)整電源輸出電流/電壓，從而達(dá)到精確控溫的目的，具體控制過(guò)程為：

8a、溫度采集儀7采集溫度傳感器6的溫度值，并將采集的溫度值存儲(chǔ)至溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；

8b、控制模塊經(jīng)交換機(jī)2從溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀取采集的溫度值，計(jì)算采集的溫度值與目標(biāo)溫度的差值，根據(jù)PID計(jì)算公式計(jì)算程控電源3的輸入電流/輸入電壓，判斷該輸入電流/輸入電壓是否超過(guò)保護(hù)電流/電壓，如果否，將該輸入電流/輸入電壓經(jīng)交換機(jī)2發(fā)送給程控電源3，如果是，將保護(hù)電流/電壓經(jīng)交換機(jī)2發(fā)送給程控電源3；

8c、程控電源3按指令工作，并將此時(shí)程控電源3的輸出電流和輸出電壓經(jīng)交換機(jī)2反饋回控制模塊；

8d、控制模塊根據(jù)反饋的輸出電流和輸出電壓計(jì)算輸出功率和回路阻值，將輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值存儲(chǔ)至電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并控制顯示模塊實(shí)時(shí)顯示程控電源3的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值；

8e、返回步驟8a，直至電源控制結(jié)束。

本發(fā)明在實(shí)際控制過(guò)程中，根據(jù)具體需要，可以選擇針對(duì)目標(biāo)設(shè)備5的一個(gè)位置控制，也可以選擇針對(duì)目標(biāo)設(shè)備5的多個(gè)位置控制。但針對(duì)目標(biāo)設(shè)備5的每個(gè)位置的控制來(lái)講，為其加熱的加熱設(shè)備4的加熱區(qū)、與加熱設(shè)備4的加熱區(qū)連接的程控電源3、感應(yīng)其溫度的溫度傳感器6，以及電源IP地址、預(yù)設(shè)電流/電壓值、電源保護(hù)電流、電源控制模式、目標(biāo)溫度值、采集的溫度值在溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的名稱(chēng)、PID控制參數(shù)都是對(duì)應(yīng)的。

本發(fā)明在實(shí)際控制過(guò)程中，顯示模塊顯示的程控電源3的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際需要選擇，可以是顯示一個(gè)程控電源3的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值，也可以是顯示多個(gè)程控電源3的的輸出電壓、輸出電流、輸出功率和回路阻值。

本發(fā)明中，控制模塊能夠控制顯示模塊顯示歷史曲線(xiàn)，歷史曲線(xiàn)顯示是以電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為基礎(chǔ)，直接從電源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中讀取指定時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)(如采用LabSQL數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)工具讀取)，并以曲線(xiàn)的形式顯示，直觀(guān)地反映單個(gè)/多個(gè)程控電源3的輸出電壓、輸出電流、輸出功率、回路阻值的變化過(guò)程。

本發(fā)明中，回路阻值的計(jì)算主要是用于與準(zhǔn)備階段測(cè)量的回路阻值進(jìn)行比較，方便操作人員判斷加熱回路是否存在短路/斷路現(xiàn)象，準(zhǔn)備階段回路阻值的測(cè)量和短路/斷路的判斷是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知技術(shù)。