专利名称：基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法
技术领域：
本发明属于航天器环境热控技术领域，涉及一种基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法，适用于空间飞行器密封舱的空气温湿度精确控制。
背景技术：
密封舱温湿度控制是载人航天器环境控制和生命保障系统的一项重要研究内容，随着载人航天任务的长期化发展，密封舱内空气温度和湿度作为航天员身体舒适度及生命安全性的重要衡量指标，其控制呈现出精细化的发展趋势。适宜的温湿度环境能够为密封舱内各种设备、载荷、部件等提供良好的工作环境，同时也为航天员提供一个舒适的生活环境。反之，如果温湿度控制不能达到要求指标:1)过低的舱内温度会造成舱内空气结露，影响航天员的生命安全和电子设备的正常工作；2)过高的温度环境会造成航天员严重不适，同时影响电子设备散热；3)过高的舱内湿度会造成舱内金属部件腐蚀和微生物大量滋生，影响系统结构寿命，危害航天员健康；4)过低的舱内湿度又容易引起静电，影响电子设备安全，同时干燥的环境易导致航天员身体不适。因此通过温湿度控制为密封舱提供一个良好的温湿度环境，对于保证平台内部设备正常工作、航天员安全和载人航天任务的顺利开展具有重要的保障作用。鉴于未来载人航天器密封舱空气温湿度精细化控制要求，开展密封舱温湿度独立控制方法研究，实现密封舱温度和湿度的精确、快速控制，对于我国未来长期载人任务完成具有重要意义。然而，从闭环反馈控制角度分析，温湿度独立控制采用相对湿度控制最为直接，但由于相对湿度易受温度变化影响，存在湿度调节过程缓慢、随温度变化存在振荡的问题，会对密封舱温湿度的精确、快速控制产生影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服以相对湿度作为反馈量引起的湿度调节过程缓慢、随温度变化存在振荡的问题，提出一种基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法，该方法能够使湿度调节完全独立于温度调节过程，从而实现温度、湿度的快速精确控制。本发明的技术解决方案是:基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法，其特点在于空气温度控制和湿度控制采用双闭环反馈控制，其中:在温度反馈控制采用控制点A处空气温度作为反馈量进行控制，具体实现过程为:(I)设定控制点A控温参考值Tor ；(2)采集控制点A温度实测值T。作为反馈量；(3)控温参考值Tot和反馈量T。量经过偏差运算，生成偏差信号Et ；(4)偏差信号Et送入温度控制器，经过控制算法运算，生成控制驱动信号uT ；(5)控制驱动信号Ut作用于中温回路温控阀，驱动中温回路温控阀动作；(6)中温回路温控阀调节气液换热器液侧工质流量，影响气液换热器换热量；
(7)气液换热器最终影响通风系统空气温度T。，形成闭环控制；对于湿度反馈控制，在降温调温方案中，采用控制点B处空气绝对含湿量作为反馈量进行控制，在升温调温方案中，采用控制点C处空气绝对含湿量作为反馈量进行控制，具体实现过程为:(I)设定控制点A处相对湿度参考值Hot ；(2)根据控制点A处相对湿度参考值Hot，同时结合控制点A处控温参考值Tot，计算控制点A处绝对含湿量参考值dOT ；(3)根据绝对含湿量等效原理，在降温调温方案中，控制点由A处转移至B处，在升温调温方案中，控制点由A处转移至C处；(4)在降温调温方案中，根据B处相对湿度测量值Hb和温度测量值TB，计算控制点B处绝对含湿量d。，作为湿度控制反馈量，在升温调温方案中，根据控制点C处相对湿度测量值Hc和温度测量值T。，计算控制点C处绝对含湿量d。，作为湿度控制反馈量；(5)绝对含湿量参考值dOT和反馈量d。经过偏差运算，生成偏差信号Ed ；(6)偏差信号Ed送入湿度控制器，经过控制算法运算，生成控制驱动信号Ud ；(7)控制驱动信号Ud作用于低温回路温控阀，驱动低温回路温控阀动作；(8)低温回路温控阀调节冷凝干燥器液侧工质流量，影响冷凝干燥器除湿量；(9)冷凝干燥器除湿量变化最终影响通风系统空气湿度H。，形成闭环控制。所述控制点A处绝对含湿量参考值dOT计算过程如下:(I)控制点A处空气绝对含湿量计算式如下:
权利要求
1.基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法，其特征在于空气温度控制和湿度控制采用双闭环反馈控制，其中: 在温度反馈控制采用控制点A处空气温度作为反馈量进行控制，具体实现过程为: (11)设定控制点A控温参考值Tot； (12)采集控制点A温度实测值T。作为反馈量； (13)控温参考值Tot和反馈量T。量经过偏差运算，生成偏差信号Et； (14)偏差信号Et送入温度控制器，经过控制算法运算，生成控制驱动信号uT； (15)控制驱动信号uT作用于中温回路温控阀，驱动中温回路温控阀动作； (16)中温回路温控阀调节气液换热器液侧工质流量，影响气液换热器换热量； (17)气液换热器最终影响通风系统空气温度T。，形成闭环控制； 对于湿度反馈控制，在降温调温方案中，采用控制点B处空气绝对含湿量作为反馈量进行控制，在升温调温方案中，采用控制点C处空气绝对含湿量作为反馈量进行控制，具体实现过程为: (21)设定控制点A处相对湿度参考值Hot； (22)根据控制点A处相对湿度参考值Hot，同时结合控制点A处控温参考值TOT，计算控制点A处绝对含湿量参考值dOT ； (23)根据绝对含湿量等效原理，在降温调温方案中，控制点由A处转移至B处，在升温调温方案中，控制点由A处转移至C处； (24)在降温调温方案中，根据B处相对湿度测量值Hb和温度测量值TB，计算控制点B处绝对含湿量d。，作为湿度控制反馈量，在升温调温方案中，根据控制点C处相对湿度测量值H。和温度测量值T。，计算控制点C处绝对含湿量d。，作为湿度控制反馈量； (25)绝对含湿量参考值dOT和反馈量d。经过偏差运算，生成偏差信号Ed； (26)偏差信号Ed送入湿度控制器，经过控制算法运算，生成控制驱动信号Ud； (27)控制驱动信号Ud作用于低温回路温控阀，驱动低温回路温控阀动作； (28)低温回路温控阀调节冷凝干燥器液侧工质流量，影响冷凝干燥器除湿量； (29)冷凝干燥器除湿量变化最终影响通风系统空气湿度H。，形成闭环控制。
2.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法，其特征在于:所述控制点A处绝对含湿量参考值dOT计算过程如下: (1)控制点A处空气绝对含湿量计算式如下:
3.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法，其特征在于:湿度控制点转移至控制B点、控制C点后，所述绝对含湿量反馈值d。计算过程如下: (1)控制点B、C处空气绝对含湿量计算式如下:
4.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法，其特征在于:所述步骤(23)中控制点由A处转移至B处或控制点由A处转移至C处实现过程如下: (1)采用降温调温方案时，补热空气支路通风截止阀开启，为除湿支路冷空气补热，补热过程中不涉及空气加湿和除湿过程，此时控制点A和控制点B具有相同的绝对含湿量，针对控制点A和控制点B进行绝对含湿量控制具有相同效果，进行湿度控制时，将控制点由控制点A移至控制点B ； (2)当采用升温调温方案时，补热空气支路通风截止阀关闭，除湿支路空气在向后流动及经过气液换热器升温调温过程中，均没有加湿和除湿过程，此时控制点A处和冷凝干燥器出口控制点C处具有相同的绝对含湿量，针对控制点A处和冷凝干燥器出口控制点C处进行绝对含湿量控制具有相同效果，进行湿度控制时，可将控制点由A点移至控制点C。
全文摘要
本发明涉及一种基于绝对含湿量控湿的温湿度独立控制方法。该方法通过相对湿度-绝对含湿量的控制转化，实现密封舱内空气温度和湿度的解耦控制；通过绝对含湿量控制点位置转移，减小了控制系统惯性；从而克服以相对湿度作为反馈量引起的湿度调节过程缓慢、随温度变化存在振荡的问题。本发明的温度和湿度控制采用双闭环反馈控制，控制过程相互独立，且温度和湿度控制精度高，易于工程实现。
文档编号B64G1/50GK103213693SQ20131002897
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者刘东晓, 满广龙, 杨素君, 赵亮, 岳贤德 申请人:北京空间飞行器总体设计部