前言

    　我国研制的某种型号的卫星在发射之前，从安装工厂运输到发射塔架，大约需要数小时的运输时间。由于卫星携带的电子和光学仪器越来越精密，它们对环境参数的要求也越来越高[1-2]，因而在运输过程中对装有卫星的整流罩内的空气品质有严格的要求，需在卫星运输车上安装一套特殊的空调装置，以控制其各项参数--温度、湿度、压力及净化指标，以满足卫星罩内空气的技术要求。

1 研制要求及装置特点

1.1 研制要求

    　卫星车载空调装置使用地区气候条件恶劣，温度可控范围－20℃～35℃，相对湿度15%～85%，卫星罩内空气必须处于50Pa以上的正压，并保证其洁净度达到10万级。

　　车载空调系统在运行过程中必须安全、可靠、温湿度波动小；卫星罩内的工况应在规定的温度、相对湿度范围内可任意调节；温度控制精度为±0.5℃，相对湿度控制精度±4％；由初始状态调到规定范围内任一状态的时间快速等要求。

1.2 空调装置特点

   　 由于该系统的特殊性，要求系统工作可靠、节省投资及操作简单，通过大量计算分析和多种方案对比[2-3]，确定了如图1所示的空气处理方案，以确保卫星罩内的空调参数符合技术要求。

    　新风通过设置在车顶的新风口由新风风机吸入新风管道，然后新风通过粗效过滤器进入空调箱内与回风混合后经过蒸发器冷却去湿、加热器和加湿器的加热加湿、中效过滤器和高效过滤器的净化处理，达到所要求的送风状态。对罩内空气洁净度、总挥发性有机物以及非挥发性残留物总量要进行测试。另外，车载空调系统在运行过程中，要补充罩内泄漏的空气控制工程网版权所有，尤其是保证相对湿度最低达到15％，所以回风系统采用一次回风和二次回风相结合的方式。在风道上设置二次回风管路，加上变频风机调节风量，达到去湿和防结霜的目的，保证工况稳定。空调装置流程见图1所示：

图1 卫星牵引车车载空调系统流程图

2 测控系统的研制
2.1 总体设计方案

　　卫星用空调装置自动监控系统涉及的控制对象有3个，即回风温度、回风湿度和罩内压力。由于空调环境控制参数精度要求高，且系统运行绝对可靠，所以设计着重从高精度和可靠性方面考虑。

　　在工况参数测量方面，采用品质优良、精度高的压力、压差变送器和温度、湿度传感器CONTROL ENGINEERING China版权所有，经过信号转换、隔离后，送入数据采集仪。数据采集仪通过数据总线与计算机进行数据通讯。在工况调节方面。采用单回路闭环调节方式，把传统的PID控制技术引到模糊控制器中[4]，充分发挥模糊控制鲁棒性较好的特点，构成模糊－PID自动调节控制器。

图2 监控软件结构流程

　　另外，为了增加系统的可靠性和加快空调系统参数进入控制范围的速度，增加了一套人工控制系统。在系统设备控制方面，由于用户特殊要求采用继电器控制。

　　本系统软件是基于WINDOWS操作平台开发的计算机测控软件，其功能不仅限于单纯的数据采集，更增加了管理与数据分析等后处理功能；可进行数据采集通道参数设置、系统管理和试验历史记录查询、测试结果趋势曲线分析、打印试验记录数据及曲线等多种工作。测控系统硬件结构为现场传感器、变送器和执行器、智能数字指示调节仪，计算机集中采集、处理。其结构流程图如图2所示。

2.2 受控对象动态特性分析

　　空调系统的受控对象是卫星罩，相关的被调量是罩内的温度、相对湿度以及压力。总的来说www.cechina.cn，受控对象有两个通道：控制通道和扰动通道，也可称为内扰通道和外扰通道。当温度作为被调量时控制工程网版权所有，受控对象如图3，扰动通道有两个，一是卫星罩内的热量输出N1(S)，主要是空气处理箱内风机的功率转化的热量、罩内和风管的漏热以及卫星本身的热量，其动态特性为W1(S)；二是制冷机组的冷量输出N2(S)，其动态特性为W2(S)。受控对象还有一个控制通道，就是电加热器的热量输出U(S)，其大小是由控制器根据被调量与设定值之间的偏差按其内置算法决定，其动态特性为W0(S)。对于卫星罩内温度被调量，可以通过对U(S)的调节，平衡N1(S)、N2(S)，以得到设定的温度。同理相对湿度、压力作为被调量时, 也如图3 温度被调节时的受控对象进行分析。

图3 温度被调节时的受控对象

2.3 PID模糊控制器的工程自整定

　　从上面的系统受控对象分析可知，本系统的控制对象是卫星罩内空气的温度、湿度以及压力，并且整个空气调节系统是一个大惯性、大滞后环节，存在严重的非线性特性控制工程网版权所有，需要建立起空气调节的精确模型，这就给用PID控制的空气环境系统带来困难，使得对PID参数的整定在很大程度上依赖于具有丰富经验的工程技术人员，导致调试困难和控制效果不理想。针对这种情况，采用参数自调整Fuzzy-PID的方法来弥补这种空调系统没有精确