为提高空间相机的控温稳定度以保证成像质量，本文提出一种基于空间光机热模型的自适应比例积分微分(proportional-integral-derivative, PID)控制方法。该控制器的设计从空间光机的热平衡方程出发，能够实时根据光机及与其辐射换热对象的温度修正光机的热模型，继而采用极点配置的方法实时校正 PID控制器参数，最终确定本控温周期的加热占空比。本文通过建立抽象的空间光机热模型，分别施加上述自适应 PID控制方法与固定参数 PID控制方法，对控温效果进行了仿真及实验对比。结果表明，对环境扰动引起的温度波动，该自适应 PID控制器始终保持最佳动态响应，控温稳定度优于 ±0.1 K，具有更好的控温稳定性和环境适应性。

机械制冷机是提供红外载荷工作所需低温环境的主要设备, 其驱动系统的传导干扰是影响红外载荷精度的重要因素。传导干扰中的共模干扰具有较高的分析难度, 为研究其机理, 以某红外用机械制冷机及驱动系统为研究对象, 使用一种新型多物理域联合仿真的方法对共模干扰机理进行定量分析, 并通过实验测试验证了仿真模型的准确性。最终对其干扰路径及干扰源特性进行了分析, 并总结出共模干扰机理。结果表明: 测试频段内制冷机的寄生参数是影响共模干扰通路的最主要因素, 但随频率增加, 输入输出电缆的寄生参数对干扰通路的影响逐渐增大, 同时, 干扰机理显示: 系统产生的共模干扰最可能导致 CE102标准在频段500 kHz~1 MHz干扰超限。

对机械制冷机用直线电机驱动电路的谐波特性进行了研究。选择一台150 W的直线电机作为研究对象, 通过理论仿真和实验验证进行了输出电压的谐波分析, 探究了滤波器设计对驱动电路谐波特性的影响。通过研究滤波器电感L和电容C的变化与输出谐波的关系对滤波器进行了优化。经过优化的滤波器在性能上得到了很大的提升, 输出驱动的谐波总畸变率(Total Harmonic Distortion, THD)从4%降到了1.96%。

机械制冷机是红外探测器组件的重要组成部分，它为红外探测器提供精确、稳定的低温工作环境。机械制冷机普遍采用PID温度控制算法。工程应用中，PID参数的整定大多依赖于调试者的经验，缺少PID参数设计的理论分析。结合制冷机的控制模型，根据波特图和Nyquist稳定判据，分析了PID控制参数的频域设计方法。仿真结果表明，该方法可靠有效，可为机械制冷机PID温度控制参数的在线整定提供指导。