温度控制系统是开放式地基太阳望远镜的一个重要的组成部分，是保证地基太阳望远镜安全稳定运行，并得到较清晰的太阳图像的核心系统之一。通过主动温控系统的实施，可以使主镜镜面视宁度效应和热光阑内部视宁度效应降到最低，从而提高太阳观测图像的质量。然而随着开放式地基太阳望远镜口径的不断增大，其聚光能力越来越强，同时也面临着许多问题，尤其是热载荷不断增加，会严重影响地基太阳望远镜的安全运行，因此开展地基太阳望远镜热控技术的研究成为各国地基大口径太阳望远镜的关键研究技术之一。我国研制的开放式地基太阳望远镜——1.8 m口径的中国大型太阳望远镜CLST（Chinese Lager Solar Telescope），同样需要解决太阳望远镜的热控问题。本论文主要针对1.8 m CLST地基大口径太阳望远镜的核心部件——热光阑，依据能量守恒定律，建立其数学模型，并通过实验验证建模的正确性和可行性，为开展热光阑温控系统控制策略的理论和应用研究奠定理论基础，同时针对反射式热光阑的特点，开展了大滞后系统温度控制策略的控制方法的研究，并采用了不同的控制策略，对所建模型进行分析和比较，为后续热光阑主动温控系统控制策略的研究提供参考。

  第一，从热光阑主动温控系统整体出发，探讨热光阑主动温控系统的构成，并对各组成部分的结构和功能进行详细介绍，同时对热光阑温控系统的控制方法进行分析。

  第二，针对反射式热光阑，通过热平衡原理，建立热光阑的数学模型，并依据热光阑温控目标分析影响热光阑表面温度的主要因素，合理简化热光阑的数学模型，同时依托中国科学院光电技术研究所1.8 m CLST地基太阳望远镜实验平台，来验证所建立的反射式热光阑模型的正确性，实验结果表明，在给定相同输入条件下，热光阑表面温度的理论建模计算结果的与实验测量结果之间的温差小于2℃，且理论计算所得热光阑表面温度值与环境温度之间的最大误差为1.49℃，实际测得的热光阑表面温度值与环境温度值之间的最大误差为0.89℃。均能满足太阳望远镜热光阑温控目标的要求。

  第三，基于热平衡原理建立电加热器的数学模型，基于有限元方法建立传输管道数学模型，并结合已建立的热光阑数学模型，初步构成整个热光阑主动温控系统的数学模型。

  第四，根据建立的热光阑温控系统的数学模型，主要采用了PID（Proportion Integration Differentiation，比例积分微分的简称）控制策略、PID+Smith预估控制策略、内模控制策略以及基于模型参考的自适应PI控制策略来实现对所建立的热光阑主动温控系统模型进行仿真分析，结果表明，基于模型参考的自适应PI控制在响应速度和减小超调方面是最优的。

  最后，为保证温度测量的准确性，对需要使用的温度传感器进行标定，标定后测量误差由原来的1.5℃以上降低到0.05℃以内，能满足温度测量的要求。并将标定后的温度传感器用于热光阑表面温度的测量。并针对中国科学院光电技术研究所1.8 m CLST地基太阳望远镜，设计了整个望远镜的主动温控系统，包括主镜主动温控系统和热光阑主动温控系统，根据实际情况采用PID控制策略来进行调节，能将热光阑表面温度与环境温度之间的温差控制在±2℃范围内，同时也可以将主镜表面温度与环境温度之间的温差控制在±2℃范围内，以满足整个太阳望远镜主动温控目标的要求。