[發(fā)明專(zhuān)利]一種霍爾電推進(jìn)放電電流分時(shí)穩(wěn)定控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510849816.6
• 申請(qǐng)日: 2015-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105511308A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高俊;湯章陽(yáng);劉國(guó)西;李永;鄒達(dá)人;劉忠漢;武蔥蘢;王戈;馬彥峰;沈巖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/04
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種放電電流分時(shí)穩(wěn)定控制方法，特別是一種霍爾電推進(jìn)放 電電流分時(shí)穩(wěn)定控制方法，屬于電推進(jìn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

霍爾電推進(jìn)技術(shù)是一種高效的空間推進(jìn)技術(shù)，因?yàn)楸葲_高于傳統(tǒng)的化學(xué) 推進(jìn)技術(shù)近一個(gè)數(shù)量級(jí)，可以顯著減少衛(wèi)星的推進(jìn)劑攜帶量，增加有效載荷 重量，降低發(fā)射成本，是目前國(guó)際上最先進(jìn)的空間推進(jìn)技術(shù)之一。

隨著我國(guó)宇航技術(shù)的快速發(fā)展，衛(wèi)星平臺(tái)的載荷能力和壽命成為制約我 國(guó)衛(wèi)星平臺(tái)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的主要短板，電推進(jìn)技術(shù)則是解決這一問(wèn)題的必然選 擇，我國(guó)后續(xù)GEO平臺(tái)將采用電推進(jìn)執(zhí)行南北/東西位保及軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)， 以提高衛(wèi)星性能和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

霍爾電推進(jìn)工作時(shí)涉及到推進(jìn)劑的等離子體放電過(guò)程，點(diǎn)火時(shí)會(huì)產(chǎn)生等 離子振蕩，使得放電電流發(fā)生振蕩，若振蕩幅度較大，一方面會(huì)降低霍爾電 推進(jìn)的效率，比沖降低，另一方面會(huì)產(chǎn)生大的電磁干擾，對(duì)電源處理單元或 星上其它電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾，影響衛(wèi)星安全。因此，霍爾電推進(jìn)在空間應(yīng)用 時(shí)必須解決其放電電流振蕩過(guò)大的問(wèn)題，有必要提出一種霍爾電推進(jìn)放電電 流穩(wěn)定控制方法。另外，由于空間環(huán)境與地面環(huán)境的真空度差異，霍爾電推 進(jìn)在地面試驗(yàn)時(shí)放電電流參數(shù)存在漂移，在軌時(shí)通過(guò)放電電流穩(wěn)定控制還可 以確保霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)放電電流參數(shù)穩(wěn)定，能有效提高電推進(jìn)系統(tǒng)的性能。

目前國(guó)際上對(duì)于霍爾電推進(jìn)放電電流振蕩的問(wèn)題，主要是通過(guò)在電源處 理單元和推力器之間增加一個(gè)濾波單元來(lái)實(shí)現(xiàn)放電電流振蕩抑制，該方法主 要是從硬件上來(lái)實(shí)現(xiàn)1KHz～100KHz的低頻振蕩抑制。對(duì)于由于推進(jìn)劑供 氣流率波動(dòng)引起的100Hz以下放電電流振蕩則主要通過(guò)引入放電電流反饋 對(duì)供氣流率進(jìn)行精確閉環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，但該方法在霍爾電推進(jìn)點(diǎn)火初期會(huì)由 于放電電流振蕩過(guò)大導(dǎo)致供氣流率超調(diào)，存在導(dǎo)致推力器熄火的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，必須解決以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

1)在點(diǎn)火初始階段，能夠?qū)崿F(xiàn)陽(yáng)極供氣流率的閉環(huán)控制，以提供穩(wěn)定 的陽(yáng)極供氣流率，保證推力器可靠點(diǎn)火；

2)在點(diǎn)火成功后，能夠?qū)崿F(xiàn)陽(yáng)極放電電流的閉環(huán)控制，抑制放電電流 的低頻振蕩，提高放電電流的穩(wěn)定性，同時(shí)避免霍爾電推進(jìn)在軌工作時(shí)的放 電電流參數(shù)漂移；

3)在點(diǎn)火過(guò)程中，必須保證兩種閉環(huán)控制模式可根據(jù)需要靈活配置和 切換，切換過(guò)程不能導(dǎo)致推力器熄火。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種霍爾電推 進(jìn)放電電流分時(shí)穩(wěn)定控制方法，通過(guò)該方法，可以實(shí)現(xiàn)霍爾電推進(jìn)在正常運(yùn) 行階段的放電電流閉環(huán)穩(wěn)定控制，同時(shí)保證點(diǎn)火初期放電電流振蕩過(guò)大時(shí)不 會(huì)出現(xiàn)控制超調(diào)導(dǎo)致熄火。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種霍爾電推進(jìn)放電電流分時(shí)穩(wěn)定控制方 法，包括以下步驟：

(1)在霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)點(diǎn)火流程開(kāi)始時(shí)，在每個(gè)控制周期判斷陽(yáng)極流 量閉環(huán)控制bFlowControl是否使能，若bFlowControl＝1，則啟動(dòng)陽(yáng)極流量 閉環(huán)控制，即令FlowControlStart＝1，并進(jìn)入步驟(2)繼續(xù)電推進(jìn)點(diǎn)火流 程，若bFlowControl＝0，則關(guān)閉陽(yáng)極流量閉環(huán)控制，即令 FlowControlStart＝0，并中止電推進(jìn)點(diǎn)火流程；

(2)若霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)點(diǎn)火不成功，則直接關(guān)閉陽(yáng)極流量閉環(huán)控制， 即令FlowControlStart＝0，并中止點(diǎn)火流程；若點(diǎn)火成功，則判斷陽(yáng)極電 流閉環(huán)控制bCurrentControl是否使能，若bCurrentControl＝1，則關(guān)閉陽(yáng) 極流量閉環(huán)控制，即令FlowControlStart＝0，然后啟動(dòng)陽(yáng)極電流閉環(huán)控制， 即令CurrentControlStart＝1；若bCurrentControl＝0，則保持陽(yáng)極流量閉環(huán) 控制模式，即令FlowControlStart＝1，通過(guò)陽(yáng)極供氣流率的穩(wěn)定來(lái)保證放 電。

還包括通過(guò)設(shè)置bCurrentControl對(duì)兩種閉環(huán)模式進(jìn)行配置和切換的 步驟，所述兩種閉環(huán)模式為陽(yáng)極流量閉環(huán)控制模式和陽(yáng)極電流閉環(huán)控制模 式。

所述陽(yáng)極流量閉環(huán)控制具體為：在陽(yáng)極流量閉環(huán)控制過(guò)程中，保持陽(yáng) 極流量節(jié)流器的上游壓力，然后通過(guò)陽(yáng)極流量節(jié)流器的溫度閉環(huán)控制來(lái)實(shí) 現(xiàn)流量控制。

所述陽(yáng)極節(jié)流器的溫度閉環(huán)控制具體為：