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

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510849816.6
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105511308A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高俊;湯章陽;劉國西;李永;鄒達(dá)人;劉忠漢;武蔥蘢;王戈;馬彥峰;沈巖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 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穩(wěn)定控制方法，特別是一種霍爾電推進(jìn)放 電電流分時穩(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)近一個數(shù)量級，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，是目前國際上最先進(jìn)的空間推進(jìn)技術(shù)之一。

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

霍爾電推進(jìn)工作時涉及到推進(jìn)劑的等離子體放電過程，點(diǎn)火時會產(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，一方面會降低霍爾電 推進(jìn)的效率，比沖降低，另一方面會產(chǎn)生大的電磁干擾，對電源處理單元或 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 時必須解決其放電電流振蕩過大的問題，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)時放電電流參數(shù)存在漂移，在軌時通過放電電流穩(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。

目前國際上對于霍爾電推進(jìn)放電電流振蕩的問題，主要是通過在電源處 理單元和推力器之間增加一個濾波單元來實(shí)現(xiàn)放電電流振蕩抑制，該方法主 要是從硬件上來實(shí)現(xiàn)1KHz～100KHz的低頻振蕩抑制。對于由于推進(jìn)劑供 氣流率波動引起的100Hz以下放電電流振蕩則主要通過引入放電電流反饋 對供氣流率進(jìn)行精確閉環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)，但該方法在霍爾電推進(jìn)點(diǎn)火初期會由 于放電電流振蕩過大導(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)陽極供氣流率的閉環(huán)控制，以提供穩(wěn)定 的陽極供氣流率，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，同時避免霍爾電推進(jìn)在軌工作時的放 電電流參數(shù)漂移；

3)在點(diǎn)火過程中，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)放電電流分時穩(wěn)定控制方法，通過該方法，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，同時保證點(diǎn)火初期放電電流振蕩過大時不 會出現(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)火流程開始時，在每個控制周期判斷陽極流 量閉環(huán)控制bFlowControl是否使能，若bFlowControl＝1，則啟動陽極流量 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，則判斷陽極電 流閉環(huán)控制bCurrentControl是否使能，若bCurrentControl＝1，則關(guān)閉陽 極流量閉環(huán)控制，即令FlowControlStart＝0，然后啟動陽極電流閉環(huán)控制， 即令CurrentControlStart＝1；若bCurrentControl＝0，則保持陽極流量閉環(huán) 控制模式，即令FlowControlStart＝1，通過陽極供氣流率的穩(wěn)定來保證放 電。

還包括通過設(shè)置bCurrentControl對兩種閉環(huán)模式進(jìn)行配置和切換的 步驟，所述兩種閉環(huán)模式為陽極流量閉環(huán)控制模式和陽極電流閉環(huán)控制模 式。

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

所述陽極節(jié)流器的溫度閉環(huán)控制具體為：