[發明專利]離子推力器寬功率范圍多模式工作點優化方法和控制方法

有效

• 申請號: 201710780836.1
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107725295B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 張天平;趙以德;楊褔全;池秀芬;孫運奎;江豪成
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 溫子云;仇蕾安

1.一種離子推力器寬功率范圍多模式工作點優化方法，其特征在于，該方法將多工作點進行二級分解，包括：

步驟一、首先在離子推力器所能正常引出的束流范圍，以及在電推進系統貯供單元最易調節的流率點限制下，確定多個束流點；

步驟二、確定每個束流點下的不同束電壓點；束電壓點和對應的束流點組成一個模式的工作點。

2.如權利要求1所述的優化方法，其特征在于，所述步驟一具體為：

步驟11、在離子推力器所能正常引出的束流范圍內，根據電推進系統所能提供的最大功率和所要求的推力、比沖確定離子推力器的最大束流和最大束電壓；根據電推進系統最小功率和所要求的推力、比沖確定離子推力器的最小束流和最小束電壓；

步驟12、在最小束流和最大束流范圍內，依據電推進系統貯供單元最易調節的流率點，將束流范圍分解為多個束流點。

3.如權利要求1所述的優化方法，其特征在于，所述步驟二具體為：

步驟21、在不同束流點下通過陰極流率優化實驗和放電損耗優化實驗，確定每個束流點下的最佳流率；

步驟22、針對每個束流點，在對應的最佳流率下，通過調節屏柵電壓，確定該束流點下出現過聚焦和欠聚焦的束電壓，得到可允許的束電壓范圍；在可允許的束電壓范圍內，根據電推進系統所要求工作模式數，確定該束流點下的不同束電壓點。

4.如權利要求3所述的優化方法，其特征在于，所述最佳流率包括最佳陰極流率、最佳陽極流率和最佳中和器流率；確定一個束流點下的最佳流率的方式為：

對于當前束流，在設計最高束電壓下，放電室工質利用率取90％，在放電電壓小于30V條件下，通過比較不同陰極流率下放電損耗確定該束流下最佳陰極流率；

在最高束電壓和實驗確定的所述最佳陰極流率下，保持束流不變，通過調節放電室總流率，得到放電室工質利用率與放電損耗曲線，通過曲線拐點處的放電室工質利用率確定該束流下放電室最佳總流率；放電室最佳總流率減去所述最佳陰極流率，得到最佳陽極流率；

測量中和器工作模式由點狀模式進入羽狀模式的中和器流率，將中和器工作模式轉變點中和器流率的1.2倍流率確定為當前束流下的最佳中和器流率。

5.一種離子推力器控制的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1、采用如權利要求1～4任意一項所述的工作點優化方法獲得每個模式的工作點；

步驟2、計算每個工作點的功率；

步驟3、根據電推進系統所需提供的功率，確定離子推力器的工作點，使得離子推力器在該功率下處于最佳高效工作狀態。