[發明專利]一種適用于自動電簾除塵系統的自動控制系統和方法

有效

• 申請號: 201711217432.8
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107942749B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 李可;劉奕鑫;楊順昆;劉猛;黃勇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

一種用于登月器的自動電簾除塵系統。其功能實現方法具有“電簾”理論的特點。本發明包括除塵功能板模塊、計算機模塊、I/O電路模塊、可控硅模塊。采用了電簾除塵技術和自動控制技術結合方法，通過采用自動除塵系統控制的方法，實現了登月器的自動電簾除塵，降低了登月器內部的電能消耗，并實現了電簾除塵的自動控制，該方法具有較高的可靠性、穩定性，滿足了登月器除塵的需求。

技術領域

本發明涉及一種適用于自動電簾除塵系統的自動控制系統和方法。

背景技術

全世界正掀起一個新的探月熱潮，美國、日本、歐空局、俄羅斯和印度等國家紛紛制定了探月計劃，我國的嫦娥探月計劃也正在有條不紊的進行當中。月球表面是厚厚一層由于長期環境作用而形成的微小粒子，粒子的平均直徑為40-130μm，我們稱之為月塵。由于月球的低重力和近乎真空的條件，這些細小微粒很容易受到自然或人為活動擾動而懸浮在空中。細小的月塵顆粒有較高的比表面積和絕緣性，在月球的高溫、強輻射環境和各種接觸、摩擦等的作用下，很容易帶上電荷，有很強的粘附力。月塵粘附和堆積到各種接觸到太陽能板、光學鏡頭等裝置上時，容易造成視覺模糊、讀數錯誤、密封失效、機構堵塞、材料磨損、熱控制、吸入和過敏等諸多問題，給登月帶來了許多困難。

類似地，在火星上，風暴席卷著微小的塵埃布滿了整個火星表面,細小的微塵被吹浮到數千米的高空,并懸浮在那里長達數個月之久。這些微塵堆積在光學系統上使其視覺模糊，積聚在太陽電池翼表面上使其轉換效率降低。據火星探路者測試結果表明：積聚和粘附在太陽電池翼上的塵埃使太陽電池翼的轉換效應每個火星日下降約28％。據估計兩年后，積聚物造成的太陽電池翼的電性能下降可達22％-29％之間。

因此，除塵技術是月球和火星探測不得不解決的問題。日本科學家曾經提出過理論，經論證，“電簾”理論可以用于月塵清除。實驗表明月塵會隨著電磁波震蕩沿著電磁波軌跡運動，從而向兩邊移動，達到除塵的效果。現在世界比較認同并且有實驗驗證的除塵方法有電磁除塵法，其代表設備為“電磁除塵器”。NASA的肯尼迪空間中心在20世紀90年代初設計一種安全清除月球粉塵的裝置，由便攜式氣體儲存罐和粉塵清除附件組成。近期，美國NASA再次實現了“電簾除塵”的論證。目前，更加實用的電簾除塵方法和裝置依然是業內迫切需要實現的目標。

發明內容

本發明人通過計算、仿真及實驗分析，提出了一種適用于自動電簾除塵系統的自動控制系統和方法。本發明的自動電簾除塵系統和方法不需要部件的移動，除塵效率較高，可以實現自動化，有效節約了宇航員的寶貴時間，避免了宇航員的安全風險，優勢明顯。

本發明的一個實施例的自動電簾除塵方案適用于登月器的自動電簾除塵系統及其實現方法，其目的是通過電簾除塵技術處理長期處于惡劣工作環境下登月器表面的微小粒子，利用“電簾”理論，采用電磁波震蕩的方式，使月塵沿著電磁波軌跡運動，從而向兩邊移動，實現除塵，以解決視覺模糊、讀數錯誤、密封失效、機構堵塞、材料磨損、熱控制、吸入和過敏等諸多問題。

本發明的自動電簾除塵系統包括除塵功能板模塊、計算機模塊、I/O電路模塊、可控硅模塊。本發明采用了電簾除塵技術和自動控制技術結合的方案，采用對除塵功能板通直流除塵電壓的方法，通過電磁波震蕩的方式，實現了登月器表面的除塵，保證了登月器的壽命，并實現了電簾除塵的自動控制，為登月器的正常工作提供了條件。

根據本發明的一個方面，提供了一種適用于自動電簾除塵系統的自動控制系統，其特征在于包括：

第一至第四繼電器模塊，每個繼電器模塊分別控制電簾的一組電極，通過控制程序的輸出變化，使相鄰的電極依次通電；

第一至第四繼電器模塊各包括一個繼電器，各繼電器通過刀雙擲開關模塊實現對自動電簾除塵系統的電簾的控制；

300V電源模塊，包括第一至第四電源，用于分別給第一至第四繼電器模塊提供動力；

第一和第二輸出通道模塊，分別用于監視狀態與實現除塵功能；