[發(fā)明專利]一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011155196.3
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112373728B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于達(dá)仁;牛翔;劉輝;沈巖;崔凱;曾明;宋培義
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);中山大學(xué)
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

1.一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：推進(jìn)裝置包括推力機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，所述推力機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu)互通訊連接，所述推力機(jī)構(gòu)包括儲(chǔ)供系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)模塊、流量調(diào)節(jié)模塊、氣體工質(zhì)電推力器、液體工質(zhì)電推力器和中和器，所述儲(chǔ)供系統(tǒng)與壓力調(diào)節(jié)模塊相連，所述氣體工質(zhì)電推力器和液體工質(zhì)電推力器各連接一個(gè)流量調(diào)節(jié)模塊，兩個(gè)流量調(diào)節(jié)模塊均與壓力調(diào)節(jié)模塊相連，所述氣體工質(zhì)電推力器和液體工質(zhì)電推力器均與中和器相連；

控制方法包括以下步驟：

步驟1：在地面真空系統(tǒng)中測得氣體工質(zhì)電推力器和液體工質(zhì)電推力器的最佳工作區(qū)間和推力的特性方程，所述最佳工作區(qū)間為調(diào)節(jié)流量和工作電壓使效率和比沖處于最佳狀態(tài)，所述推力的特性方程為推力隨流量和工作電壓的變化關(guān)系；

步驟2：無拖曳控制系統(tǒng)根據(jù)電容式傳感器測量的結(jié)果，得到需要補(bǔ)償?shù)耐屏Γㄟ^對補(bǔ)償?shù)耐屏M(jìn)行特性分析，將補(bǔ)償?shù)耐屏Ψ譃榇蠖皖l的推力和小而高頻的推力；

步驟3：所述大而低頻的推力補(bǔ)償由氣體工質(zhì)電推力器完成，根據(jù)氣體工質(zhì)電推力器的特性方程和控制的目標(biāo)推力，得到輸出流量和電壓，然后，無拖曳控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)氣體工質(zhì)電推力器的工作電壓對控制的目標(biāo)推力與實(shí)際輸出推力的差值進(jìn)行補(bǔ)償；所述小而高頻的推力補(bǔ)償由液體工質(zhì)電推力器完成，根據(jù)液體工質(zhì)電推力器的特性方程和控制的目標(biāo)推力，得到輸出流量和電壓，然后，無拖曳控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)液體工質(zhì)電推力器的工作電壓對控制的目標(biāo)推力與實(shí)際輸出推力的差值進(jìn)行補(bǔ)償。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述控制機(jī)構(gòu)包括電推進(jìn)控制器和功率處理單元，所述推力機(jī)構(gòu)和功率處理單元均分別與電推進(jìn)控制器互通訊連接，所述功率處理單元給推力機(jī)構(gòu)供電。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述氣體工質(zhì)電推力器為會(huì)切場推力器或離子推力器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述氣體工質(zhì)電推力器以氙氣作為工質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述液體工質(zhì)電推力器為膠體推力器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述液體工質(zhì)電推力器以極性液體作為工質(zhì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述組合式電推進(jìn)裝置與無拖曳控制系統(tǒng)相連。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述步驟3中，根據(jù)氣體工質(zhì)電推力器或液體工質(zhì)電推力器的特性方程和控制的目標(biāo)推力，得到輸出流量和電壓包括以下步驟：

步驟3.1：測量氣體工質(zhì)電推力器或液體工質(zhì)電推力器在不同流量和工作電壓下的推力特性，進(jìn)而擬合出推力隨流量和工作電壓變化的特性方程；

步驟3.2：將控制的目標(biāo)推力代入到特性方程中，得到滿足推力要求的流量和工作電壓的參數(shù)取值；

步驟3.3：根據(jù)需求選取相應(yīng)的流量和工作電壓的參數(shù)取值作為輸出的流量和工作電壓。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間引力波探測的組合式電推進(jìn)裝置的控制方法，其特征在于：所述氣體工質(zhì)電推力器和液體工質(zhì)電推力器的最佳工作區(qū)間部分重疊時(shí)，在重疊區(qū)間內(nèi)，使用最小工作電壓或最小點(diǎn)火沖擊的方式進(jìn)行控制。