[发明专利]离子推力器宽功率范围多模式工作点优化方法和控制方法

权利要求书

1.一种离子推力器宽功率范围多模式工作点优化方法，其特征在于，该方法将多工作点进行二级分解，包括：

步骤一、首先在离子推力器所能正常引出的束流范围，以及在电推进系统贮供单元最易调节的流率点限制下，确定多个束流点；

步骤二、确定每个束流点下的不同束电压点；束电压点和对应的束流点组成一个模式的工作点。

2.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述步骤一具体为：

步骤11、在离子推力器所能正常引出的束流范围内，根据电推进系统所能提供的最大功率和所要求的推力、比冲确定离子推力器的最大束流和最大束电压；根据电推进系统最小功率和所要求的推力、比冲确定离子推力器的最小束流和最小束电压；

步骤12、在最小束流和最大束流范围内，依据电推进系统贮供单元最易调节的流率点，将束流范围分解为多个束流点。

3.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述步骤二具体为：

步骤21、在不同束流点下通过阴极流率优化实验和放电损耗优化实验，确定每个束流点下的最佳流率；

步骤22、针对每个束流点，在对应的最佳流率下，通过调节屏栅电压，确定该束流点下出现过聚焦和欠聚焦的束电压，得到可允许的束电压范围；在可允许的束电压范围内，根据电推进系统所要求工作模式数，确定该束流点下的不同束电压点。

4.如权利要求3所述的优化方法，其特征在于，所述最佳流率包括最佳阴极流率、最佳阳极流率和最佳中和器流率；确定一个束流点下的最佳流率的方式为：

对于当前束流，在设计最高束电压下，放电室工质利用率取90％，在放电电压小于30V条件下，通过比较不同阴极流率下放电损耗确定该束流下最佳阴极流率；

在最高束电压和实验确定的所述最佳阴极流率下，保持束流不变，通过调节放电室总流率，得到放电室工质利用率与放电损耗曲线，通过曲线拐点处的放电室工质利用率确定该束流下放电室最佳总流率；放电室最佳总流率减去所述最佳阴极流率，得到最佳阳极流率；

测量中和器工作模式由点状模式进入羽状模式的中和器流率，将中和器工作模式转变点中和器流率的1.2倍流率确定为当前束流下的最佳中和器流率。

5.一种离子推力器控制的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、采用如权利要求1～4任意一项所述的工作点优化方法获得每个模式的工作点；

步骤2、计算每个工作点的功率；

步骤3、根据电推进系统所需提供的功率，确定离子推力器的工作点，使得离子推力器在该功率下处于最佳高效工作状态。