[发明专利]一种多路固体推力器阵列控制驱动系统及方法

说明书

本发明公开了一种多路固体推力器阵列控制驱动系统及方法，相比较传统的MEMS微推力器控制系统在点火指令发出以后，无法获取MEMS微推力器是否点火成功的信息，本发明通过对点火电流进行采样，将该采样的电流信息反馈给上位机，从而可以直接反馈点火是否成功的信息，该点火电流采样电压的幅值可以计算获得成功点火数目的信息。传统的多路固体推力器阵列控制驱动系统需要上位机告知具体的点火点位置坐标，本发明可自行判断阵列模块的点火位置坐标信息，自行选择点火点，并进行点火，通过向上位机反馈点火成功信号，使MEMS固体微推力器的控制更为灵活。

技术领域

本发明涉及一种多路固体推力器阵列控制驱动系统及方法，属于低成本卫星的姿态轨道控制领域。

背景技术

MEMS固体微推力器阵列为一种新型的集成化学推进器件，主要用于微型卫星的姿态和轨道控制，具有体积小、结构简单、功耗低、可控性强、集成度高、能够提供小而精确的冲量等优点，受到国内外研究机构的高度重视。

MEMS固体微推力器是基于MEMS技术的固体推进剂微推进系统，固体推进剂贮存在通过微加工制作而成的常压储腔中。利用MEMS技术可以在同一块芯片上集成多个可独立寻址的微推力器单元，通常为矩形阵列，它们能产生10^-4-10^-6NS的冲量脉冲，可满足微型卫星的轨道控制.如果将推力器可提供的最小脉冲称作一个“脉冲节”，那么这些推力器将能以“脉冲节”为单位，以一定逻辑功能产生推力。由于“脉冲节”很小，推力器可以对微型卫星的姿态连续地进行精确微调。

由于MEMS固体微推力器阵列往往集成度较高，因此需要特殊的控制驱动系统对其进行控制，以实现精确的比冲控制。药室中含有热熔丝，并与点火电路层有电气连接。将电源电压引入点火电路层特定引线位置，热熔丝经电流流过后温度升高，使药室推进剂引燃，从而实现该路点火。特殊的控制驱动系统的驱动方式包括矩阵式驱动方式和非矩阵式驱动方式，由于MEMS固体微推力器在制作中可能出现瑕疵，由于热熔丝接触不良等问题导致某路驱动电流无法导通，现有驱动控制系统仅能发送点火信号，无法反馈是否点火成功。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提出一种多路固体推力器阵列控制驱动系统及方法，通过向上位机反馈点火成功信号，使MEMS固体微推力器的控制更为灵活。

本发明的技术解决方案是：

一种多路固体推力器阵列控制驱动系统，包括上位机、电源模块、驱动模块、阵列模块和控制通信模块，上位机向控制通信模块发送点火指令，点火指令包括阵列模块的点火位置坐标或阵列模块的点火数量，控制通信模块接收点火指令，如果所接收的点火指令为阵列模块的点火位置坐标，则控制通信模块根据点火位置坐标在相应的I/O端产生脉冲信号；如果所接收的点火指令为阵列模块的点火数量，则控制通信模块自行判断阵列模块的点火位置坐标信息，根据点火位置坐标在相应的I/O端产生脉冲信号；驱动模块接收相应的脉冲信号，并驱动与脉冲信号对应的阵列模块与电源模块之间的功率开关的导通，电源模块中的电流流经电流检测电阻，使阵列模块相应坐标位置的热熔丝熔断，实现固体推力器阵列药仓的点火，控制通信模块内的电流检测电路对电流检测电阻上的电压进行实时采样，并将其转化为成功点火的数量信息，并将该数量信息传递给上位机，上位机对该数量信息与初始发送的点火位置信息的数量进行比对，如果比对结果不一致，则由上位机向控制通信模块补发送点火指令。

自行判断阵列模块的点火位置坐标信息的方法为：控制通信模块中自行存储已经点火的位置坐标信息及未点火的位置坐标信息，并在未点火的位置中优先按中心对称选取、若处在中心对称位置上点火点均已点火使用过，则按照预先设定的距离中心对称一定误差范围内选取相应数量的点火点，如果仍无法选出点火点，则将无法选出点火点的信息反馈给上位机。