[发明专利]一种电推进多模式自主控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种电推进多模式自主控制系统及方法，属于空间电推进技术领域。本发明通过调节点火流率、阳极功率、屏栅功率实现了推力的大范围灵活调节，解决了电推进系统推力大小不能灵活调节的问题，提升了电推进系统对于航天器任务的适应性；通过调节矢量调节机构的正交双轴的角度实现了推力方向的大范围灵活调节，解决了电推进系统推力方向不能灵活调节的问题，具有控制策略简单、可靠稳定的特点；在电推进系统工作过程中，通过调节阳极电流完成对屏栅电流的闭环控制，间接实现了推力的在轨实时补偿，解决了电推进系统长期在轨工作推力随时间变化的问题，并保证了推力高精高稳输出，精度优于1％。

技术领域

本发明涉及一种电推进多模式自主控制系统及方法，属于空间电推进技术领域。

背景技术

电推进技术是一种高效的航天器推进技术，相比传统的化学推进系统具有高比冲的优势。电推进应用初期主要为单一工作模式，工作在一个特定的功率点，输出推力、比冲保持不变，主要执行GEO卫星的位置保持任务；随着电推进技术发展，电推进系统的应用逐渐拓展到多工作模式，可在不同功率点下工作，输出推力和比冲也随着变化，以满足不同的航天器任务需求，适应性更强，使用也更加灵活方便。

高轨大型GEO卫星、全电推进卫星以及深空探测任务均对多模式电推进系统提出了迫切需求，要求电推进系统具有多模式工作的能力，同时可以灵活调节、可靠工作。

目前我国电推进系统主要采用单一工作模式，其工作过程不涉及到多种模式的切换，控制方法比较简单，不需要对输出流率进行调节、也不需要对输出功率参数进行调节，所有参数均固定在一个工作点，该方法无法满足多模式工作的任务需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种电推进多模式自主控制系统及方法，该方法能够实现电推进系统的不同模式之间的自主灵活调节，并且与控制分系统接口简单，方便使用。

本发明解决的技术解决方案是：

一种电推进多模式自主控制系统，该自主控制系统包括电推进多模式控制模块、多模式电源模块、多模式流率控制模块、多模式电推力器和多模式方向调节装置；多模式电推力器安装在多模式方向调节装置上，多模式方向调节装置能够带动多模式电推力器转动；

所述的电推进多模式控制模块包括模式解算子模块、功率控制子模块、流率控制子模块和推力方向控制子模块；

模式解算子模块用于接收系统工作模式指令，并根据接收到的系统工作模式指令解算该工作模式下点火功率信号、点火流率信号和推力方向信号，并将解算得到的点火功率信号发送给功率控制子模块，将解算得到的点火流率信号发送给流率控制子模块，将解算得到的推力方向信号发送给推力方向控制子模块；

功率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火功率信号，并根据接收到的点火功率信号形成点火功率控制信号，并将点火功率控制信号输出给多模式电源模块；

多模式电源模块用于接收功率控制子模块输出的点火功率控制信号，并根据接收到的点火功率控制信号进行点火功率调节，将调节后的点火功率输出给多模式电推力器；多模式电源模块还根据调节后的点火功率将形成功率遥测信号反馈给功率控制子模块，功率控制子模块根据反馈的功率遥测信号完成点火功率的闭环控制；

流率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火流率信号，并根据接收到的点火流率信号，形成点火流率控制信号，并将点火流率控制信号输出给多模式流率控制模块；

多模式流率控制模块用于接收流率控制子模块输出的点火流率控制信号，并根据接收到的点火流率控制信号进行点火流率调节，将调节后的点火流率输出给多模式电推力器，多模式流率控制模块将调节后的点火流率形成流率遥测信号反馈给流率控制子模块，流率控制子模块根据反馈的流率遥测信号完成点火流率的闭环控制；