[发明专利]一种基于电动泵发动机的轨道控制方法及计算设备

说明书

本申请公开了一种基于电动泵发送机的轨道控制方法及计算机设备，该方法包括：构建轨道动力学模型，根据预设的第一工作时长集、第一充电时长集、预设初始轨道状态以及轨道动力学模型递推得到第一末轨道状态，根据预设期望轨道状态和第一末轨道状态是否满足预设的约束条件；若不满足，则调整第一工作时长集和第一充电时长集得到第二工作时长集和第二充电时长集，从第二工作时长集和第二充电时长集中分别确定出轨控所对应的工作时长以及充电时长，根据工作时长和充电时长进行轨道控制。本申请解决了如何通过电动泵发动机进行轨道控制的技术问题。

技术领域

本申请涉及航天技术领域，尤其涉及一种基于电动泵发送机的轨道控制方法及计算机设备。

背景技术

为了适应微小航天器发射市场低成本、快发射、高可靠的要求，基于电动泵发动机的航天器设计应运而生。电动泵推进系统通过航天器自身携带的电池驱动电机，进而带动燃料泵和氧化剂泵抽取储箱的推进剂，从而提高推进剂到达燃烧室时的压力，完成推进剂的输送。相较于传统的涡轮泵推进剂供给方式，电动泵推进剂供给方式具有结构简单、推力比调节便利、能量利用效率高、成本低等优势，受到国内外研究学者的高度关注。

对于航天器，当燃烧室压强和高压气体储箱初始压强确定后，发动机的工作时长需保证航天器的正常工作，例如，需满足航天器多次轨控操作或者位保操作。发送机的工作时长与电池容量相关，电池容量与电池质量相关，而电池质量又会影响供给系统的总体质量；另外由于航天器发射过程无法对电池充电，因此为了保持航天器正常工作无法从电池的角度来减少系统的重量。但是如果将电动泵发动机作为航天器的轨控发动机，可以利用航天器的太阳翼对电池多次充电，电池的容量只需要满足每次轨控机动需求即可，电池可以利用航天器的太阳翼进行多次充电，保证其多个轨控工作，即可以电池的容量来减小电池质量，从而减低了有效载荷质量或者机动能力的提升。因此，如何通过电动泵发动机实现对航天器的轨道控制成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对如何通过电动泵发动机实现对航天器的轨道控制，本申请提供了一种基于电动泵发动机的轨道控制方法及计算机设备，本申请实施例所提供的方案中，采用电动泵推进器并将其作为轨控发动机，利用电池充放电的特性，将基于连续推力的转移问题转化为以转移时间和燃料消耗为目标的优化设计问题，为实际航天器应用电动泵推进器进行轨道机动提供参考。

第一方面，本申请实施例提供一种基于电动泵发送机的轨道控制方法，该方法包括：

构建轨道动力学模型，根据预设的第一工作时长集、预设的第一充电时长集、预设初始轨道状态以及轨道动力学模型递推得到第一末轨道状态，其中，所述第一工作时长集为至少一个轨控所对应的初始工作时长的集合，第一充电时长集为至少一个轨控所对应的充电工作时长的集合；

根据预设期望轨道状态和第一末轨道状态判断其是否满足预设的约束条件；

若不满足，则在预设取值范围内分别调整所述第一工作时长集和第一充电时长集得到第二工作时长集和第二充电时长集，根据第二工作时长集和第二充电时长集、预设初始轨道状态以及轨道动力学模型重新递推得到第二末轨道状态；

确定出预设期望轨道状态和第二末轨道状态满足预设的约束条件所对应的第二工作时长集和第二充电时长集，从第二工作时长集确定出工作时长以及从第二充电时长集确定出轨控所对应的工作时长和充电时长，根据所述工作时长和充电时长进行轨道控制。

可选地，构建轨道动力学模型之前，还包括：

根据预设轨控次数分别确定出电动泵推进器每次轨控所对应的初始工作时长和初始充电时长，根据电动泵推进器所有次轨控所对应的所述初始工作时长得到第一工作时长，以及根据电动泵推进器所有次轨控所对应的初始充电时长得到第一充电时长集。

可选地，根据预设轨控次数分别确定出电动泵推进器每次轨控所对应的初始工作时长和初始充电时长，包括：