[发明专利]一种基于阳极电流的抗干扰高精度贮供流量控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于阳极电流的抗干扰高精度贮供流量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在电推进系统多模式典型工况下获得阳极电流和流量之间的线性映射关系；

(2)根据航天器实际轨控推力需求并结合阳极电流与流量之间映射关系，换算得到多模式电推进系统流量控制对应的电流目标值PDA0；

(3)计算高精度流量控制对应增量式PD控制器的比例项KPi，将AD数采系统输出的阳极电流经过一个12阶FIR滤波，获得消除高频噪声的阳极电流滤波值PAfi，于是得到高精度流量控制的阳极电流偏差PDAi＝PA0-PAfi，则控制比例项KPi＝Kp×PDAi，其中，Kp为增量式PD控制器的比例系数，整数i表示控制周期序号；

(4)计算高精度流量控制对应增量式PD控制器的微分项KDi，利用扩张状态线性微分估计器进行阳极电流变化率DAi估计，则微分控制项KDi＝Kd×DAi，其中，Kd为增量式PD控制器微分系数；

(5)计算高精度流量控制对应的电磁比例阀增量控制电流值：

PIi＝KPi+KDi；

(6)将电磁比例阀增量控制电流值PIi转换为驱动电流值IDi，并输出至电磁比例阀；

(7)控制电磁比例阀根据驱动电流值IDi调节输出流率，实现电磁比例阀下游流量的高精度控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于阳极电流的抗干扰高精度贮供流量控制方法，其特征在于：进行所述步骤(1)之前还包括步骤：打开电磁比例阀上游的自锁阀和下游电磁阀，以及电磁比例阀快速打开的暂态过程。

3.一种基于阳极电流的抗干扰高精度贮供流量控制系统，其特征在于，包括电磁比例阀、阳极电源电流AD数采器、增量式PD数字控制器、FIR滤波与平滑器、阳极电流变化率线性扩张状态微分估计器，其中：

电磁比例阀，根据驱动控制电流值IDi调节电推进工质输出流率，实现电磁比例阀下游流量的高精度控制；

阳极电源电流AD数采器，在测量控制周期内采集电推进系统的阳极电流值，并去掉最大和最小值，完成采样过程中野值剔除，最后求均值后输入给FIR滤波与平滑器；

FIR滤波与平滑器，对阳极电流采样值进行频谱分析后，选取合适的截止频率实现一个12阶FIR低通平滑滤波器，将阳极采样电流中高频噪声进行滤除，获得信噪比更好的阳极电流滤波值PAfi用于增量式PD控制器输入；

阳极电流变化率线性扩张状态微分估计器，首先将阳极电流在比例阀流量控制过程等效成一个二阶系统，然后设计一种线性扩张状态观测器，即将阳极电流、阳极电流变化率及扰动信息作为扩张状态观测器的估计状态：

其中变量x为阳极电流值，为x的估计滤波值，ω为过程所有干扰项，u为控制输入，这里将观测器增益阵L的特征方程的极点放置在同一个频点上，并要求大于控制频率之上；

增量式PD数字控制器，基于阳极电流与流量的线性映射关系，将航天器轨道机动所需推力进行换算，得到多模式电推进系统高精度流量所需电流控制目标值PDA0，进而计算控制周期内高精度流量控制对应的增量式PD控制器比例项KPi；

计算控制周期内高精度流量控制对应的PD控制器微分项，利用扩张线性估计器得到的阳极电流变化率DAi，计算得到当前控制周期内高精度流量控制对应的增量式PD控制器微分项KDi，最后解算出高精度流量控制对应的电磁比例阀电流控制值IDi；

IDi＝IDi-1+PIi，

其中，IDi-1为相邻的前一次控制周期计算得到电磁比例阀电流控制值，PIi为电磁比例阀电流增量控制值，将电磁比例阀电流控制值IDi输出至电磁比例阀；

所述的控制周期内高精度流量控制对应的电磁比例阀电流增量控制值PIi需进行限幅：即|PIi|≤5。

4.根据权利要求3所述的一种基于阳极电流的抗干扰高精度贮供流量控制系统，其特征在于：还包括自锁阀，电磁阀，电磁比例阀快速开启暂态过程，隔离或启动向电磁比例阀输送输入阳极电流控制偏差。