推力器
- 一種基于模型預測的火星返回推力器容錯控制再分配方法
識別算法，以及推力器故障快速診斷和重構(gòu)算法，使探測器具備了在著陸過程中的高容錯控制能力，提高了此過程姿態(tài)控制的魯棒性[4]。近年來，隨著火星返回任務研究大力開展，使用冗余執(zhí)行器的過驅(qū)動容錯控制設計思想，成為當前容錯控制技術(shù)應用的主要研究方向之一。對于過驅(qū)動系統(tǒng)，控制分配是容錯技術(shù)應用的典型方法[5-6]。在保持頂層控制律不變的條件下，通過對推力器進行控制指令再分配，實現(xiàn)故障狀態(tài)下的容錯控制[7-8]。常見的控制分配方法有直接分配法、daisy chain法
宇航學報 2023年2期2023-03-18
- 考慮非預期電擊穿的離子推力器可靠性分析
）0 引言離子推力器是電推進分系統(tǒng)的核心組件，由放電陰極、放電室、柵極系統(tǒng)和中和器等關(guān)鍵部組件構(gòu)成[1]。離子推力器工作的基本原理是借助外部電能電離推進劑并在電場作用下使離子聚焦并加速噴出，從而將外部電能轉(zhuǎn)化為動能，產(chǎn)生推力。高比沖、長壽命、推力小是其顯著特征。正是因為離子推力器產(chǎn)生的推力較小，所以必須在軌穩(wěn)定可靠運行數(shù)千甚至數(shù)萬小時才能滿足總沖要求。因此，針對離子推力器長服役壽命可靠性的評估具有重要的工程意義?，F(xiàn)有離子推力器長壽命可靠性的研究主要從性能退
真空與低溫 2022年6期2023-01-06
- 微小衛(wèi)星推力器姿軌一體化控制技術(shù)研究
的部件［2］。推力器是航天器姿態(tài)和軌道控制中最常用的執(zhí)行機構(gòu)之一，它通過噴氣產(chǎn)生控制力來控制衛(wèi)星的姿態(tài)和軌道。利用推力器控制衛(wèi)星三軸姿態(tài)，要求推力器能夠產(chǎn)生6 個方向控制力矩［3］，而單個方向控制時不對其他方向產(chǎn)生干擾，則至少需要安裝6 個推力器，如果同時考慮冗余還需要增加推力器的配置。但是，推力器數(shù)量增多會導致姿態(tài)控制系統(tǒng)復雜，同時也給整星的安裝帶來一定難度，尤其不適用于微小衛(wèi)星，因為其對各個設備的質(zhì)量、成本和功耗均有嚴格的限制。文獻［4-5］針對推力器
上海航天 2022年5期2022-12-03
- 衛(wèi)星姿控多推力器高速率阻尼算法及驗證
0 引言以噴氣推力器為執(zhí)行機構(gòu)的姿態(tài)控制系統(tǒng)是一種典型的主動式零動量控制系統(tǒng)，具有快速、方便等特點[1]。為了保證衛(wèi)星的簡單、可靠、重量輕和低成本特性，推力器的選取和安裝變得愈發(fā)重要，在滿足功能需求的情況下盡可能采用少的推力器。衛(wèi)星初始入軌階段衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的任務包括速度阻尼、太陽和地球捕獲等[2]。如果衛(wèi)星能源充足，有足夠時間建立穩(wěn)定對日狀態(tài)，可以采用磁阻尼方式。當要求衛(wèi)星快速建立穩(wěn)定狀態(tài)時，采用推力器噴氣控制是一種很好的選擇。采用多個推力器可以更好地
航天控制 2022年5期2022-11-03
- M5型微波離子推力器10000h壽命實驗*
引 言微波離子推力器是一種靜電型推進裝置，它利用微波能量擊穿氣體形成電子回旋共振（Electron Cyclotron Resonance, ECR）等離子體[1-3]，其中的離子在加速柵極的作用下被高速引出產(chǎn)生推力，引出的離子束流再被電子中和。微波離子推力器具有比沖高、無熱電極燒蝕、壽命長、電源系統(tǒng)簡單等優(yōu)點，非常適用于長時間工作的空間飛行器。微波離子推力器2003年在“隼鳥1號”返回式深空探測器上首次得到空間應用，2010年6月探測器成功返回地面。長達
飛控與探測 2022年4期2022-11-02
- 徑向磁場對霍爾推力器性能影響的數(shù)值模擬研究*
0000)霍爾推力器由于推力密度大、結(jié)構(gòu)簡單等特點,在商業(yè)航天領域具有廣泛的應用前景.為了進一步提升小功率霍爾推力器的性能,克服低軌衛(wèi)星用小功率霍爾推力器性能受限于輸入功率和最大磁場強度的問題,本文利用數(shù)值模擬和理論分析方法研究了霍爾推力器放電通道中徑向磁場分布對推力器性能的影響.在軸向磁場分布和最大徑向磁場強度一定的情況下,通過改變徑向磁場梯度實現(xiàn)徑向磁場對推力器性能影響的研究.結(jié)果表明,在放電參數(shù)、推進劑流率以及軸向磁場不變的情況下,加速區(qū)的電勢隨著徑
物理學報 2022年10期2022-06-04
- 電推進加速技術(shù)現(xiàn)狀及展望
統(tǒng)作為衡量空間推力器先進性的標志之一。2010年8月，美國洛馬公司研制的先進極高頻軍事衛(wèi)星AEHF在遠地點發(fā)動機失效的情況下，被多模式霍爾推力器成功拯救且確保了預定的14年壽命，從而避免了超過20億美元的損失。隨即拉開了全電推進衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的序幕。2012年10月14日，中國實踐9A衛(wèi)星搭載LIPS-200離子推力器和HET-70霍爾推力器進行了空間在軌實驗，這是中國首次進行電推進技術(shù)的空間實驗驗證。以此為分界點，中國電推進技術(shù)的發(fā)展，從基礎性預研階段正式
宇航學報 2022年2期2022-03-31
- 月面高溫下推力器可靠性試驗
太陽照射一側(cè)，推力器噴管受太陽輻射及月表紅外的共同影響，同時對空輻射角系數(shù)較小，導致推力器電磁閥溫度持續(xù)升高，120 N推力器電磁閥最高溫度可達到約110℃，與電磁閥連接的推進管路的最高溫度約100℃。電磁閥在高溫與氧化劑強氧化性環(huán)境條件下，閥芯產(chǎn)生溶脹效應，堵死或者減小閥芯運動行程，導致推力器穩(wěn)態(tài)與脈沖工作性能下降甚至推力器無法正?？煽抗ぷ鳌４送?，推進劑管路內(nèi)的氧化劑在100℃高溫條件下發(fā)生汽化反應，當汽化后的氧化劑與正常狀態(tài)的燃料結(jié)合后，將發(fā)生不穩(wěn)定燃
中國空間科學技術(shù) 2021年6期2021-12-21
- LHT40低功率霍爾推力器放電特性試驗
進系統(tǒng)中，霍爾推力器具有結(jié)構(gòu)簡單、推力小、壽命長、集成度高、比沖適中、推功比高[2-4]等諸多優(yōu)點，實現(xiàn)了廣泛的空間應用，主要執(zhí)行姿態(tài)控制、軌道提升、深空探測等多種軌道任務。截止目前為止，1～5 kW的功率[5-6]范圍內(nèi)的霍爾推力器已有多款推力器實現(xiàn)在軌型號應用。近幾年，隨著地軌互聯(lián)網(wǎng)星座的蓬勃發(fā)展，以OneWeb、SpaceX“星鏈”(Starlink)為代表的商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對低功率霍爾推力器的應用十分火熱。英國通信公司OneWeb(一網(wǎng)公司)截至2020
中國空間科學技術(shù) 2021年5期2021-10-26
- 1N ADN基推力器瞬態(tài)啟動性能試驗研究
N ADN 基推力器進行在軌技術(shù)演示驗證.2016年至2017年底，美國Planet Labs 公司發(fā)射的SkySat(天空衛(wèi)星)星座中12顆衛(wèi)星均采用了瑞典 ECAPS公司研制的1N ADN基推進系統(tǒng)，用于衛(wèi)星軌道機動和姿態(tài)調(diào)整[4].2016年，由北京控制工程研究所研制的1N ADN基推力器搭載衛(wèi)星完成了首次飛行驗證試驗，經(jīng)在軌試驗證明，在額定工作壓力下，1N ADN基推力器穩(wěn)態(tài)工況下，實際推力為1.03N，工作比沖210.2 s[5].目前，改進后的
空間控制技術(shù)與應用 2021年4期2021-08-02
- 環(huán)型離子推力器放電機理研究進展①
S-300離子推力器，標志著國內(nèi)電推進技術(shù)取得重大突破[6]。2020年初，國內(nèi)探月計劃“嫦娥工程三期”順利完成，初步建立了深空探測網(wǎng)，火星探測計劃提上議事日程[7]。開展火星探測任務的首要難題是探測器的運載問題，探測器要擺脫地球引力進入火星軌道，其飛行速度需超過第二宇宙速度。與此同時，探測器要經(jīng)過極長的飛行時間，期間還要經(jīng)受各種力、熱和輻射的干擾。因此，開展火星探測任務對探測器推力器的推力、功率、比沖、效率和使用壽命等性能提出了更高的要求。研發(fā)更大推力和
固體火箭技術(shù) 2021年2期2021-05-17
- 適用于微納衛(wèi)星的微型電推進技術(shù)研究進展①
，介紹微型離子推力器、低功率霍爾推力器、場致發(fā)射電推進(Field Emission Electric Propulsion，F(xiàn)EEP)、電噴霧推力器、脈沖等離子體推力器(Pulsed Plasma Thruster，PPT)、真空電弧推力器(Vacuum Arc Thruster，VAT)等主流微型電推力器的工作原理和研究進展，分析其性能特點及應用發(fā)展趨勢。1 微納衛(wèi)星對微型電推進系統(tǒng)的需求為保證低成本的同時，具備較長的壽命和較優(yōu)的性能，微納衛(wèi)星對微型電
固體火箭技術(shù) 2021年2期2021-05-17
- 一種控制系統(tǒng)故障處理中的互斥設計方法
處理變得復雜.推力器是航天器控制系統(tǒng)重要的執(zhí)行機構(gòu)，是保證航天器正常工作的關(guān)鍵部件，一般在硬件上采用冗余備份[5]設計來保證系統(tǒng)的可靠性.推力器有兩類常見故障：推力損失和推進劑泄漏，故障處理均為切換到備份[5].使用故障的推力器會對航天器的穩(wěn)定運行、安全和壽命造成嚴重后果[6-8].本文以控制系統(tǒng)故障診斷與處理中的推力器切換為研究對象，分析了多種故障交叉耦合觸發(fā)和處理可能導致的推力器切換錯誤甚至航天器失控的情況，并提出了一種軟件互斥設計方法，能有效解決故障
空間控制技術(shù)與應用 2021年1期2021-04-25
- 面向軌道位置保持的故障模式下電推力器布局設計優(yōu)化
星通常采用化學推力器來實現(xiàn)位置保持，然而，其存在燃料消耗較大、位置保持精度較低等問題，嚴重影響了GEO 衛(wèi)星的壽命［4］。相比之下，電推力器具有高比沖、小推力的特點，基于電推力器的位置保持可有效減少燃料消耗并提高位置保持精度，近年來得到了廣泛的應用［5-7］，例如美國波音公司的ABS 3A 全電推進衛(wèi)星、德國OHB 公司的Electra 全電推進衛(wèi)星以及歐洲通信衛(wèi)星公司的172B 全電推進衛(wèi)星［8］等。由于電推力器產(chǎn)生的推力大小僅是化學推力器的百分之一，且
無人系統(tǒng)技術(shù) 2020年5期2021-01-06
- 高比沖霍爾推力器啟動特性研究
在軌應用的霍爾推力器，搭載在流星號衛(wèi)星上由蘇聯(lián)成功發(fā)射[1]?；魻?span id="yukgg0c" class="hl">推力器憑借其可靠性高、推力密度高、推力功率比大及綜合性能好等優(yōu)勢，在航天器南北位保、大氣阻力補償及軌道轉(zhuǎn)移等任務中得到了廣泛的應用[2-3]。截至2019年8月，已有723臺霍爾推力器在超過12種GEO平臺、208個航天器上成功應用，在軌飛行成功率100%。霍爾推力器在工作過程中，放電參數(shù)會發(fā)生相應的變化。由于推力器工作時陽極電壓保持不變，放電電流的平均值變化可以反映推力器功率的變化，放電電
中國空間科學技術(shù) 2020年4期2020-12-01
- 霍爾推力器點火過程研究現(xiàn)狀及展望
0 引 言霍爾推力器(Hall thruster，HT)，又稱穩(wěn)態(tài)等離子體推力器(Stationary plasma thruster，SPT)，是一種典型的電推進裝置。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、比沖和效率較高等優(yōu)點，被廣泛地應用于衛(wèi)星的南北位保和軌道轉(zhuǎn)移等空間推進任務[1]。俄羅斯是最早開展霍爾推力器研究工作和進行空間應用的國家，其綜合技術(shù)水平在世界上處于領先地位。俄羅斯研制的霍爾推力器功率范圍很廣(50 W～50 kW)[2]，其典型的代表產(chǎn)品SPT-100
宇航學報 2020年6期2020-07-28
- 我國首款牛級霍爾推進器研制成功
千瓦大功率霍爾推力器成功完成點火試驗，點火時間累計達8小時，點火次數(shù)超過30次。該推力器的成功研發(fā)，實現(xiàn)了我國霍爾電推力器推力從毫牛級向牛級的跨越。試驗過程中，推力器點火可靠，運行平穩(wěn)，工作參數(shù)穩(wěn)定，實測推力1牛，比沖3068秒，效率大于70%，性能指標達到國際先進水平。據(jù)悉，該推力器在設計中采用了空心陰極中置、磁屏蔽長壽命等新技術(shù)，具有推力大、比沖高、工作壽命長、可靠性高等特點，可為大型GEO（地球靜止軌道）衛(wèi)星、中型/重型全電推平臺、深空探測器、地球軌
中國軍轉(zhuǎn)民 2020年1期2020-02-20
- 影響環(huán)形微陰極電弧推力器壽命的因素研究
]。微陰極電弧推力器(Micro-cathode arc thruster, μCAT)通過陰陽極間脈沖放電，形成的高電離度等離子體被磁場約束、加速噴出而產(chǎn)生推力，具有體積小、重量輕、功耗低、比沖高等優(yōu)點，是微納衛(wèi)星空間推進的理想候選推力器。然而μCAT推力在μN量級，相比較大推力的推力器，執(zhí)行相同速度增量的任務需要更長的工作時間。因此，對μCAT系統(tǒng)的壽命提出了要求。在μCAT領域研究具有代表性的是喬治華盛頓大學的Michael Keidar團隊[2]，
宇航學報 2019年12期2020-01-14
- 離子液體電噴推力器的關(guān)鍵技術(shù)及展望
，離子液體電噴推力器是一種具有比沖高、體積小、質(zhì)量輕、功率低等優(yōu)點的電推進技術(shù)。離子液體電噴推力器產(chǎn)生的微牛級推力可用于微納衛(wèi)星或航天器的無拖曳控制、姿態(tài)精確控制、組網(wǎng)和編隊飛行等方面。例如，2016年1月，歐洲航天局的LISA Pathfinder飛船成功使用搭載的8個由Busek公司研制的離子液體電噴推力器進行了無拖曳飛行驗證[6]，中山大學用于引力波探測的“天琴計劃”也將其列為備選的推進系統(tǒng)方案[7]。因此，離子液體電噴推力器是一種極富前景的微牛級推
宇航學報 2019年9期2019-10-09
- 離子霍爾推力器束流中和與耦合研究進展
）0 引言離子推力器和霍爾推力器是目前航天器上使用最廣泛的動力裝置之一，相比而言，在同樣功率下，離子推力器比沖高、推力小，霍爾推力器比沖低、推力大。為有效發(fā)揮離子推力器高比沖、霍爾推力器大推力的優(yōu)勢，解決傳統(tǒng)離子和霍爾電推力器高比沖和大推力無法兼具的難題，提出了離子霍爾混合推力器概念。離子霍爾混合推力器由環(huán)型離子推力器[1]和霍爾推力器[2]同軸嵌套組成。在兩種推力器同時工作情況下，由于束流等離子體電勢、密度、速度等方面的顯著差別，同時共用中和器，使得混合
真空與低溫 2019年1期2019-03-07
- 基于溫度模型的10 N推力器點火異常發(fā)現(xiàn)方法
2]，10 N推力器是該類型推進系統(tǒng)中提供推力的唯一執(zhí)行部件，其工作正常與否直接決定了衛(wèi)星軌道或者姿態(tài)控制的成敗。現(xiàn)今主要通過兩種手段開展10 N推力器的狀態(tài)監(jiān)測：通過衛(wèi)星姿態(tài)角變化進行監(jiān)測；通過控后測軌結(jié)果進行評估。上述兩種手段均存在不足：①一般地，衛(wèi)星成對推力器的推力存在差異，正常情況下采用成對推力器點火也會引起姿態(tài)波動，并且在推力器點火過程中如果衛(wèi)星動量裝置參與姿態(tài)控制，則推力器噴氣產(chǎn)生的干擾力矩會逐漸被動量裝置吸收[3-6]，推力器異常工況無法完全
航天器工程 2019年1期2019-03-06
- 大功率軌道轉(zhuǎn)移航天器全電推進系統(tǒng)研究
了國外大功率電推力器的研究情況，針對近地空間的大功率軌道轉(zhuǎn)移航天器任務需求，給出了電推進系統(tǒng)方案設計，并對采用不同性能指標推力器的多種方案進行對比，為后續(xù)方案選擇提供參考。1 國外大功率電推力器介紹國外對大功率電推進技術(shù)的研究比較廣泛和深入，主要集中在離子推力器、霍爾推力器、磁等離子體推力器（Magnetoplasmadynamic Thruster，MPDT）、可變比沖磁等離子體火箭（Variable Specific Impulse Magneto-p
深空探測學報 2018年4期2019-01-10
- 基于遺傳算法的半潛式平臺動力定位系統(tǒng)動態(tài)約束可行域推力分配法
范圍內(nèi)，考慮到推力器出力方式及運行經(jīng)濟性，僅控制縱蕩、橫蕩和艏搖三個自由度的低頻慢漂運動，而推力系統(tǒng)由8個推力器組成以保證系統(tǒng)的冗余度，因此整個系統(tǒng)為過驅(qū)動系統(tǒng)。在動力定位模塊化設計過程中，如圖1所示，首先由控制算法得到三自由度控制力，然后通過分配算法將其分配到底層執(zhí)行機構(gòu)推力器上，最終實現(xiàn)定位目標。動力定位系統(tǒng)的底層推力系統(tǒng)一般采用全回轉(zhuǎn)推力器、舵等，在推力器方位角已知的情況下，S?rdalen[1]采用偽逆法對推力直接進行分配，分配過程中存在的奇異構(gòu)型
船舶力學 2018年10期2018-11-02
- 同軸型微陰極電弧推力器的設計及性能測試
一。微陰極電弧推力器（micro-cathode arc thruster,μCAT）具備小型化、低功耗、低成本、高效率等特點，是微納衛(wèi)星動力裝置的理想選擇。美國喬治·華盛頓大學的Keidar和Zhuang團隊在μCAT研究方面具有代表性，他們對μCAT的原理和結(jié)構(gòu)進行了分析，設計了微推力測試臺，分別對不同磁場下的離子速度、陰極斑點的旋轉(zhuǎn)、推力器羽流分布情況等推力器性能參數(shù)進行了研究[2-4]。Zhuang提出通過改變外加磁場的位置，使其軸心與推力器軸心不
航天器環(huán)境工程 2018年5期2018-10-23
- 靜止軌道衛(wèi)星南北位置保持推力器效率補償方法及應用
的2個10 N推力器在點火過程中對衛(wèi)星的X軸產(chǎn)生控制力矩，滾動角不可避免地會出現(xiàn)正向超調(diào)[2]，衛(wèi)星姿態(tài)會出現(xiàn)波動，嚴重時會影響用戶使用，隨著衛(wèi)星用戶對衛(wèi)星姿態(tài)要求程度不斷提高，開展避免南北位置保持時姿態(tài)超調(diào)過大的研究具有十分重要的意義。本文通過對南北位置保持情況的分析，提出了利用推力器點火時間反推出推力器工作效率的在軌補償方法，針對某在軌衛(wèi)星在軌實際驗證，成功地將衛(wèi)星姿態(tài)超調(diào)量控制在0.15°以內(nèi)。1 南北位置保持原理及策略靜止軌道衛(wèi)星每天在南北緯度方向
航天器工程 2018年4期2018-09-15
- 電推進系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在及未來
統(tǒng)的工作方式電推力器是電推進系統(tǒng)的核心部件，按照工作原理的不同分為三種：電熱式推力器、靜電式推力器和電磁式推力器。電熱式推力器需要對加注的推進劑進行加熱使其氣化，并從尾部噴管噴出，產(chǎn)生推力。靜電式推力器是利用電能把推進劑進行電離, 形成電子和離子, 并在靜電場作用下使帶正電的離子加速從尾部噴管噴出，從而產(chǎn)生推力。由于產(chǎn)生推力的物質(zhì)是離子, 因此靜電式推力器又被稱為“離子推力器”。電磁式推力器是利用電能將推進劑電離成等離子體,在外加電磁場(洛倫茲力) 的作用
太空探索 2018年8期2018-08-08
- 大功率射頻場反構(gòu)型等離子體電推進研究
要。1 大功率推力器的發(fā)展現(xiàn)狀大功率推力器因其良好的應用前景而受到廣泛的關(guān)注，目前美國、歐洲、俄羅斯和中國都在開展不同類型大功率推力器的研發(fā)。當前可應用于MW級功率的推力器，主要有四種類型，分別為磁等離子體推力器(MPDT)、可變比沖磁等離子體火箭(VASMIR)、脈沖誘導等離子體推力器(PIT)和無電極場反構(gòu)型等離子體電磁推力器(ELF)[1-9]。1.1 磁等離子體推力器磁等離子體推力器是利用電磁能加速氣體工質(zhì)并高速排出而產(chǎn)生反推力，通過大電流陰極和陽
火箭推進 2018年1期2018-04-26
- 基于區(qū)域平均燃料消耗的推力器配置問題
野0 引 言以推力器為執(zhí)行機構(gòu)的反作用控制系統(tǒng)，由于其對各種飛行任務較強的適應性，成為了航天器系統(tǒng)構(gòu)成中及其重要的分系統(tǒng)，其性能的好壞直接影響到整個控制器的使命[1].由于推力器相對飛行器是固定安裝的，其產(chǎn)生的推力矢量和控制力矩矢量僅取決于推力器安裝的位置和傾角，所以單個推力器產(chǎn)生的控制量在本體系中的方向是固定的.一般航天器會安裝多個推力器，通過其作用的組合來實現(xiàn)任意的合控制力和力矩，這種組合就是推力器的控制指令分配問題.推力器的配置一般是指飛行器上配備的
空間控制技術(shù)與應用 2018年1期2018-03-24
- 一種提高空心陰極推力器推力的發(fā)射體外置方法
種提高空心陰極推力器推力的發(fā)射體外置方法劉晨光，寧中喜*,孟天航，韓星，于達仁哈爾濱工業(yè)大學 能源學院,哈爾濱 150001為提高空心陰極推力器的比沖，研究了空心陰極發(fā)射體外置的方法，對比研究了發(fā)射體外置和內(nèi)置兩種結(jié)構(gòu)的空心陰極推力器的推力和比沖，發(fā)現(xiàn)發(fā)射體外置的結(jié)構(gòu)相比較于內(nèi)置結(jié)構(gòu)能夠增加推力器的推力和比沖。進一步研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)射體外置的空心陰極推力器引出的離子電流、離子能量要明顯高于發(fā)射體內(nèi)置的空心陰極推力器，可以推斷發(fā)射體外置的陰極推力器存在離子加速噴
中國空間科學技術(shù) 2017年5期2017-11-22
- 基于區(qū)間算法的微小衛(wèi)星微推力器陣列規(guī)模估計*
法的微小衛(wèi)星微推力器陣列規(guī)模估計*閔家麒，朱宏玉(北京航空航天大學宇航學院，北京 100191)針對以固體微推力器陣列為執(zhí)行機構(gòu)的微小衛(wèi)星初入軌姿態(tài)控制需求，研究固體微推力器陣列規(guī)模的估計方法.在設計了微推力器陣列單元調(diào)用規(guī)則和姿態(tài)控制律后，考慮微推力器陣列各單元沖量輸出的不確定性，使用區(qū)間數(shù)表示微推力器單元的力矩輸出，引入?yún)^(qū)間算法對初入軌的消旋和姿態(tài)捕獲兩個主要過程中微推力器單元的消耗情況進行計算.利用區(qū)間數(shù)的不相關(guān)性，改善區(qū)間計算過程，減小了由區(qū)間積分
空間控制技術(shù)與應用 2017年5期2017-11-09
- 一種基于推力器控制的衛(wèi)星質(zhì)心在軌估算方法研究
09)一種基于推力器控制的衛(wèi)星質(zhì)心在軌估算方法研究郭正勇，張增安，汪禮成，何益康，趙永德(上海航天控制技術(shù)研究所,上海 201109)為準確估計地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星在軌道機動過程中因燃料消耗產(chǎn)生的質(zhì)心位置的變化，提出了一種基于推力器連續(xù)噴氣的衛(wèi)星質(zhì)心在軌估算方法。采用推力器在固定時間內(nèi)連續(xù)噴氣工作方式以形成恒定的推力器作用力和力矩，根據(jù)陀螺測量值用最小二乘法估算推力器產(chǎn)生的星體角加速度值，采用產(chǎn)生正負向相反控制力矩的兩個推力器同時工作，以減小對衛(wèi)星姿
上海航天 2017年5期2017-11-04
- 小功率ECR離子推力器技術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀
功率ECR離子推力器技術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀柯于俊，陳學康，孫新鋒，田立成（蘭州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點實驗室，蘭州 730000）相比Kaufmann離子推力器，ECR（Electron Cyclotron Resonance）離子推力器具有無電極腐蝕、無污染、放電氣壓低、等離子體密度高、能量轉(zhuǎn)換效率高、中和器和放電室能快速起弧等優(yōu)點。ECR離子推力器因獨特的技術(shù)優(yōu)勢而使其在微小功率電推進領域受到國內(nèi)外的廣泛研究。國外（主要是日本）小功率ECR離子
真空與低溫 2017年4期2017-09-07
- 面向全電推進衛(wèi)星的霍爾推進技術(shù)*
約束條件對霍爾推力器提出了多模式工作的需求，通過對全電推進衛(wèi)星對推進器的需求分析，論述霍爾推力器多模式工作涉及的關(guān)鍵技術(shù).分析表明，高比沖模式下工質(zhì)充分電離、推力器熱負荷、羽流聚焦是技術(shù)瓶頸問題，多模式寬范圍工作的陰極設計技術(shù)、多環(huán)/成組技術(shù)是霍爾推力器發(fā)展的重要研究方向，多模式霍爾推力器未來的發(fā)展需要在模式連續(xù)可調(diào)、大總沖和高比沖方向取得技術(shù)性突破.全電推進;霍爾推力器;高比沖;多模式0 引言電推進技術(shù)具有高比沖優(yōu)勢，成為世界各國降低航天器總質(zhì)量、提高平
空間控制技術(shù)與應用 2017年1期2017-04-14
- 霍爾電推進技術(shù)的發(fā)展與應用
W級功率的霍爾推力器已經(jīng)實現(xiàn)在軌應用，100 kW功率的霍爾推力器已在研制中。針對未來載人深空探測、GEO衛(wèi)星、低軌和超低軌衛(wèi)星及軌道機動飛行器等任務需求，霍爾電推進朝著更大功率包絡，更強多模式調(diào)節(jié)能力，更高性能，更長壽命及推進劑多樣化等方向發(fā)展。在分析霍爾電推進技術(shù)特點和適用任務后，對國內(nèi)外霍爾電推進技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、任務應用等進行了綜述，最后對霍爾電推進的發(fā)展趨勢進行了展望。霍爾電推進技術(shù)；霍爾推力器；多模式調(diào)節(jié)；大功率推進0 引言隨著航天器對承載比、速
火箭推進 2017年1期2017-03-08
- 環(huán)型離子推力器研制發(fā)展綜述
00）環(huán)型離子推力器研制發(fā)展綜述楊浩，張?zhí)炱剑ㄌm州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點實驗室，蘭州730000）環(huán)型離子推力器的研制發(fā)展，為離子推力器在未來航天任務中廣泛應用提供一個良好平臺。相比傳統(tǒng)型離子推力器，環(huán)型離子推力器設計概念更為新穎。環(huán)型離子推力器增大放電室內(nèi)部的放電陽極面積、降低離子光學系統(tǒng)濺射腐蝕，并提高了推力器的功率水平和運行壽命。在調(diào)研國外環(huán)型離子推力器研制基礎上，結(jié)合環(huán)型離子推力器早期發(fā)展、現(xiàn)階段技術(shù)特點、研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢等方
真空與低溫 2016年1期2016-11-25
- MEMS固體微推力器陣列發(fā)展研究*
MEMS固體微推力器陣列發(fā)展研究*楊靈芝，魏延明，劉旭輝(北京控制工程研究所，北京100190)固體微推力器陣列具備高精度、小沖量、高密度、可戰(zhàn)備貯存快速組裝等優(yōu)點，非常適用于進行特殊任務的微/納衛(wèi)星、微/納衛(wèi)星編隊飛行、快速響應衛(wèi)星.簡要介紹MEMS固體微推力器陣列的結(jié)構(gòu)原理、特點以及應用范圍，調(diào)研國內(nèi)外MEMS固體微推力器陣列的發(fā)展狀況.根據(jù)調(diào)研結(jié)果研究得出固體微推力器陣列的關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)提出今后的發(fā)展建議.MEMS;固體微
空間控制技術(shù)與應用 2016年1期2016-04-14
- GEO衛(wèi)星電推力器安裝位置優(yōu)化研究
)GEO衛(wèi)星電推力器安裝位置優(yōu)化研究李強 周志成 袁俊剛 王敏(中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部，北京 100094)針對配置電推力器的地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星，研究了以位置保持效率為指標的電推力器最佳安裝位置。分析了南北、東西位置保持所需推力大小與工作時間的關(guān)系，得到推力器安裝位置與位置保持可控性的定量關(guān)系。分析了電推力器安裝位置與角動量卸載能力的關(guān)系，電推力器的推力方向越接近垂直，角動量卸載能力越大。以位置保持效率為最優(yōu)目標，考慮衛(wèi)星尺寸、位置保持可
航天器工程 2016年4期2016-03-16
- GEO電推進衛(wèi)星軌道漂移策略研究
的需求，利用電推力器在GEO上的控制方法，以軌道傾角、漂移經(jīng)度和漂移率為目標，提出了一套結(jié)合南北位置保持的GEO衛(wèi)星電推進軌道漂移策略。通過分析電推進平臺在進行位置保持時的電推力器控制方法，設計電推力器點火策略，得出了漂移階段推力器點火時刻及時長的計算方法，并分析出漂移各個階段時間的估算公式。利用龍格庫塔法對該策略進行了數(shù)值仿真驗證，結(jié)果表明：文章中提出的電推進平臺軌道漂移策略能夠在無須姿態(tài)大幅調(diào)整并不增加額外燃料消耗的基礎上完成對目標經(jīng)度的軌道轉(zhuǎn)移，滿足
航天器工程 2016年4期2016-03-16
- 電推進衛(wèi)星角動量卸載研究
持的同時通過將推力器的指向略微偏離質(zhì)心來產(chǎn)生控制力矩,完成角動量卸載。針對該問題,文章在給定推力器開機位置、時長和動量輪目標卸載量的情況下,提出了正常模式和故障模式下的角動量卸載算法。通過對推力模型的簡化,得出了推力器最優(yōu)偏轉(zhuǎn)方向的解析解,并對考慮推力器弧段損失和不考慮弧段損失的角動量卸載算法進行了比較。仿真結(jié)果表明,所提出的卸載算法能夠在進行位置保持的同時完成角動量卸載,為電推進衛(wèi)星的在軌控制策略提供了有效解決方案。電推進;角動量卸載;小推力控制;參數(shù)優(yōu)
中國空間科學技術(shù) 2016年1期2016-02-13
- 考慮負載均衡的過驅(qū)動航天器推力器分配方法
采用冗余配置的推力器以提高系統(tǒng)在軌可靠性，構(gòu)成一類過驅(qū)動系統(tǒng)。過驅(qū)動航天器的推力器分配方案并不唯一，增加了在軌推力分配的復雜性，卻可為控制系統(tǒng)提供新的設計自由度，進而能夠改善航天器控制系統(tǒng)性能。已有諸多學者針對推力分配問題提出了多種方法，包括固定分配列表法［1，2］和動態(tài)分配法等［3－5］。固定分配列表法是根據(jù)推力器布局，預先制定推力分配列表，在運行過程中始終采用該方案，其主要缺點是需要預先制定推力器分配列表，包括推力器故障時的分配列表，這就需要占用巨大的
宇航學報 2015年7期2015-12-15
- 基于1N級ADN推力器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的仿真研究
于1N級ADN推力器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的仿真研究張 濤1,李國岫1?,虞育松1,李 巖1,王 夢2,陳 君1,2(1.北京交通大學，機械與電子控制工程學院，北京100044；2.北京控制工程研究所，北京100190)應用正交設計方法，基于計算機仿真計算，對二硝酰胺銨(ADN)推力器的催化床長度及直徑、燃燒室長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化。以推力器推力為評價指標，利用極差分析法以及方差分析法分析了仿真優(yōu)化計算結(jié)果，研究了上述結(jié)構(gòu)參數(shù)對推力器性能的影響，得到催化床長度為2
載人航天 2015年3期2015-12-08
- 磁體幾何尺寸對環(huán)形會切場離子推力器性能影響研究
環(huán)形會切場離子推力器性能影響研究吳先明，張?zhí)炱剑ㄌm州空間技術(shù)物理所 真空技術(shù)與物理重點實驗室，蘭州730000）不同直徑的離子推力器系列產(chǎn)品，為磁場約束等離子體設備，磁路結(jié)構(gòu)對于離子推力器性能有重要影響。文章介紹了利用有限元模擬軟件MAXWELL對不同尺寸磁體產(chǎn)生的磁場位形進行模擬，進而研究不同磁體幾何尺寸對離子推力器性能的影響。結(jié)果表明在閉合磁場等值線固定為50 G的前提下，較大厚度/寬度比的磁體產(chǎn)生更大的無場區(qū)體積，有利于離子推力器束流平直度的改進，從
真空與低溫 2015年2期2015-10-29
- 陰極擋板對30 cm氙離子推力器性能影響的研究
0 cm氙離子推力器性能影響的研究胡竟，江豪成，王亮，王小永，顧左（蘭州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點實驗室，蘭州730000）束流分布是表征離子推力器性能的關(guān)鍵技術(shù)指標，直接影響到離子推力器的工作穩(wěn)定性和可靠性。針對引出束流分布不均勻?qū)е?0 cm氙離子推力器離子光學系統(tǒng)打火保護的問題，開展了陰極擋板性能試驗，研究分析了陰極擋板對離子光學系統(tǒng)引出束流的影響作用關(guān)系，以及設置陰極擋板前后和設置不同規(guī)格陰極擋板時推力器放電室性能變化規(guī)律。試驗表明：設
真空與低溫 2015年2期2015-10-29
- 離子推力器柵極放電分析和保護設計
上主要應用離子推力器和霍爾推力器。離子推力器由于具有高比沖、高效率的特點，廣泛應用于深空探測及通信衛(wèi)星南北位置保持和軌道轉(zhuǎn)移任務，以提高衛(wèi)星壽命，降低發(fā)射質(zhì)量，或增大航天器有效載荷。由于霍爾推力器結(jié)構(gòu)簡單，沒有復雜的柵網(wǎng)組件，因此從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性決定了不會發(fā)生放電現(xiàn)象。離子推力器的結(jié)構(gòu)復雜，屏柵和加速柵間距小，兩柵間電壓普遍高達1000 V 以上，若柵極間存在尖端或污染物，容易在柵極之間發(fā)生放電現(xiàn)象。放電會引起推力器工作時發(fā)生束流閃爍，導致推力突然變小。放電
航天器工程 2014年6期2014-12-28
- 基于模型預測控制的動力定位過驅(qū)動控制設計
整個系統(tǒng)安裝的推力器個數(shù)大于被控自由度個數(shù)，因此整個定位系統(tǒng)為過驅(qū)動系統(tǒng)。針對該系統(tǒng)，采用模型預測控制，將虛擬控制力計算和推力分配實現(xiàn)一體化設計?？刂屏τ?span id="kaua0m0" class="hl">推力器推力顯式表達，充分考慮了推力器物理性能，以推力器推力變化率為控制參數(shù)。設計中，首先利用當前運動狀態(tài)預測環(huán)境擾動，通過最小二乘法實現(xiàn)環(huán)境擾動的初次分配，然后再進行標準模型預測控制，充分考慮了槳-槳干擾造成的推力損失問題，通過設置上下游推力器間推力夾角，有效地避免了推力損失。最后給出數(shù)值算例驗證了該方法
哈爾濱工程大學學報 2014年6期2014-06-12
- 30 cm口徑離子推力器熱特性模擬分析
cm口徑離子推力器(LIPS-300型)是針對新一代大型桁架式結(jié)構(gòu)衛(wèi)星平臺全電推進應用目的而研制[1]，從推力器尺寸的變化及某些關(guān)鍵部組件的更新顯示出這是一款結(jié)構(gòu)相對較新的推力器產(chǎn)品，因此對LIPS-300的各項性能需要開展深入研究，而其熱性能參數(shù)作為重要的研究方向，可以直接反映出推力器的能量損失及其所接觸的航天器表面熱特性，因此需要作為推力器重要的設計內(nèi)容之一。在LIPS-300離子推力器的基礎上開展熱分析，分析結(jié)果對熱設計方面會具有指導意義。1 邊界
真空與低溫 2014年3期2014-04-10
- 錨泊輔助動力定位系統(tǒng)推力器故障模式影響分析
統(tǒng)、參考系統(tǒng)和推力器故障引起，而這其中由推力器失效所造成的事故占比高達21%［5］。裝載動力定位的深水半潛式鉆井平臺通常每個配電板負責兩個推力器，且都為對角布置。在惡劣海況下，如果其中一個主配電板出現(xiàn)故障，則可能導致該配電板上的兩個推力器同時失效，會對平臺的可靠性和安全性造成很大的影響，因此考慮此種情況的故障模式分析是十分必要的。以某深水半潛式平臺為研究對象，在給定的環(huán)境載荷條件下，通過時域模擬計算分析了半潛式平臺同一配電板兩個推力器失效時對平臺定位精度、
海洋工程 2013年1期2013-10-11
- 導航衛(wèi)星推進分系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的重組技術(shù)的設計與實施
源和6路10N推力器電磁閥驅(qū)動電路.在正常工作模式下，A分支24V電源僅為A分支的6路10N推力器電磁閥驅(qū)動電路供電，B分支24V電源僅為B分支的6路10N推力器電磁閥驅(qū)動電路供電.當推進分系統(tǒng)發(fā)生雙重故障，且故障分別發(fā)生在兩個分支中，為了確保衛(wèi)星推進分系統(tǒng)能夠正常工作，可通過執(zhí)行故障遙控切換指令實現(xiàn)推進分系統(tǒng)重組功能，即A分支24V電源可同時為A分支和B分支的12路10N推力器電磁閥驅(qū)動電路供電，B分支24V電源亦可同時為A分支和B分支的12路10N推力
空間控制技術(shù)與應用 2013年3期2013-04-26
- 固體微型推力器應用設計
低。而固體微型推力器陣列體積小、集成度高、功耗低、可靠性高［1-2］，能夠提供小而精確的沖量，可以作為微型衛(wèi)星的執(zhí)行機構(gòu)，是一種新型的衛(wèi)星控制動力裝置，可以進行高精度的姿態(tài)控制和軌道控制，能夠大大提升微型衛(wèi)星的實用價值［3-4］?，F(xiàn)階段從事微推進系統(tǒng)的研究機構(gòu)眾多，但各研究機構(gòu)主要集中在對推力器的結(jié)構(gòu)設計、性能試驗和仿真分析等方面的研究，基于推力器陣列與布局設計的研究國內(nèi)外研究較少，但是現(xiàn)階段采用正四邊形的推力器陣列方式，無法保證每組推力器組合的合力通過衛(wèi)
航天器工程 2012年6期2012-12-29
- 基于固體微推力器陣列的衛(wèi)星控制一體化算法①
段對于基于微型推力器陣列的推力器分配算法研究國內(nèi)外處于空白，而基于液體推力器的分配算法國外有較多研究［5－6］，但姿軌控推力器數(shù)量遠小于微型推力器陣列。因此，其分配算法不適于基于微型推力器陣列的控制，需設計一種適用于該陣列的推力器分配算法，才能使推力器陣列應用于姿軌控，具有實用價值。因此，本文重點研究如何設計一種基于固體微型推力器陣列的一體化算法，并進行相關(guān)的仿真分析，驗證算法的可行性及可靠性。1 基于微型推力器陣列布局設計微型推力器陣列不同于現(xiàn)有星上推力
固體火箭技術(shù) 2012年1期2012-09-26
- 大規(guī)模固體微推力器陣列點火關(guān)鍵技術(shù)①
言由于固體微型推力器陣列在微小型衛(wèi)星的控制方面存在著顯著的優(yōu)點，體積小、集成度高、功耗低，能夠提供小而精確的沖量，因此受到各國研究機構(gòu)的重視。隨著各國對微型推力器陣列的研究逐漸深入，需要研究基于大規(guī)模陣列的相關(guān)技術(shù)，而其中較為重要的是點火相關(guān)技術(shù)，例如點火控制系統(tǒng)、點火電路、驅(qū)動電路、點火算法及其各項技術(shù)的匹配性等研究?，F(xiàn)階段各研究機構(gòu)主要集中在對微型推力器陣列結(jié)構(gòu)、測試等方面的研究，而對于大規(guī)模陣列相關(guān)的點火技術(shù)研究較少，采用的點火電路較為復雜，不適用于
固體火箭技術(shù) 2012年2期2012-09-26
- 水下機器人推力器布置及控制仿真研究＊
0）水下機器人推力器布置及控制仿真研究＊吳乃龍1，劉貴杰1，2＊＊，徐 萌1，李思樂1（1.中國海洋大學工程學院，山東青島266100；2.上海交通大學海洋工程國家重點實驗室，上海200030）針對自治水下機器人（Autonomous underwater vehicle，AUV）推力器布置和控制仿真的困難性及以往電機仿真難以進行的缺點，提出1種進行多推力器運動仿真的方法，該方法建立的模型克服了推力器推力控制系統(tǒng)不能與電機結(jié)合的問題，能較好地反映推力器布置
中國海洋大學學報（自然科學版） 2012年4期2012-01-05
- 復雜推力器配置控制能力的性能指標及其應用*
0190)復雜推力器配置控制能力的性能指標及其應用*王 敏1,2，解永春1,2(1.北京控制工程研究所,北京100190；2.空間智能控制技術(shù)國家級重點實驗室,北京100190)針對多個推力器斜裝且耦合強的復雜配置情況，首先基于矩陣范數(shù)理論提出一種適用于分析復雜推力器配置控制能力的性能指標——最小上界指令，給出其計算公式，并通過算例驗證了該性能指標在評價配置控制能力的有效性；然后討論推力矢量的幅值和幾何分布對于該性能指標的影響；基于該性能指標，建立一個含參
空間控制技術(shù)與應用 2010年4期2010-12-11
- 一類衛(wèi)星推力器布局的多目標優(yōu)化設計方法
90)一類衛(wèi)星推力器布局的多目標優(yōu)化設計方法林 波1,2，武云麗1,2(1.北京控制工程研究所，北京 100190；2.空間智能控制技術(shù)國家級重點實驗室，北京100190)針對一類衛(wèi)星平臺的推力器布局進行優(yōu)化方法建模，給出推力器布局設計原則和優(yōu)化指標，將推力器布局問題轉(zhuǎn)化為一個多約束多目標尋優(yōu)問題.最后對IntelSat-VII/VIIA推力器布局進行優(yōu)化設計，優(yōu)化結(jié)果達到了預期效果，驗證了本文方法和指標的有效性.推力器布局；姿態(tài)控制；航天器；布局優(yōu)化隨著
空間控制技術(shù)與應用 2010年4期2010-12-11
- 微型固體推力器陣列尋址點火控制系統(tǒng)研究①
量,而微型固體推力器陣列,能滿足微型衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)的要求[1]。微型固體推力器陣列可采用MEMS技術(shù),制造出具有高度集成化特征的微型推力器組合,每個推力器單元產(chǎn)生微小的沖量,可實現(xiàn)任意的點火組合方式,這種推力器的突出優(yōu)點就是可用于kg級的皮衛(wèi)星或納衛(wèi)星上,是一種新型的衛(wèi)星控制動力裝置[2-3]。為了分擔星載計算機的工作量,微型固體推力器陣列需集成低功耗、高可靠性的尋址點火控制系統(tǒng)和點火電路,文中針對100×100的推力器陣列進行研究。推力器陣列采用三明治結(jié)
固體火箭技術(shù) 2010年6期2010-01-26