用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统及方法制造方法及图纸

一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，包括：驱动控制电路、电阻值测量电路、反馈控制模块；电阻值测量电路测量真空电弧推力器的导电薄膜电阻值，将测量到的电阻值发送至反馈控制模块，反馈控制模块对比收到的导电薄膜电阻值是否在设定导电薄膜电阻值阈值范围内，发送指令至驱动控制电路，调节驱动控制电路的充放电时间，控制推力器工作时间，调节导电薄膜电阻值至设定工作范围值。本发明专利技术解决了真空电弧推进装置在使用过程中由于工作参数选取不合理引起的寿命失效问题。

Active Control System and Method for Extending the Life of Vacuum Arc Propulsion Device

An active control system for prolonging the life of vacuum arc thruster includes driving control circuit, resistance measurement circuit and feedback control module; resistance measurement circuit measures the resistance value of conductive film of vacuum arc thruster, and sends the measured resistance value to feedback control module. The feedback control module compares the received resistance value of conductive film with the set conductivity value. Within the threshold range of film resistance, commands are sent to drive control circuit, charging and discharging time of drive control circuit is adjusted, working time of thruster is controlled, and conductive film resistance is adjusted to set working range. The invention solves the problem of life failure of vacuum arc propulsion device caused by unreasonable selection of working parameters in use.

【技术实现步骤摘要】
用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统及方法
本专利技术属于真空电弧类推进
，涉及一种主动控制系统及方法。
技术介绍
真空电弧推进装置(如μCAT、μVAT)是一类非常适合微纳卫星姿轨控应用的先进脉冲式电推进方式，其主要特点之一是在阴阳极间的陶瓷表面增加导电薄膜降低所需工作电压，可大大简化其体积结构。该导电薄膜在工作过程中会由于触发过程的烧蚀而损耗，触发后则又由于金属蒸汽的沉积进行补充，工作时处于一种损耗和补充的动态平衡，一般应用中均固定工作参数进行工作，但若工作参数选取不合理将会引起损耗和补充的不匹配，将会影响该导电薄膜的状态参数，进而严重影响推力器的寿命。这也是真空电弧推进装置主要失效模式
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统及方法，解决了真空电弧推进装置在使用过程中由于工作参数选取不合理引起的寿命失效问题。本专利技术所采用的技术方案是：一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，包括：驱动控制电路、电阻值测量电路、反馈控制模块；电阻值测量电路测量真空电弧推力器的导电薄膜电阻值，将测量到的电阻值发送至反馈控制模块，反馈控制模块对比收到的导电薄膜电阻值是否在设定导电薄膜电阻值阈值范围内，发送指令至驱动控制电路，调节驱动控制电路的充放电时间，控制推力器工作时间，调节导电薄膜电阻值至设定工作范围值。所述驱动控制电路包括：电源V1，驱动控制开关K1，二极管D1，电感L1，驱动控制开关K2、二极管D2和电容C；电源V1的正极分别连接电容C的正极和驱动控制开关K1一端，驱动控制开关K1另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极分别与二极管D2的负极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别连接驱动控制开关K2的一端、真空电弧推力器的阳极，真空电弧推力器的阴极分别连接驱动控制开关K2的另一端、二极管D2的正极、电容C的负极、电源V1的负极；驱动控制开关K1接收反馈控制模块的指令，控制驱动控制开关K1连通和断开，驱动控制开关K2根据反馈控制模块的指令控制接通时间。所述驱动控制开关K1和驱动控制开关K2为IGBT或MOSFET管。所述电阻值测量电路包括：电源V2，电流表A1，驱动控制开关K3；电源V2的正极连接真空电弧推力器的阳极，电源V2的负极连接电流表A1的一端，电流表A1的另一端连接驱动控制开关K3的一端，驱动控制开关K3的另一端连接真空电弧推力器的阴极；电流表A1发送电流采集信息至反馈控制模块；驱动控制开关K3接收反馈控制模块的连通和断开指令。所述反馈控制模块中设置并存储真空电弧推力器单次连续工作时长t1、电源V2电压值、导电薄膜电阻值阈值范围；反馈控制模块发送单次连续工作时长t1至驱动控制开关K2，控制驱动控制开关K2连通，当真空电弧推力器工作t1时长后，反馈控制模块发送连通指令至电阻值测量电路的驱动控制开关K3；反馈控制模块收到电阻值测量电路反馈的测量电流值后，发送断开指令至驱动控制开关K3，保持驱动控制开关K1和驱动控制开关K2断开；反馈控制模块根据设定的电源V2电压值和接收到的电阻值测量电路反馈的测量电流值计算出导电薄膜电阻值，并判断是否处于设定的导电薄膜电阻值阈值范围内：若计算出导电薄膜电阻值处于设定的导电薄膜电阻值阈值范围内则反馈控制模块继续发送单次连续工作时长t1至驱动控制开关K2，开始下个循环；若导电薄膜电阻值小于设定的导电薄膜电阻值阈值范围下限，反馈控制模块发出减短驱动控制开关K2断开时间的指令，控制驱动控制开关K2减短接通时间；若导电薄膜电阻值大于设定的导电薄膜电阻值阈值范围上限，反馈控制模块发出延长驱动控制开关K2断开时间的指令，控制驱动控制开关K2延长接通时间。用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制方法，包括步骤如下：步骤一、设置真空电弧推力器单次连续工作时长t1、电阻值测量电路中电源V2电压值、导电薄膜电阻值阈值范围；步骤二、根据单次连续工作时长t1，控制驱动控制开关K2连通，当真空电弧推力器工作t1时长后，发送连通指令至电阻值测量电路的驱动控制开关K3，保持驱动控制开关K1和驱动控制开关K2断开；步骤三、接收电阻值测量电路反馈的测量电流值，发送断开指令至驱动控制开关K3；步骤四、根据设定的电源V2电压值和接收到的电阻值测量电路反馈的测量电流值，计算出导电薄膜电阻值，并判断是否处于设定的导电薄膜电阻值阈值范围内：若计算出导电薄膜电阻值处于设定的导电薄膜电阻值阈值范围内则反馈控制模块继续发送单次连续工作时长t1至驱动控制开关K2，开始下个循环；若导电薄膜电阻值小于设定的导电薄膜电阻值阈值范围下限，反馈控制模块发出减短驱动控制开关K2断开时间的指令，控制驱动控制开关K2减短接通时间；若导电薄膜电阻值大于设定的导电薄膜电阻值阈值范围上限，反馈控制模块发出延长驱动控制开关K2断开时间的指令，控制驱动控制开关K2延长接通时间。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术的主动控制系统增加电阻值测量电路，可以通过回路电阻值测量，获得真空电弧推进装置的状态；(2)本专利技术的主动控制系统在驱动控制电路中增加二极管D1和二极管D2，保证了电阻值测量时，驱动控制电路完全断开而不会对电阻值测量过程造成干扰；(3)本专利技术的主动控制系统增加反馈控制模块，可根据电阻值测量电路的反馈情况调整真空电弧推进装置的工作参数，保证其工作在正常的工作参数范围，延长其寿命；(4)本专利技术的主动控制系统在反馈控制模块中增加了工作参数调控策略，可根据电阻值测量电路的反馈情况，采用该调控策略调整工作参数使真空电弧推进装置导电薄膜处于合适的范围，从而进一步延长真空电弧推进装置的寿命。附图说明图1为用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统的结构图；图2为电阻值测量电路；图3为控制调控流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步说明。如图1所示，一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，包括驱动控制电路、电阻值测量电路、反馈控制模块；电阻值测量电路用于测量真空电弧推力器的导电薄膜电阻值，将测量到的电阻值发送至反馈控制模块，反馈控制模块对比收到的导电薄膜电阻值是否在设定导电薄膜电阻值阈值范围内，发送指令至驱动控制电路，调节驱动控制电路的充放电时间，控制推力器工作时间，调节导电薄膜电阻值至设定工作范围值。驱动控制电路包括：电源V1，驱动控制开关K1，二极管D1，电感L1，驱动控制开关K2、二极管D2和电容C；驱动控制开关K1和驱动控制开关K2可以为IGBT或MOSFET管；电源V1的正极分别连接电容C的正极和驱动控制开关K1，驱动控制开关K1连接二极管D1的正极，二极管D1的负极分别与二极管D2的负极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别连接驱动控制开关K2的一端、真空电弧推力器的阳极，真空电弧推力器的阴极分别连接驱动控制开关K2的另一端、二极管D2的正极、电容C的负极、电源V1的负极；驱动控制开关K1接收反馈控制模块的指令，控制驱动控制开关K1连通和断开，驱动控制开关K2根据反馈控制模块的指令控制接通时间。当接收到开机工作指令后，驱动控制开关K1连通；驱动控制开关K2接收反馈控制模块的指令，当接收到减短驱动控制开关断开时间的指令时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，其特征在于，包括：驱动控制电路、电阻值测量电路、反馈控制模块；电阻值测量电路测量真空电弧推力器的导电薄膜电阻值，将测量到的电阻值发送至反馈控制模块，反馈控制模块对比收到的导电薄膜电阻值是否在设定导电薄膜电阻值阈值范围内，发送指令至驱动控制电路，调节驱动控制电路的充放电时间，控制推力器工作时间，调节导电薄膜电阻值至设定工作范围值。

【技术特征摘要】
1.一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，其特征在于，包括：驱动控制电路、电阻值测量电路、反馈控制模块；电阻值测量电路测量真空电弧推力器的导电薄膜电阻值，将测量到的电阻值发送至反馈控制模块，反馈控制模块对比收到的导电薄膜电阻值是否在设定导电薄膜电阻值阈值范围内，发送指令至驱动控制电路，调节驱动控制电路的充放电时间，控制推力器工作时间，调节导电薄膜电阻值至设定工作范围值。2.根据权利要求1所述的一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，其特征在于：所述驱动控制电路包括：电源V1，驱动控制开关K1，二极管D1，电感L1，驱动控制开关K2、二极管D2和电容C；电源V1的正极分别连接电容C的正极和驱动控制开关K1一端，驱动控制开关K1另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极分别与二极管D2的负极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别连接驱动控制开关K2的一端、真空电弧推力器的阳极，真空电弧推力器的阴极分别连接驱动控制开关K2的另一端、二极管D2的正极、电容C的负极、电源V1的负极；驱动控制开关K1接收反馈控制模块的指令，控制驱动控制开关K1连通和断开，驱动控制开关K2根据反馈控制模块的指令控制接通时间。3.根据权利要求2所述的一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，其特征在于：所述驱动控制开关K1和驱动控制开关K2为IGBT或MOSFET管。4.根据权利要求3所述的一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，其特征在于：所述电阻值测量电路包括：电源V2，电流表A1，驱动控制开关K3；电源V2的正极连接真空电弧推力器的阳极，电源V2的负极连接电流表A1的一端，电流表A1的另一端连接驱动控制开关K3的一端，驱动控制开关K3的另一端连接真空电弧推力器的阴极；电流表A1发送电流采集信息至反馈控制模块；驱动控制开关K3接收反馈控制模块的连通和断开指令。5.根据权利要求4所述的一种用于延长真空电弧推进装置寿命的主动控制系统，其特征在于：所述反馈控制模块中设置并存储真空电弧推力器单次连续工作时长t1、电源V2电压值、导电薄膜电阻值阈值范围；反馈控制模块发送单次连续工作时长t1至驱动控制开关K2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿金越，沈岩，龙军，刘旭辉，秦宇，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11