基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法及设备技术

技术编号:39657682 阅读:20 留言:0更新日期:2023-12-09 11:26
本发明专利技术涉及特种气体回收技术领域,提供一种基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法及设备,包括:确定温度和压力的二维坐标系上由期望温度和期望压力组成的镇定点;若二维坐标系上的第一数值变化模型为可观测的,则将第一数值变化模型转换为第二数值变化模型;针对第二数值变化模型构建面向温度转化状态及压力转化状态的状态观测器,并得到状态观测器的状态观测误差模型,根据状态观测器构建第二数值变化模型的状态观测控制器;采用状态观测控制器对第一数值变化模型和状态观测误差模型进行控制,将二维坐标系上的温度及压力控制到所述镇定点处保持不变,确保状态观测误差收敛到零

【技术实现步骤摘要】
基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法及设备


[0001]本专利技术涉及特种气体回收
,尤其涉及一种基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法及设备


技术介绍

[0002]航天器在空中飞行的时候需要调整姿态,主要技术手段是采用高压电将氙气电离成离子,喷出后推动航天器运动或调整姿态

航天器在上天前需要进行地面实验,例如在太空舱模拟实验中,需要将电离后喷出的氙气从舱内再回收利用,回收后的氙气中不但掺入了空气,而且还有石墨和金属颗粒等固体杂质,必须剔除这些固体杂质,而剔除过程需要在预定的温度和压力下才能实现

目前相关技术只能将温度及压力控制在一个范围内浮动,导致剔除过程所在的环境并不是很稳定,直接降低了氙气的回收纯度及回收效率,而如果保持冗余过低温度,又会浪费大量的能源

将温度及压力保持在预定数值上,其难点主要在于无法精确获知低温高压环境中的温度及压力的实时数值,这主要是因为还没有常规的传感器能够置于液化氙气所需的极低温及高压环境中(至少
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法,其特征在于,包括:
S1 构建温度和压力的二维坐标系,确定所述二维坐标系上由期望温度和期望压力组成的镇定点;
S2 构建温压数值在所述二维坐标系上的第一数值变化模型,若第一数值变化模型为可观测的,根据可观测的定义将第一数值变化模型转换为第二数值变化模型;
S3 针对第二数值变化模型构建面向温度转化状态及压力转化状态的状态观测器,并得到状态观测器的状态观测误差模型,根据所述状态观测器构建第二数值变化模型的状态观测控制器;
S4 采用所述状态观测控制器对第一数值变化模型和状态观测误差模型进行控制,将二维坐标系上的温度及压力控制到所述镇定点处保持不变,并确保所述状态观测误差方程收敛到零
。2.
根据权利要求1所述的基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法,其特征在于,所述确定所述二维坐标系上由期望温度和期望压力组成的镇定点,包括:(1)其中,
h(T,P)
为镇定点的函数表达;
T
为温度坐标数值;
P
为压力坐标数值;为镇定点的期望温度;为镇定点的期望压力
。3.
根据权利要求2所述的基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法,其特征在于,所述
S1
中构建温压数值在所述二维坐标系上的第一数值变化模型,包括:
(2)
其中,
k
为温压变化系数,为定常数;为温度及压力的变化走向系数;
u
为状态观测控制器;为对时长求导数
。4.
根据权利要求3所述的基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法,其特征在于,所述若第一数值变化模型为可观测的,其中可观测性定义为:若根据第一数值变化模型的输入

输出

输入对时长的导数及输出对时长的导数可以位移确定所述第一数值变化模型的所有状态变量,则所述第一数值变化模型是可观测的;针对第一数值变化模型,具体包括:,; (3)
其中,和为压力和温度在同一时长段内的变化量,为第一数值变化模型的实时输出,则确定第一数值变化模型为可观测的
。5.
根据权利要求4所述的基于状态观测的电推进氙气回收温压控制方法,其特征在于,所述根据可观测的定义将第一数值变化模型转换为第二数值变化模型,包括:
(4)
其中,...

【专利技术属性】
技术研发人员:王林章赵光明尹金哲马海龙李岩金炳旭李晓
申请(专利权)人:首钢气体唐山有限公司
类型:发明
国别省市:

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