摘要：以某对地观测星座任务为背景,对基于电推进的组网卫星自主轨道保持控制方法进行研究。由地面进行标称轨道递推并定期上注,星上考虑地球非球形J2项摄动进行本星和标称星拟平均轨道参数递推,采用单边极限环方法进行面内相位保持控制。针对长期运行在对日定向模式的倾斜轨道且固定太阳翼卫星,考虑能源、程控任务、轨道偏心率等约束,设计了卫星自主轨控实施方案。以高精度轨道摄动模型进行数学仿真,验证了算法的有效性。

摘要：推进器羽流的电磁矢量控制是基于电磁位形的改变使得喷射的羽流改变方向。为了原理性验证电推进羽流电磁矢量控制技术,针对螺旋波电推进器,开展了磁场位形调制仿真设计和试验验证。说明了电磁矢量调制线圈能够改变磁场位型,并且在试验过程中验证了等离子体羽流随磁场位型变化而产生的羽流方向偏转。在周期性磁场调制过程中,验证了等离子体密度参数随之周期性涨落。螺旋波电推进羽流方向最大偏转角度60°,可控偏转频率15 Hz,说明了电推进羽流电磁矢量控制的可行性。

摘要：针对50 kW大功率电推进电源设计要求,提出了前级LLC、后级多输入Buck的两级拓扑结构,并根据该两级结构提出了一种新的控制方式,即通过对前级LLC的数量进行配置,降低母线电压,从而提升后级三输入Buck变换器的占空比,提升后级效率;适当减小前级LLC电源工作个数,能够减小前级总损耗,进一步提升整机效率;最后制作了50 kW大功率电推进电源试验样机。结果表明:在前级输入100 V时,后级输出能在300~2000 V的范围内改变。同时在输出功率为20 kW时,前级只有3个LLC模块工作,后级Buck电路的占空比为0.4,验证了控制方法的可行性。

摘要：在航天器的轨道转移优化设计问题的研究中,为提高设计系统的鲁棒性、时效性,建立了电推进连续小推力轨道转移优化的模型,设置了1个仿真系统场景,并应用Legendre伪谱法将仿真场景转化为非线性规划(nonlinear programming,NLP)问题,采用Matlab的SNOPT软件包进行仿真。同时,估计了协变量,对Legendre伪谱法求解的最优性进行验证,并应用间接法复核仿真场景。分析对比两种方法的仿真过程及结果可见,Legendre伪谱法对初值不敏感,鲁棒性强,收敛快,具备实时控制潜力,适合用于电推进航天器的轨道优化设计。

摘要：针对电推力器控制弧段长、传统轨道保持计算常用的脉冲假设不能适用的问题,提出了静止卫星轨道保持的平运动动力学模型和长期控制策略优化方法。由于轨道保持控制的是平均轨道要素,文章提出了一种基于春分点轨道要素的高精度平根外推动力学模型,与STK-HPOP模型比对高度吻合;提出了综合考虑轨道东西和南北控制的耦合控制优化模型,设计了基于序列二次规划的优化求解方法。仿真算例中研究了二推力器配置的静止卫星4周轨道保持问题,仿真结果表明,该方法可以优化长期轨道保持控制策略。

摘要：深空探测器离子电推进系统电源处理单元(Power Processing Unit,PPU)需要适应宽范围电压输入、宽范围电压输出和功率输出,造成PPU的元器件应力增加、体积重量增加和效率降低。针对我国小天体探测器离子电推进PPU中核心模块屏栅电源输入电压60~110 V、输出电压420~1260 V、输出电流0.3~2.1 A的指标需求,从功率模块分解、软开关拓扑选择、单级功率变换器拓扑设计和两级功率变换器拓扑设计方面研究了屏栅电源的设计,提出了在效率、体积和可靠性方面综合优化的方案,对屏栅单个功率模块的设计开展了实物验证。得出:采用优化的模块分解,将输出电压固定,能有效降低元器件应力、优化变换器工作点效率以及提高变换器的可靠性;移相全桥和全桥LLC在设计宽范围输入变换器时存在半导体功率元器件电应力高和磁性元器件加工困难等问题;采用BUCK或BOOST+全桥LLC的两级拓扑方案,能简化高压整流电路的应力,同时适应宽范围输入电压,是宽范围输入输出屏栅电源优选的方案。

摘要：近几年,世界各航天大国陆续实施了小行星探测计划.近地小行星也是我国下一步深空探测的重要目标,国内航天相关单位正在积极开展近地小行星探测的前期任务论证与规划工作.以此为背景,研究了电推进方式探测近地小行星的目标选择与轨道设计问题.首先分析了近地小行星探测的科学和技术目标,结合我国技术水平的发展现状,给出了6颗适合作为探测目标的近地小行星.搜索了2016年至2020年之间探测每颗可能目标的发射窗口.为了增加探测任务的科学回报,特别关注了多目标、多任务的近地小行星探测,推荐了一次探测多个有价值目标的可行多任务探测方案:Earth出发-Nereus飞越-Apophis飞越-1999JU3交会.基于脉冲估算结果设计电推进轨道,将中途多任务探测作为内点约束整体优化小推力转移轨道,采用间接法求解燃料最优控制问题得到了小推力的最优轨迹.最后给出了推荐方案的详细飞行程序.

摘要：俄罗斯研究人员称，采用现有的等离子体推力器技术可使联盟2-1b火箭的静地轨道有效载荷能力成倍提高。目前萨马拉中心的联盟2火箭采用弗雷盖特上面级时可将1吨重的有效载荷送入静地轨道，但应用力学与电动力学研究所（R1AME）研究人员认定，通过用火炬试验设计局的氙燃料霍尔效应推力器对上面级进行改进，该火箭在拜科努尔发射时可用180天时间把2280公斤的卫星送人静地轨道。

摘要：分别采用移相全桥和全桥LLC设计了离子电推进电源处理单元(PPU)屏栅电源模块。针对恒流启动、打火保护、负载调整率等特性开展了设计和实验验证。得出移相全桥变换器应用在PPU设计显著提高了效率,但整流二极管和变压器绕组的电压应力较高,限制了单模块能够输出的最大电压;全桥LLC变换器消除了输出端滤波电感和箝位电路,降低了绝缘设计的难度和体积重量,劣势在于在输入电压范围变宽时效率下降明显。

摘要：针对电推进系统高功率需求,以整星能源的高效利用为目标,以电推力器的复杂工程参数和整星能源为约束,提出基于太阳电池阵和蓄电池组联合供电的静止轨道卫星电推进在轨工作策略,定量分析不同电推进类型、太阳翼构型、电源系统配置等对工作策略的影响,得到复杂工程约束条件下的南北位保、东西位保和角动量卸载控制周期的优选方法.仿真算例表明,在留有工程设计余量的情况下,根据该方法优选得到的电推进工作策略可以满足电推进系统的使用要求和整星能源平衡要求,与采用增大太阳帆板面积的方法相比,可避免卫星平台承重能力降低(约60 kg),并提高整星能源利用率.