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MEMS固体微推力器阵列发展研究

空间控制技术与应用 2016年第1期42卷 13-19页

作者：杨灵芝魏延明刘旭辉北京控制工程研究所北京100190

固体微推力器阵列具备高精度、小冲量、高密度、可战备贮存快速组装等优点,非常适用于进行特殊任务的微/纳卫星、微/纳卫星编队飞行、快速响应卫星.简要介绍MEMS固体微推力器阵列的结构原理、特点以及应用范围,调研国内外MEMS固体微推... 详细信息

固体微推力器阵列具备高精度、小冲量、高密度、可战备贮存快速组装等优点,非常适用于进行特殊任务的微/纳卫星、微/纳卫星编队飞行、快速响应卫星.简要介绍MEMS固体微推力器阵列的结构原理、特点以及应用范围,调研国内外MEMS固体微推力器阵列的发展状况.根据调研结果研究得出固体微推力器阵列的关键技术,结合国内外发展现状及相关关键技术提出今后的发展建议.

关键词： MEMS 固体微推力器阵列

基于区间算法的微小卫星微推力器阵列规模估计

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空间控制技术与应用 2017年第5期43卷 22-30页

作者：闵家麒朱宏玉北京航空航天大学宇航学院北京100191

针对以固体微推力器阵列为执行机构的微小卫星初入轨姿态控制需求,研究固体微推力器阵列规模的估计方法.在设计了微推力器阵列单元调用规则和姿态控制律后,考虑微推力器阵列各单元冲量输出的不确定性,使用区间数表示微推力器单元的力矩... 详细信息

针对以固体微推力器阵列为执行机构的微小卫星初入轨姿态控制需求,研究固体微推力器阵列规模的估计方法.在设计了微推力器阵列单元调用规则和姿态控制律后,考虑微推力器阵列各单元冲量输出的不确定性,使用区间数表示微推力器单元的力矩输出,引入区间算法对初入轨的消旋和姿态捕获两个主要过程中微推力器单元的消耗情况进行计算.利用区间数的不相关性,改善区间计算过程,减小了由区间积分导致的区间扩张.仿真分析表明,提出的固体微推力器阵列规模估计方法可以给出预定入轨条件下的阵列规模需求,且其结果不依赖于微推力器单元力矩输出的概率特性.

关键词：姿态控制执行机构设计固体微推力器阵列区间算法

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固体微推力器及其测试台的研究与改进

固体微推力器及其测试台的研究与改进

作者：高航北京理工大学

学位级别：硕士

本文研究的内容为固体微推力器的结构与改进,以及相应测试台的结构和改进工作。文章中主要包含三方面的工作:设计了一种应用于微推力器阵列的隔热措施,对其效果作了有限元仿真分析。为了减少固体微推力器的热损耗,在其上附加隔热措施,... 详细信息

本文研究的内容为固体微推力器的结构与改进,以及相应测试台的结构和改进工作。文章中主要包含三方面的工作:设计了一种应用于微推力器阵列的隔热措施,对其效果作了有限元仿真分析。为了减少固体微推力器的热损耗,在其上附加隔热措施,包括真空隔热层与碳化硅隔热层。为分析其隔热效果,分别建立了微推力器单元模型与的微推力器阵列模型,对模型进行了了瞬态传热仿真,并与未加隔热措施的微推力器模型做了效果对比,根据结果分析了隔热措施的有效性。为了验证仿真的准确性又作了仿真的网格无关性与步长独立性验证。设计了一种测试微推力器阵列推力的测试台架,根据需要又分别设计了两种测试台架的支撑板,对其响应效果作了仿真分析验证。具体内容为:根据对前人工作的分析,提出了一种体积较小而结构紧密的测试台架设计。并分析出影响测试台架性能的主要问题在台架的固定推力器的支撑板。分别设计了正方形与三角形两种不同的支撑板。又对这两种支撑板的有限元模型作了模态分析与瞬态动力学分析,对比了仿真结果。同时为了检验仿真结果的准确性而进行了网格无关性与步长独立性验证。设计了两种测试效果更精确,但可测试阵列面积较小的支撑板,并分析了其选材,对其响应效果作了仿真分析验证。这两种新的设计是为了进一步提高测试精度,并根据通过理论计算所得出的影响支撑板性能的结构材料参数关系,而进行改进的。它们在测试推力器阵列时产生的扰动更小,因而效果的精确度更高,但是却牺牲了板面面积,因而可以测试的阵列面积就减小了。对这两种支撑板进行了模态分析与瞬态动力学分析。并且为了验证仿真的准确性又作了仿真的网格无关性与步长独立性验证。

关键词：固体微推力器阵列固体微推力器测试台隔热层有限元分析微型机械系统

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微小卫星轨道保持的混合切换控制方法

中国空间科学技术 2018年第4期38卷 20-26页

作者：杨博魏鲍杰魏延明苗峻北京航空航天大学宇航学院北京100191 北京控制工程研究所北京100190

固体微推力器阵列作为一种新型推力装置用于微小卫星轨道保持具有精度高、无燃料泄漏、冲量可调等优点,但是微推力器推力不连续的特点,使得控制系统设计时与以往的连续系统有所不同。为了充分发挥微推力器高精度的特性,采用基于混合系... 详细信息

固体微推力器阵列作为一种新型推力装置用于微小卫星轨道保持具有精度高、无燃料泄漏、冲量可调等优点,但是微推力器推力不连续的特点,使得控制系统设计时与以往的连续系统有所不同。为了充分发挥微推力器高精度的特性,采用基于混合系统的切换控制思想,建立了微推力器混合切换系统控制模型。首先,根据固体微推力器的推力特点推导了卫星离散动力学模型;其次,以李雅普诺夫稳定性定律为基础,设计了混合系统脉冲切换控制律;最后,针对小卫星轨道控制进行了仿真验证。结果表明,基于混合系统建立的控制模型能准确反映微推力器的特点,轨道保持精度能达到0.2m,而且推力器消耗量满足卫星长时间在轨运行要求。

关键词：微小卫星固体微推力器阵列混合切换系统轨道控制