本发明涉及离子电推进系统，具体为一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法。
背景技术：
1、离子电推进系统是一种先进的太空推进技术，它通过使用电力来加速带电粒子以产生推力。相对于传统的化学推进，离子电推进系统有更高的推进效率和更大的比冲(即每单位推进剂的推力)，这使得它在某些长期太空任务中非常有吸引力。离子电推进系统的基本原理和特点：离子电推进器使用电力(通常来源于太阳能电池板或核能)来离子化推进剂(例如氙气)。当这些带电的离子通过一个电场时，它们会被加速并从推进器的喷嘴中喷射出去，从而产生反作用力(即推力)。离子推进器的比冲通常在1000-5000秒之间，这远远高于常规的化学火箭的比冲(通常在300秒左右)。这意味着在长期的太空任务中，它可以更高效地使用其燃料，尽管它的效率很高，但离子推进器的实际推力很低。这意味着它不适合快速的轨道变化或其他需要快速推力的任务。但是，由于其可以长时间持续工作，所以总的速度增量可以是巨大的。氙气是最常用的离子推进剂，因为它容易被离子化并有很好的质量-推力特性。离子推进系统在长期的太空任务中尤为有用，例如行星探测、货物传输以及一些地球轨道任务。
2、但是离子推进器的实际推力相对较低，这使得它们不适合需要快速推力的任务，以及离子推进器产生的高电压和电流会导致电磁干扰，影响航天器上的其他仪器。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，解决了实际推力相对较低、离子推进器产生的高电压和电流可能会导致电磁干扰，影响航天器上的其他仪器的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，包括：
5、s1、明确任务的开始和结束点、所需的变轨和目标轨道，根据任务的目标、预期的工作环境和任务期限确定推进系统的需求，性能标准设定:确定推力需求:ftarget、确定电磁干扰阈值:ethreshold，假设一个已知的推进单元推力为fmodule，使用下列公式来确定需要的?？槭浚?/p>
6、
7、s2、评估预期的电磁干扰：eexpected，并通过设计屏蔽使得eexpected<ethreshold，利用公式计算屏蔽效率：
8、
9、其中，eout应小于ethreshold；
10、s3、设计pid控制器来调节推进器的功率,使用以下公式：
11、
12、在模拟中，调整kp、ki、kd的值以优化性能；
13、s4、在真空环境中测量原型的推力ftest，测量原型的电磁干扰etest，评估与需求的差距：推力差值：δf＝ftest-ftarget、电磁干扰差值：δe＝etest-ethreshold；
14、s5、根据δf和δe进行系统优化，如果δf是负数，考虑增加?？槭炕蛟黾用扛瞿？榈墓β?，如果δe是正数，增强电磁屏蔽或调整布线；
15、s6、将推进器与航天器的其他系统集成，在太空环境中，再次测量推力fflight和电磁干扰eflight，评估与地面测试的差异：
16、推力差值：δfflight＝fflight-ftest
17、电磁干扰差值：δeflight＝eflight-etest；
18、s7、选择合适的电极和放电室材料、电磁屏蔽材料。
19、优选的，所述电极和放电室材料、电磁屏蔽材料分别为硼化亚氮、mu-metal。
20、优选的，所述调整kp、ki、kd的具体步骤为：
21、a.ki＝0和kd＝0，首先，只关注比例项，ki和kd设置为零确保系统只有比例控制；
22、b.增加kp直到系统振荡：逐渐增加kp的值，直到系统的输出开始稳定地振荡，此时的kp值称为kcr即为临界增益；
23、c.记录振荡的周期：测量这些振荡的周期，记为tcr，应用ziegler-nichols规则：使用以下的经验规则来设置pid参数：
24、kp＝0.6kcr
25、
26、
27、优选的，所述评估天空与地面测试的差异再根据地面测试和评估之间的差异，修正现有的仿真和分析模型，如果地面测试与评估结果存在明显差异，需要对组件或整个系统进行重新设计或调整。
28、优选的，所述增强电磁屏蔽包括使用高导电性材料、封闭敏感组件或电路板在金属屏蔽箱内、使用屏蔽电缆。
29、优选的，所述调整布线包括使电缆垂直交叉、使用双绞线对于敏感或差分信号、使用多层pcb设计。
30、(三)有益效果
31、本发明提供了一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法。具备以下有益效果：
32、通过确定需要的?？槭?、评估预期的电磁干扰、设计pid控制器来调节推进器的功率，再配合合适的电极和放电室材料、电磁屏蔽材料，解决了实际推力相对较低、离子推进器产生的高电压和电流会导致电磁干扰，影响航天器上的其他仪器的问题。
1.一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，其特征在于：所述电极和放电室材料、电磁屏蔽材料分别为硼化亚氮、mu-metal。
3.根据权利要求1所述的一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，其特征在于：所述调整kp、ki、kd的具体步骤为：
4.根据权利要求1所述的一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，其特征在于：所述评估天空与地面测试的差异再根据地面测试和评估之间的差异，修正现有的仿真和分析模型。
5.根据权利要求1所述的一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，其特征在于：所述增强电磁屏蔽包括使用高导电性材料、封闭敏感组件或电路板在金属屏蔽箱内、使用屏蔽电缆。
6.根据权利要求1所述的一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法，其特征在于：所述调整布线包括使电缆垂直交叉，、使用双绞线对于敏感或差分信号、使用多层pcb设计。