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多重备用电源控制系统的设计

来源:控制工程网2018.07.04阅读 14235

  太空中不断改变的运行工况,导致为航天器提供可靠电源极其困难。生物系统具有的一个特质就是动态平衡,可以使用多重备用原则来解决这一难题:多级结构和控制,功能多样性和划分,以及结构模块化。
  例如,轨道站的供电系统 (PSS) 包含具有多级控制结构的替代能源。为了体现模块化和分区功能的原则,一般控制区被划分为不同的主动控制区www.cechina.cn,彼此互不重叠。功能分区、模块化和结构层级,排除了系统故障级联增加的可能性,确保在不同的飞行模式下,能够不间断的为空间站提供电源。


图中显示了用于航天器的供电系统的总体结构。


  对于轨道航天器来说,要想实现可靠电源的供应并不容易。这主要是因为太阳能电池上CONTROL ENGINEERING China版权所有,即使设计有多个冗余的供电系统,也会因为光通量密度、温度变化和阴影等方面的原因,造成电源供应明显的波动。
  供电系统的设计和开发经验表明,根据目前的飞行条件,需要主动对运行模式进行重组,并使模块相互作用,也就是说需要更好的控制。
  供电系统的设计,需要构建通用原则CONTROL ENGINEERING China版权所有,并建立在使用某种方法解决设计问题、创建自主供电系统的成功经验的基础之上。基于生物系统的功能,提出了一种多备用结构的概念。生活社区可以在不断变化的环境中维持相对稳定控制工程网版权所有,这是一种动态平衡。
  多重备用电源控制系统的设计运用到的概念包括:多样性原则、分区功能、多层次原则和模块化设计。国际空间站俄罗斯部分的供电系统就是应用这些原则的范例。它应用了主要系统模块的数学和仿真模型的结果,并研究在关键功能模式中应用多替代原则的过程。主供电系统的子系统包括:
  ●太阳能电池,主要能量来源。
  ●位于空间站外部设备上的高压电源,是次要能量来源。
  ●电化学蓄电池,在系统电源过剩时蓄电,系统电源不足时放电。
  多层级控制
  对空间站自主供电系统的关键运行方式进行了分析控制工程网版权所有,结果表明,在多备用控制进化原则的基础上,实现了对象系统的生存。
  ●根据当前情况,通过转移控制权以及在各子系统之间、各系统内部的电源分配,实现了多层次创建系统行为策略的多样性。
  ●模块化降低了紧急情况和故障级联的可能性(技术连接范畴)。
  ●功能分区确保了有限功能受控控制通道的高效率。
  在这些原则的基础上,对供电系统的能量和信息流进行主动重定向,并实现在极端情况下子系统功能的策略变化。

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