CN113107798A - 一种电推进多模式自主控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电推进多模式自主控制系统及方法，属于空间电推进技术领域。本发明通过调节点火流率、阳极功率、屏栅功率实现了推力的大范围灵活调节，解决了电推进系统推力大小不能灵活调节的问题，提升了电推进系统对于航天器任务的适应性；通过调节矢量调节机构的正交双轴的角度实现了推力方向的大范围灵活调节，解决了电推进系统推力方向不能灵活调节的问题，具有控制策略简单、可靠稳定的特点；在电推进系统工作过程中，通过调节阳极电流完成对屏栅电流的闭环控制，间接实现了推力的在轨实时补偿，解决了电推进系统长期在轨工作推力随时间变化的问题，并保证了推力高精高稳输出，精度优于1％。

Description

一种电推进多模式自主控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电推进多模式自主控制系统及方法，属于空间电推进技术领域。

背景技术

电推进技术是一种高效的航天器推进技术，相比传统的化学推进系统具有高比冲的优势。电推进应用初期主要为单一工作模式，工作在一个特定的功率点，输出推力、比冲保持不变，主要执行GEO卫星的位置保持任务；随着电推进技术发展，电推进系统的应用逐渐拓展到多工作模式，可在不同功率点下工作，输出推力和比冲也随着变化，以满足不同的航天器任务需求，适应性更强，使用也更加灵活方便。

高轨大型GEO卫星、全电推进卫星以及深空探测任务均对多模式电推进系统提出了迫切需求，要求电推进系统具有多模式工作的能力，同时可以灵活调节、可靠工作。

目前我国电推进系统主要采用单一工作模式，其工作过程不涉及到多种模式的切换，控制方法比较简单，不需要对输出流率进行调节、也不需要对输出功率参数进行调节，所有参数均固定在一个工作点，该方法无法满足多模式工作的任务需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种电推进多模式自主控制系统及方法，该方法能够实现电推进系统的不同模式之间的自主灵活调节，并且与控制分系统接口简单，方便使用。

本发明解决的技术解决方案是：

一种电推进多模式自主控制系统，该自主控制系统包括电推进多模式控制模块、多模式电源模块、多模式流率控制模块、多模式电推力器和多模式方向调节装置；多模式电推力器安装在多模式方向调节装置上，多模式方向调节装置能够带动多模式电推力器转动；

所述的电推进多模式控制模块包括模式解算子模块、功率控制子模块、流率控制子模块和推力方向控制子模块；

模式解算子模块用于接收系统工作模式指令，并根据接收到的系统工作模式指令解算该工作模式下点火功率信号、点火流率信号和推力方向信号，并将解算得到的点火功率信号发送给功率控制子模块，将解算得到的点火流率信号发送给流率控制子模块，将解算得到的推力方向信号发送给推力方向控制子模块；

功率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火功率信号，并根据接收到的点火功率信号形成点火功率控制信号，并将点火功率控制信号输出给多模式电源模块；

多模式电源模块用于接收功率控制子模块输出的点火功率控制信号，并根据接收到的点火功率控制信号进行点火功率调节，将调节后的点火功率输出给多模式电推力器；多模式电源模块还根据调节后的点火功率将形成功率遥测信号反馈给功率控制子模块，功率控制子模块根据反馈的功率遥测信号完成点火功率的闭环控制；

流率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火流率信号，并根据接收到的点火流率信号，形成点火流率控制信号，并将点火流率控制信号输出给多模式流率控制模块；

多模式流率控制模块用于接收流率控制子模块输出的点火流率控制信号，并根据接收到的点火流率控制信号进行点火流率调节，将调节后的点火流率输出给多模式电推力器，多模式流率控制模块将调节后的点火流率形成流率遥测信号反馈给流率控制子模块，流率控制子模块根据反馈的流率遥测信号完成点火流率的闭环控制；

推力方向控制子模块用于接收模式解算子模块发送的推力方向信号，并根据接收得的推力方向信号，形成推力方向控制信号，并将推力方向控制信号输出给多模式方向调节装置，多模式方向调节装置根据推力方向控制信号进行推力方向调节，在多模式方向调节装置进行推力方向调节时能够带动多模式电推力器进行转动；多模式方向调节装置将调节后的推力方向形成推力方向遥测信号反馈给推力方向控制子模块，推力方向控制子模块根据反馈的推力方向遥测信号完成推力方向的闭环控制；

多模式电源模块，能够将星上一次母线功率转换为电推力器工作所需要的二次功率电源，包括阴极加热电源、阴极触持电源、阴极点火电源、中和器加热电源、中和器触持电源、中和器点火电源、阳极电源、屏栅电源、加速电源；同时多模式电源模块在电推进多模式控制模块送来的点火功率控制信号的驱动控制下，按照设定时序实现各二次电源的启动和关闭，以及功率的大范围调节；阳极电源和屏栅电源为可调数字电源，可实现阳极输出功率和屏栅输出功率的多工作点调节，满足电推进系统多模式工作时的多工作点功率需求，典型工作功率为3kW、4kW和5kW。

多模式流率控制模块，能够对推进剂进行存储，并将存储的推进剂按照电推力器工作所需要的三路流率(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)进行大范围精确调节；多模式流率控制模块在电推进多模式控制模块送来的点火流率控制信号的驱动控制下，为多模式电推力器工作提供所需流率的推进剂；多模式流率控制模块采用可调流量控制器，可实现点火流率的多工作点调节，满足电推进系统多模式工作时的多工作点点火流率需求，流率范围0～10mg/s。

多模式方向调节装置，包括两个正交安装的驱动轴，能够对多模式电推力器的推力方向绕X轴和Y轴两个轴进行调节；多模式方向调节装置在电推进多模式控制模块送来的推力方向控制信号的驱动控制下，实现两个正交安装的驱动轴的转动，并在转动过程中带动安装在矢量调节机构上的多模式电推力器跟随转动，可实现将推力方向输出给多模式电推力器，满足电推进系统多模式工作时的不同推力指向需求，推力方向调节范围：X轴-20度～50度，Y轴：±30度。

多模式电推力器由中和器、阴极、放电室和屏栅组成，阴极用来产生电子，电子进入放电室，放电室的多级会切磁场将进入的电子进行约束，与多模式流率控制模块送来的推进剂碰撞，将推进剂进行电离，同时形成的离子在多模式电源模块送来的可调屏栅电源的电场作用下加速喷出产生推力，离子喷出后与中和器产生的电子中和形成中性的等离子体。多模式电推力器能够适应不同点火流率、不同阳极功率、不同屏栅功率的工作工况。

一种电推进多模式自主控制方法，该方法的步骤包括：

1)航天器根据任务需求给出系统工作模式指令，电推进多模式控制模块的模式解算子模块接收到系统工作模式指令后，根据工作模式指令解算当前模式所需的点火流率信号(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)、点火功率信号(屏栅电流I_b0、屏栅电压V_b0、阳极电流I_a0)和推力方向信号(X轴转动角度α₀、Y轴转动角度β₀)，并分别作为功率控制子模块、流率控制子模块和推力方向控制子模块的输入；

2)功率控制子模块根据模式解算子模块送来的点火功率信号，形成点火功率控制信号，并输出给多模式电源模块，多模式电源模块根据点火功率控制信号，将屏栅电源的电压V_b调节至屏栅电压目标值V_b0，将阳极电源的电流I_a调节至阳极电流目标值I_a0，同时根据屏栅电源的电流I_b实时调节阳极电流输出值I_a，直至屏栅电源的电流I_b达到目标值的0.5％范围内，调节方法如下：若I_b<I_b0，则I_a＝I_a+i_step，若I_b>I_b0，则I_a＝I_a-i_step，直至

i_step为调节步长，可通过遥控指令进行设置，i_step设置范围为0.1A～0.2A；

3)流率控制子模块根据模式解算子模块送来的点火流率信号，形成点火流率控制信号，并输出给多模式流率控制模块，多模式流率控制模块根据点火流率控制信号，通过PID控制调节三路输出流率(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)至当前工作模式下多模式电推力器正常点火所需要的三路目标流率(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)，并输出至多模式电推力器的三个气路入口，分别对应中和器气路入口、阴极气路入口和阳极气路入口；

4)推力方向控制子模块根据模式解算子模块送来的推力方向信号，形成推力方向控制信号，并输出给多模式推力方向调节模块，多模式推力方向调节模块根据推力方向控制信号，将X轴驱动轴角度α转动至X轴目标角度α₀，同时将Y轴驱动轴角度β转动至Y轴目标角度β₀；多模式电推力器跟随矢量调节机构的X轴和Y轴转动，推力指向当前工作模式所需要的方向；

5)多模式电推力器在三路输出流率(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)、屏栅电源的电流I_b、屏栅电源的电压V_b共同作用下，产生当前工作模式所需要的推力。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明控制系统与现有技术相比，通过调节点火流率、阳极功率、屏栅功率实现了推力的大范围灵活调节，解决了电推进系统推力大小不能灵活调节的问题，提升了电推进系统对于航天器任务的适应性；

(2)本发明控制系统与现有技术相比，通过调节矢量调节机构的正交双轴的角度实现了推力方向的大范围灵活调节，解决了电推进系统推力方向不能灵活调节的问题，具有控制策略简单、可靠稳定的特点；

(3)本发明控制系统与现有技术相比，在电推进系统工作过程中，通过调节阳极电流完成对屏栅电流的闭环控制，间接实现了推力的在轨实时补偿，解决了电推进系统长期在轨工作推力随时间变化的问题，并保证了推力高精高稳输出，精度优于1％。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种电推进多模式自主控制系统，该自主控制系统包括电推进多模式控制模块、多模式电源模块、多模式流率控制模块、多模式电推力器和多模式方向调节装置；多模式电推力器安装在多模式方向调节装置上，多模式方向调节装置能够带动多模式电推力器转动；

所述的电推进多模式控制模块包括模式解算子模块、功率控制子模块、流率控制子模块和推力方向控制子模块；

模式解算子模块接收到系统工作模式指令，并根据接收到的系统工作模式指令解算该工作模式下点火功率信号、点火流率信号和推力方向信号，并将解算得到的点火功率信号发送给功率控制子模块，将解算得到的点火流率信号发送给流率控制子模块，将解算得到的推力方向信号发送给推力方向控制子模块；

典型系统工作模式为6种，工作参数按照下表进行解算：

以5kW轨道转移模式为例：

功率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火功率信号(屏栅电流I_b0＝3.7A、屏栅电压V_b0＝1200V、阳极电流I_a0＝15～25A)，并根据接收到的点火功率信号形成点火功率控制信号，并将点火功率控制信号输出给多模式电源模块；

多模式电源模块用于接收功率控制子模块输出的点火功率控制信号，并根据接收到的点火功率控制信号进行点火功率调节(调节阳极电流在15～25A范围内，调节屏栅电流到3.7A、调节屏栅电压到1200V)，将调节后的点火功率输出给多模式电推力器；多模式电源模块还根据调节后的点火功率将形成功率遥测信号反馈给功率控制子模块，功率控制子模块根据反馈的功率遥测信号完成点火功率的闭环控制；

流率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火流率信号(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)，并根据接收到的点火流率信号，形成点火流率控制信号，并将点火流率控制信号输出给多模式流率控制模块；

多模式流率控制模块用于接收流率控制子模块输出的点火流率控制信号，并根据接收到的点火流率控制信号进行点火流率调节(调节中和器流率到0.3mg/s、阴极流率到0.2mg/s、阳极流率到5.4mg/s)，将调节后的点火流率输出给多模式电推力器，多模式流率控制模块将调节后的点火流率形成流率遥测信号反馈给流率控制子模块，流率控制子模块根据反馈的流率遥测信号完成点火流率的闭环控制；

推力方向控制子模块用于接收模式解算子模块发送的推力方向信号(X轴转动角度α₀＝0°、Y轴转动角度β₀＝0°)，并根据接收得的推力方向信号，形成推力方向控制信号，并将推力方向控制信号输出给多模式方向调节装置，多模式方向调节装置根据推力方向控制信号进行推力方向调节(调节X轴转动角度到0°、Y轴转动角度到0°)，在多模式方向调节装置进行推力方向调节时能够带动多模式电推力器进行转动；多模式方向调节装置将调节后的推力方向形成推力方向遥测信号反馈给推力方向控制子模块，推力方向控制子模块根据反馈的推力方向遥测信号完成推力方向的闭环控制；

多模式电源模块，能够将星上一次母线功率转换为电推力器工作所需要的二次功率电源，包括阴极加热电源、阴极触持电源、阴极点火电源、中和器加热电源、中和器触持电源、中和器点火电源、阳极电源、屏栅电源、加速电源；同时多模式电源模块在电推进多模式控制模块送来的点火功率控制信号的驱动控制下，按照设定时序实现各二次电源的启动和关闭，以及功率的大范围调节；阳极电源和屏栅电源为可调数字电源，可实现阳极输出功率和屏栅输出功率的多工作点调节，满足电推进系统多模式工作时的多工作点功率需求，典型工作功率为3kW、4kW和5kW。

多模式流率控制模块，能够对推进剂进行存储，并将存储的推进剂按照电推力器工作所需要的三路流率(中和器流率0.3mg/s、阴极流率0.2mg/s、阳极流率5.4mg/s)进行精确调节；多模式流率控制模块在电推进多模式控制模块送来的点火流率控制信号的驱动控制下，为多模式电推力器工作提供所需流率的推进剂；多模式流率控制模块采用可调流量控制器，可实现点火流率的多工作点调节，满足电推进系统多模式工作时的多工作点点火流率需求，流率范围0～10mg/s。

多模式方向调节装置，包括两个正交安装的驱动轴，能够对多模式电推力器的推力方向绕X轴和Y轴两个轴进行调节；多模式方向调节装置在电推进多模式控制模块送来的推力方向控制信号的驱动控制下，实现两个正交安装的驱动轴的转动，并在转动过程中带动安装在矢量调节机构上的多模式电推力器跟随转动，可实现将推力方向输出给多模式电推力器，满足电推进系统多模式工作时的不同推力指向需求，推力方向调节范围：X轴-20°～50°，Y轴：±30°。

多模式电推力器由中和器、阴极、放电室和屏栅组成，阴极用来产生电子，电子进入放电室，放电室的多级会切磁场将进入的电子进行约束，与多模式流率控制模块送来的推进剂碰撞，将推进剂进行电离，同时形成的离子在多模式电源模块送来的可调屏栅电源的电场作用下加速喷出产生推力，离子喷出后与中和器产生的电子中和形成中性的等离子体。多模式电推力器能够适应不同点火流率、不同阳极功率、不同屏栅功率的工作工况。

一种电推进多模式自主控制方法，该方法的步骤包括：

1)电推进多模式控制模块的模式解算子模块接收到“5kW轨道转移模式”系统工作模式指令后，根据工作模式指令解算当前模式所需的点火流率信号(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)、点火功率信号(屏栅电流I_b0＝3.7A、屏栅电压V_b0＝1200V、阳极电流I_a0＝15～25A)和推力方向信号(X轴转动角度α₀＝0°、Y轴转动角度β₀＝0°)，并分别作为功率控制子模块、流率控制子模块和推力方向控制子模块的输入；

2)功率控制子模块根据模式解算子模块送来的点火功率信号(屏栅电流I_b0＝3.7A、屏栅电压V_b0＝1200V、阳极电流I_a0＝15～25A)，形成点火功率控制信号，并输出给多模式电源模块，多模式电源模块根据点火功率控制信号，将屏栅电源的电压V_b调节至屏栅电压目标值V_b0，将阳极电源的电流I_a调节至阳极电流目标值I_a0，同时根据屏栅电源的电流I_b实时调节阳极电流输出值I_a，直至屏栅电源的电流I_b达到目标值的0.5％范围内，调节方法如下：若I_b<I_b0，则I_a＝I_a+i_step，若I_b>I_b0，则I_a＝I_a-i_step，直至

i_step为调节步长，可通过遥控指令进行设置，i_step设置范围为0.1A～0.2A，可根据点火需要进行配置；

3)流率控制子模块根据模式解算子模块送来的点火流率信号(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)，形成点火流率控制信号，并输出给多模式流率控制模块，多模式流率控制模块根据点火流率控制信号，通过PID控制调节三路输出流率(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)至当前工作模式下多模式电推力器正常点火所需要的三路目标流率(中和器流率

阴极流率

阳极流率

)，并输出至多模式电推力器的三个气路入口，分别对应中和器气路入口、阴极气路入口和阳极气路入口；

4)推力方向控制子模块根据模式解算子模块送来的推力方向信号(X轴转动角度α₀＝0°、Y轴转动角度β₀＝0°)，形成推力方向控制信号，并输出给多模式推力方向调节模块，多模式推力方向调节模块根据推力方向控制信号，将X轴驱动轴角度α转动至X轴目标角度α₀，同时将Y轴驱动轴角度β转动至Y轴目标角度β₀；多模式电推力器跟随矢量调节机构的X轴和Y轴转动，推力指向当前工作模式所需要的方向；

5)多模式电推力器在三路输出流率(中和器流率0.3mg/s、阴极流率0.2mg/s、阳极流率5.4mg/s)、屏栅电流I_b＝3.7A、屏栅电源的电压V_b＝1200V共同作用下，产生当前工作模式所需要的推力F＝200mN，推力精度优于1％。

Claims (10)

1.一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：该自主控制系统包括电推进多模式控制模块、多模式电源模块、多模式流率控制模块、多模式电推力器和多模式方向调节装置；多模式电推力器安装在多模式方向调节装置上，多模式方向调节装置能够带动多模式电推力器转动；

所述的电推进多模式控制模块包括模式解算子模块、功率控制子模块、流率控制子模块和推力方向控制子模块；

模式解算子模块用于接收系统工作模式指令，并根据接收到的系统工作模式指令解算该工作模式下点火功率信号、点火流率信号和推力方向信号，并将解算得到的点火功率信号发送给功率控制子模块，将解算得到的点火流率信号发送给流率控制子模块，将解算得到的推力方向信号发送给推力方向控制子模块；

功率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火功率信号，并根据接收到的点火功率信号形成点火功率控制信号，并将点火功率控制信号输出给多模式电源模块；

多模式电源模块用于接收功率控制子模块输出的点火功率控制信号，并根据接收到的点火功率控制信号进行点火功率调节，将调节后的点火功率输出给多模式电推力器；多模式电源模块还将调节后的点火功率形成功率遥测信号反馈给功率控制子模块，功率控制子模块根据反馈的功率遥测信号完成点火功率的闭环控制；

流率控制子模块用于接收模式解算子模块发送的点火流率信号，并根据接收到的点火流率信号形成点火流率控制信号，并将点火流率控制信号输出给多模式流率控制模块；

多模式流率控制模块用于接收流率控制子模块输出的点火流率控制信号，并根据接收到的点火流率控制信号进行点火流率调节，将调节后的点火流率输出给多模式电推力器，多模式流率控制模块还将调节后的点火流率形成流率遥测信号反馈给流率控制子模块，流率控制子模块根据反馈的流率遥测信号完成点火流率的闭环控制；

推力方向控制子模块用于接收模式解算子模块发送的推力方向信号，并根据接收得的推力方向信号，形成推力方向控制信号，并将推力方向控制信号输出给多模式方向调节装置，多模式方向调节装置根据推力方向控制信号进行推力方向调节，在多模式方向调节装置进行推力方向调节时能够带动多模式电推力器进行转动；多模式方向调节装置将调节后的推力方向形成推力方向遥测信号反馈给推力方向控制子模块，推力方向控制子模块根据反馈的推力方向遥测信号完成推力方向的闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：多模式电源模块能够将星上一次母线功率转换为电推力器工作所需要的二次功率电源。

3.根据权利要求2所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：二次功率电源包括阴极加热电源、阴极触持电源、阴极点火电源、中和器加热电源、中和器触持电源、中和器点火电源、阳极电源、屏栅电源和加速电源。

4.根据权利要求2所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：多模式电源模块在电推进多模式控制模块送来的点火功率控制信号的驱动控制下，按照设定时序实现各二次电源的启动和关闭，以及功率的大范围调节。

5.根据权利要求2所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：阳极电源和屏栅电源为可调数字电源，能够实现阳极输出功率和屏栅输出功率的多工作点调节，满足电推进系统多模式工作时的工作功率需求，工作功率为3kW、4kW或5kW。

6.根据权利要求1所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：多模式流率控制模块能够对推进剂进行存储，并将存储的推进剂按照电推力器工作所需要的三路流率进行大范围精确调节；多模式流率控制模块在电推进多模式控制模块送来的点火流率控制信号的驱动控制下，为多模式电推力器工作提供所需流率的推进剂；多模式流率控制模块采用可调流量控制器，可实现点火流率的多工作点调节，满足电推进系统多模式工作时的多工作点点火流率需求，流率范围0～10mg/s。

7.根据权利要求6所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：三路流率为中和器流率

阴极流率

阳极流率

8.根据权利要求1所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：多模式方向调节装置，包括两个正交安装的驱动轴，能够对多模式电推力器的推力方向绕X轴和Y轴两个轴进行调节；多模式方向调节装置在电推进多模式控制模块送来的推力方向控制信号的驱动控制下，实现两个正交安装的驱动轴的转动，并在转动过程中带动安装在矢量调节机构上的多模式电推力器跟随转动，实现将推力方向输出给多模式电推力器，满足电推进系统多模式工作时的不同推力指向需求，推力方向调节范围：X轴-20度～50度，Y轴：±30度。

9.根据权利要求1所述的一种电推进多模式自主控制系统，其特征在于：多模式电推力器由中和器、阴极、放电室和屏栅组成，阴极用来产生电子，电子进入放电室，放电室的多级会切磁场将进入的电子进行约束，与多模式流率控制模块送来的推进剂碰撞，将推进剂进行电离，同时形成的离子在多模式电源模块送来的可调屏栅电源的电场作用下加速喷出产生推力，离子喷出后与中和器产生的电子中和形成中性的等离子体，多模式电推力器能够适应不同点火流率、不同阳极功率、不同屏栅功率的工作工况。

10.一种电推进多模式自主控制方法，其特征在于该方法的步骤包括：

1)航天器根据任务需求给出系统工作模式指令，电推进多模式控制模块的模式解算子模块接收到系统工作模式指令后，根据工作模式指令解算当前模式所需的点火流率信号、点火功率信号和推力方向信号，并分别作为功率控制子模块、流率控制子模块和推力方向控制子模块的输入，点火流率信号包括中和器流率

阴极流率

和阳极流率

点火功率信号包括屏栅电流I_b0、屏栅电压V_b0和阳极电流I_a0，推力方向信号包括X轴转动角度α₀和Y轴转动角度β₀；

2)功率控制子模块根据模式解算子模块送来的点火功率信号，形成点火功率控制信号，并输出给多模式电源模块，多模式电源模块根据点火功率控制信号，将屏栅电源的电压V_b调节至屏栅电压目标值V_b0，将阳极电源的电流I_a调节至阳极电流目标值I_a0，同时根据屏栅电源的电流I_b实时调节阳极电流输出值I_a，直至屏栅电源的电流I_b达到目标值的0.5％范围内，调节方法如下：若I_b<I_b0，则I_a＝I_a+i_step，若I_b>I_b0，则I_a＝I_a-i_step，直至

i_step为调节步长，可通过遥控指令进行设置，i_step设置范围为0.1A～0.2A；

3)流率控制子模块根据模式解算子模块送来的点火流率信号，形成点火流率控制信号，并输出给多模式流率控制模块，多模式流率控制模块根据点火流率控制信号，通过PID控制调节三路输出流率至当前工作模式下多模式电推力器正常点火所需要的三路目标流率，并输出至多模式电推力器的三个气路入口，分别对应中和器气路入口、阴极气路入口和阳极气路入口，三路输出流率包括中和器流率

阴极流率

和阳极流率

三路目标流率包括中和器流率

阴极流率

和阳极流率

4)推力方向控制子模块根据模式解算子模块送来的推力方向信号，形成推力方向控制信号，并输出给多模式推力方向调节模块，多模式推力方向调节模块根据推力方向控制信号，将X轴驱动轴角度α转动至X轴目标角度α₀，同时将Y轴驱动轴角度β转动至Y轴目标角度β₀；多模式电推力器跟随矢量调节机构的X轴和Y轴转动，推力指向当前工作模式所需要的方向；

5)多模式电推力器在三路输出流率、屏栅电源的电流I_b、屏栅电源的电压V_b共同作用下，产生当前工作模式所需要的推力，三路输出流率包括中和器流率

阴极流率

和阳极流率

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