[发明专利]致动器控制器

说明书

技术领域

本公开涉及包括用于致动器的控制器的电子系统。更具体地，本公开涉及使用脉冲宽度调制（“PWM”）频率功率控制的用于控制致动器的系统和方法。

背景技术

在轨道发射飞行器中，为乘员舱提供了分离系统。分离系统通常是固体火箭系统，其将乘员舱拉离发射飞行器。在操作期间，功率从一个或多个功率源流动到轨道发射飞行器的功率管理和分配（“PMD”）系统。从那里，功率被分配到所有负载。负载包括但是不限于总线负载、有效负载以及服务舱推进（“SMP”）系统。PMD系统可以包括一群电路，其包括滤波器、蓄电池、转换器、隔离电路以及调节器（regulator）。在操作期间，PMD系统输出经调节的总线电压，经调节的总线电压遍及整个总线被分配到SMP系统、总线负载、有效负载以及蓄电池充电器。SMP系统包括发动机、发动机功率供应装置以及（一个或多个）推进剂箱。一般而言，发动机被构造成在轨道发射飞行器上使用以在飞行时帮助调整其位置。各种阀可以控制从一个或多个推进剂箱到发动机的推进剂的供给。

发明内容

本公开涉及用于控制机电阀元件的系统和方法。所述方法包括：通过以平均PWM电流水平将PWM信号供应到机电阀元件的机电感应线圈来形成穿过阀的磁通，平均PWM电流水平低于使阀致动所需的电流水平。当需要将阀打开时，将PWM信号的振幅增大成使得提供到机电感应线圈的电流升高到足以使阀致动的水平。值得一提的是，当PWM信号的功率周期时间增大到超过将阀打开所需要的最小功率时，阀打开。

阀一经打开，则降低PWM信号的振幅。将振幅降低成使得施加到阀的磁场仍旧具有足以使阀保持在打开位置中的强度。通过将PWM信号的振幅进一步降低成使得施加到阀的磁场下降到不足以使阀保持在其打开位置的强度来将阀关闭。当对于给定的时间段不需要使阀致动时，完全去除PWM信号到机电感应线圈的供应。

本公开还涉及一种致动器控制器，所述致动器控制器包括致动器以及PWM电路，PWM电路与致动器相联系。致动器具有接入（pull-in）平均电流，接入平均电流当被供应到致动器时导致致动器的致动。在操作期间，PWM电路可以是可操作的，以使预接入平均电流保持稳定，预接入平均电流具有低于接入平均电流的正的非零值。如本文中所使用的，术语“保持稳定”意味着所施加的PWM信号在给定的时间段期间具有特定值的平均电流。

附图说明

将参考下面的附图来描述实施例，其中，同样的附图标记在所有附图中代表同样的项目，并且在附图中：

图1是用于空间飞行器的示例性功率系统的示意图；

图2是用于阀元件的示意性构架的示意图；

图3是用于控制图1所示阀元件的阀的打开和关闭的示例性方法的流程图；

图4是示出了有助于理解本公开的两个信号的曲线图；

图5是用于控制致动器的另一示例性方法的流程图。

具体实施方式

本公开涉及实施用于控制致动器的系统和方法。致动器（例如，线圈）与另一机械元件（例如，阀）接合的速度相比常规系统的速度可以是更快的。如本文中所使用的，术语“致动器”指的是使机构移动的机电装置。在一些情形中，致动器的元件可以是基于线圈的螺线管，螺线管的线圈可以经由电磁感应力而被移动。在需要快速反应的机械部件的任何应用中，可以采用致动器控制器系统。例如，本公开还可被用于医疗应用、燃烧系统（例如，汽车、工业装备或类似行业）、食品加工应用和/或药品制造应用。该概念可被用作如下技术：用于通过使阀加速到其打开位置来改善气体或液体介质的精确质量传输（流动受控的）。

现在参考图1，这里提供了用于空间飞行器的SMP系统100的示意图，其有助于空间环境中的活动，例如空间站维护、现存卫星的保养、在轨装备的放置以及其他活动。就这点而言，SMP系统被构造成产生足够的推力以使得能够操控空间飞行器远离或接近其他物体。

如图1所示，SMP系统100包括功率管理和分配（“PMD”）系统102、发动机和推进剂（“E/P”）系统104、轨道操纵和姿态控制器（“OMAC”）106、反应控制系统（“RCS”）108、受压物系统132以及控制模块134。所列出的部件106、108、132和134在本领域中是广泛已知的，并且因此将不在本文中进行讨论。