[发明专利]一种在线发动机推力和比冲估计方法及系统

权利要求书

1.一种在线发动机推力和比冲估计方法，其特征在于实现步骤如下：

(1)根据主发动机的地面试车结果，确定主发动机推力以及比冲的估计初值，并对后续迭代过程需要的相关参数进行初始化；

具体为：

m(t₀)＝m₀；

其中，初始时刻为t₀，航天器的质量为m，t₀时刻的质量为m(t₀)，且初始化为m₀；

矩阵M和列向量N初始化为0，即

姿控推力器的累计推进剂消耗为Δm_RCS，t₀时刻的初值为0，即

Δm_RCS(t₀)＝0；

主发动机推力的估值为主发动机比冲的估值为在初始时刻，初值分别为F_main0和I_spmain0，则有

(2)结合姿控推力器工作在主发动机推力方向产生的附加加速度和姿控推力器引起的质量消耗，求解出主发动机推力和比冲的估计值，从而实现在线发动机推力和比冲估计；

所述步骤(2)结合姿控推力器工作在主发动机推力方向产生的附加加速度和姿控推力器引起的质量消耗，求解出主发动机推力和比冲的估计值，具体为：

(2.1)在当前采样时刻，通过加速度计获得从上个采样时刻到当前采样时刻间隔内作用在航天器本体上的非引力加速度引起的速度增量；

(2.2)建立最小二乘的观测量，扣除其他姿控推力器工作在主发动机推力方向产生的附加加速度和姿控推力器引起的质量消耗补偿量；

(2.3)采用递推最小二乘方法估计当前时刻的状态参数；

(2.4)求解出主发动机推力和比冲的估计值，并修正航天器的质量估值；

(2.5)下一采样时刻重复步骤(2.1)～(2.4)的过程；

所述步骤(2.2)建立最小二乘的观测量，扣除其他姿控推力器工作在主发动机推力方向产生的附加加速度和姿控推力器引起的质量消耗补偿量，具体为：

其中，Z为最小二乘的观测量，当前时刻为t_k，k≥0，在[t_k-1，t_k]时间段内，ΔV_acc(t_k)为沿主发动机推力方向的速度增量测量值，在[t_k-1，t_k]时间段内控制系统对第i台姿控推力器发出的指令喷气脉宽为T_RCS,i(t_k)，测量周期为Δt，即Δt＝t_k-t_k-1；N为姿控推力器的数量，为主发动机的推力估值，第i台姿控推力器的推力大小为F_RCS,i，1≤i≤N，第i台姿控推力器推力方向与主发动机推力方向的夹角为α_i。

2.根据权利要求1所述的一种在线发动机推力和比冲估计方法，其特征在于：所述步骤(2.3)采用递推最小二乘方法估计当前时刻的状态参数，具体为：

建立t_k时刻的观测矩阵h＝[1t_k-1-t₀]；

按照递推最小二乘方法进行状态估计。

3.根据权利要求2所述的一种在线发动机推力和比冲估计方法，其特征在于：按照递推最小二乘方法进行状态估计具体为：

其中，X为状态估计结果，M＝M+h^T·h，N＝N+h^T·Z，

detM＝M(1,1)M(2,2)-M(1,2)M(2,1)，M(i,j)是矩阵M的第i行第j列对应的元。