[发明专利]一种变推力火箭发动机的推进剂质量流量观测方法

权利要求书

1.一种变推力火箭发动机的推进剂质量流量观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据电机和泵的动力学方程，得到电动泵系统的状态空间表达式；

S2、对电动泵系统的状态空间表达式进行离散化；

S3、依据电动泵系统的离散化关系式，通过程序设计卡尔曼滤波器；

S4、将卡尔曼滤波器带入到整个系统管路中，对于液氧路和甲烷路的质量流量进行观测，判断是否达到设定的滤波效果，若是则完成设计，否则重复步骤S3并调整卡尔曼滤波器设计过程中噪声协方差以及初始预测误差协方差矩阵，直至达到设定的滤波效果。

2.根据权利要求1所述的变推力火箭发动机的推进剂质量流量观测方法，其特征在于：所述电动泵系统的状态空间表达式可以表示成：

表示X的导数，X＝[x₁ x₂ x₃]^T，x₁，x₂和x₃为状态变量。

3.根据权利要求2所述的变推力火箭发动机的推进剂质量流量观测方法，其特征在于：所述电机和泵的动力学方程为：

其中，U_m是电机电压，R_m是电机线圈电阻，i_m是电机电流，L_m是电机电感，t是时间，ω是电机转动角速度，C_e0是电机反电动势和转矩系数常数，ω_R是参考转动角速度，是燃料或者氧化剂质量流量，是燃料或者氧化剂质量流量的参考值，J_m是电机的转动惯量，f_m是电机的摩擦系数，T是驱动泵的负载力矩，IF是电动泵流体惯性、T_R电动泵参考扭矩、θ是电动泵特性角，N_s是电动泵比转速，WH和WT是θ和N_s的函数，ρ为进出泵流体的平均密度，g为重力加速度，a₁和a₂是常系数；

三个状态变量x₁，x₂和x₃分别为i_m，ω和同时系统的输入量u和输出量y分别为U_m和

其中：

h(X，u)＝x₃。

4.根据权利要求1所述的变推力火箭发动机的推进剂质量流量观测方法，其特征在于：所述步骤S2中采用四阶龙格库塔方法对系统状态空间表达式进行离散化，得到：

y_k+1＝h(X_k+1，u_k+1)＝x_k+1，3；

其中，Δt为离散化时间步长，f₁、f₂、f₃和f₄分别可表示为：

f₁＝f(X_k，u_k)；

f₄＝f(X_k+Δtf₃，u_k)。