(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111352455.6 (22)申请日 2021.11.16 (71)申请人 中国人民解 放军战略支援 部队航天 工程大学 地址 101416 北京市怀柔区八一路1号 (72)发明人 洪延姬　冯孝辉　金星　叶继飞　 崔海超　冯高平　 (74)专利代理 机构 北京众元弘策知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11462 代理人 宋磊 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H03H 17/02(2006.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (54)发明名称 基于数字滤波器的星载微推力器推力响应 时间测量方法 (57)摘要 本发明属于航 天卫星推进技术领域， 具体涉 及一种基于数字滤波器的星载微推力器推力响 应时间测量方法。 本发明的推力响应时间测量方 法包括步骤， S1： 对扭摆推力测量系统的非零初 始条件进行归零处理,得到变量代换后的推力测 量系统的振动微分方程； S2： 在变量代换后的推 力测量系统后串联一个数字滤波器,得到等效灵 敏度高频推力测量系统； S3： 确定等效灵敏度高 频推力测量系统的系统响应； S4： 从系统响应判 读星载微推力器的推力响应时间； S5： 利用系统 响应反演计算待测推力， 进一步确认推力响应时 间。 本发明的等效灵敏度高频推力测量系统的固 有频率大幅提高并极大缩短了进入 稳态时间， 实 现了快变 推力响应时间的测量。 权利要求书2页 说明书17页 附图5页 CN 114218750 A 2022.03.22 CN 114218750 A 1.一种基于数字滤波器的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1： 对扭摆推力测量系统的非零初始条件进行归零处理,得到变量代换后的推力测量 系统的振动微分方程； S2： 在变量代换后的推力测量系统后串联一个数字滤波器,得到等效灵敏度高频推力 测量系统； S3： 确定等效灵敏度高频推力测量系统的系统响应； S4： 从系统响应判读星载微推力器的推力响应时间； S5： 利用等效灵敏度高频推力测量系统反演计算待测推力， 进一 步确认推力响应时间。 2.根据权利要求1所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， 步骤S1中， 在待测推力f ′(t)作用下系统响应 θ ′(t)由位移传感器 测量得到， 根据非零初始条件 进 行变量代换， 令 得到变量代换后的推力测量系统的振动微分方程 为： f(t)＝f′(t)+f0(t) 其中， f0(t)是与非零初 始条件相关的等效推力， f ′(t)为待测推力， θ ′(t)为该推力 作用 下由位移传感器测量得到的系统响应， ζ为阻尼比， ωn为固有振动频率， J为转动惯量， Lf为 力臂； θ0表示初始扭转角， θ0和 为常数， θ(t)为变 量代换后系统响应， 满足初始条件θ(0)＝ 0和 3.根据权利要求1所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， 步骤S2 中， 数字滤波器的传递 函数为 数字滤波器的单位脉冲响应函数为 其中， ωn为固有振动频率， ζ为阻尼比， ωn1为等效灵敏度高频推力测量系 统的固有频权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114218750 A 2率， ωn1＝Cωωn， Cω为频率比， ζ1为等效灵敏度高频推力测量系统的阻尼比， 为改进后振动频率。 4.根据权利要求3所述的星载微推力器 推力响应时间测量方法， 其特 征在于， Cω＞1。 5.根据权利要 求3所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， ζ1＝0.7～ 0.9。 6.根据权利要求1所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， 步骤S3 中， 数字滤波器的输入为θ( τ )， 通过位移传感器测量值θ( τ )计算得到θ( τ )， 并且计算数字滤 波器输出的系统响应θ1(t)为： 其中, τ 为积分变量。 7.根据权利要求1所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， 步骤S4 中， 当系统响应与稳态系统响应比较相差1％时所对应的时间为推力响应时间。 8.根据权利要求1所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， 步骤S5 中， 等效灵敏度高频推力测量系统的单位脉冲响应函数h1(t)为 已知数字滤波器的输出为θ1(t)， 利用等效灵敏度高频推力测量系统的推力积分方程： 计算名义推力f( τ )。 9.根据权利要求8所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在于， 待测推力 f′(t)的估计值F ′(t)为： F ′(t)＝F(t) ‑f0(t),其中， f0 (t)是与非零初始条件相关的等效推力， F(t)是名义推力f(t)的估计值， ζ为阻尼比， ωn为 固有振动频率， J为 转动惯量， Lf为力臂， θ0表示初始扭转角， θ0和 为常数。 10.根据权利要求1 ‑9任一项所述的星载微推力器推力响应时间测量方法， 其特征在 于， 推力响应时间包括推力上升时间和推力下降时间。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114218750 A 3