基于脉冲等离子体源的航天器表面电位主动控制的研究的开题报告

基于脉冲等离子体源的航天器表面电位主动控制的研究的开题报告一、课题背景及研究意义目前，随着航天技术的不断发展，航天器的用途也变得越来越广泛，包括地球观测、天文探测、通信卫星等多个领域。然而，在航天器的使用中，存在一些电磁环境的问题，比如空间等离子体的存在会对航天器表面产生电荷，从而导致电位的变化，进而引发电弧危害、通信干扰等问题。因此，对航天器表面电位的主动控制已经成为一个研究热点。本课题主要研究基于脉冲等离子体源的航天器表面电位主动控制，旨在提高航天器在复杂电磁环境下的安全性和稳定性，降低电弧危害和通信干扰等问题的发生，具有重要的实际应用价值。二、研究内容和方案基于脉冲等离子体源的航天器表面电位主动控制，实现航天器表面电荷的中和和调节，需要进行以下研究：1.脉冲等离子体源的研究。2.航天器表面电位的测试与分析。3.电势调节的原理分析和算法设计。4.脉冲等离子体源与航天器表面电位的耦合研究。5.控制系统的设计与实现。具体的实验方案如下：1.脉冲等离子体源的设计和制备，通过实验研究其工作特性，包括等离子体密度、温度、流速等。2.航天器表面电位的测试与分析，采用球形探针测量方法测试航天器表面电位，利用测试数据分析不同工况下航天器表面电位的变化规律。3.电势调节原理分析和算法设计，研究航天器表面电势调节的原理和相关算法。4.脉冲等离子体源与航天器表面电位的耦合研究，通过实验探究等离子体源与航天器表面电位之间的相互作用，以寻求最优的电势调节方法和参数。5.控制系统的设计与实现，进行电势调节算法和控制系统的设计与实现，达到控制航天器表面电位的目的。三、预期成果1.建立基于脉冲等离子体源的电位控制实验平台，实现航天器表面电位的主动控制。2.探究航天器表面电位相关机理，为控制系统设计提供基础。3.设计并实现电势调节算法，建立电位调节控制系统。4.实现对航天器表面电位的主动控制，提升航天器在电磁环境下的安全稳定性。四、研究进度计划本课题的研究周期为2年，研究进度计划如下：第一年：1.研究脉冲等离子体源的特性和工作原理。2.进行航天器表面电位的测试与分析，探究航天器表面电位的变化规律。3.设计并实现电势调节算法。第二年：1.研究脉冲等离子体源与航天器表面电位的相互作用。2.建立电位控制实验平台，在实验中实现对航天器表面电位的主动控制。3.完成课题研究并进行总结。五、参考文献1.李晨曦，张正，何彦军.空间航天器表面电场影响及控制技术研究[J].现代电子技术，2018，41（21）：102-105。2.WinterH,JahnM.Low-powerplasmasourceforspaceapplications.JournalofVacuumScience&TechnologyAVacuumSurfaces&Films,2013,31(3):031305.3.何庆林，谢志伟.空间环境对卫星表面电荷影响的分析[J].电子与信息学报，2012，34（10）：2501-2505。4.KenkreVM,LinMC.Neutralizationofspacecraftchargebyplasmasources.JournalofGeophysicalResearch:SpacePhysics,2004,109(A12).5.MattinglyS,ByrneLB.PlasmaAttenuationofSpacecraft‐InducedCharging:ComparingPhysics-BasedandEngin