一種快速姿控非線性電路測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種快速姿控非線性電路測試方法，通過設(shè)計(jì)測試方法；模擬箭體運(yùn)動；模擬量階梯變化的步長施加設(shè)計(jì)；姿控開關(guān)動作狀態(tài)采樣及計(jì)算。讓慣性測量組合實(shí)際敏感到模擬的箭體運(yùn)動狀態(tài)，并將測量信息傳遞給箭載計(jì)算機(jī)，箭機(jī)經(jīng)過非線性控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算，控制姿控噴管進(jìn)行開關(guān)動作，同時，主機(jī)對姿控噴管電磁閥動作時的姿態(tài)信息進(jìn)行回采，計(jì)算出回環(huán)系數(shù)，用以對箭機(jī)軟件姿控非線性段的設(shè)計(jì)進(jìn)行考核。本發(fā)明解決了對新一代運(yùn)載火箭姿態(tài)控制系統(tǒng)中非線性開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合考核和驗(yàn)證，達(dá)到了很好的工程應(yīng)用效果。
【專利說明】一種快速姿控非線性電路測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)，特別涉及一種快速姿控非線性電路測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 運(yùn)載火箭滾動控制通道和末級段常使用非線性的控制系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為繼電器式 的姿控噴管。在地面試驗(yàn)時，發(fā)動機(jī)電磁閥負(fù)載均不裝箭參與測試。因此，必須找到一種簡 單、快速、有效的方法在火箭測試的各個階段等效發(fā)動機(jī)電磁閥負(fù)載對姿控非線性電路的 設(shè)計(jì)進(jìn)行測試和考核。
[0003] 現(xiàn)有運(yùn)載火箭在對姿態(tài)控制系統(tǒng)中姿控開關(guān)電路進(jìn)行測試時，主要通過模擬平臺 輸出從檢波入口施加信號，通過非線性控制網(wǎng)絡(luò)控制姿態(tài)電磁閥動作，記錄各通道電磁閥 開關(guān)時的檢波輸出電壓，計(jì)算關(guān)、開電壓的比值來判斷回環(huán)系數(shù)是否合格。當(dāng)新一代運(yùn)載火 箭采用1553B總線進(jìn)行通訊后，無法通過施加指令電壓模擬箭體運(yùn)動，需找到一種簡單易 行的方法在火箭地面測試時模擬箭體運(yùn)動，并經(jīng)箭機(jī)運(yùn)算后計(jì)算出回環(huán)系數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種快速姿控非線性電路測試方法，能在控制系 統(tǒng)綜合測試中模擬箭體運(yùn)動使慣性測量系統(tǒng)(捷聯(lián)、陀螺）敏感到箭體的姿態(tài)、速度信息，經(jīng) 箭載計(jì)算機(jī)運(yùn)算后，通過綜合控制系統(tǒng)控制姿控電磁閥動作狀態(tài)，判斷飛行軟件中姿控非 線性段設(shè)計(jì)的正確性和合理性。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種快速姿控非線性電路測試方 法，其中： 主控微機(jī)通過控制轉(zhuǎn)臺向捷聯(lián)慣組施加三角波轉(zhuǎn)動信號，來模擬箭體運(yùn)動； 捷聯(lián)慣組敏感到模擬的箭體運(yùn)動后，通過1553B總線將捷聯(lián)數(shù)字脈沖量變化信息傳遞 給箭機(jī)； 箭機(jī)解算出姿態(tài)角信號并經(jīng)過非線性網(wǎng)絡(luò)計(jì)算后形成電磁閥開關(guān)控制信號，并通過 1553B總線發(fā)送給綜合控制器； 綜合控制器接收箭機(jī)指令，并根據(jù)其中的電磁閥開關(guān)控制信號來驅(qū)使姿控噴管的電磁 閥進(jìn)行開、關(guān)動作； 地面測試設(shè)備實(shí)時采樣電磁閥的開、關(guān)動作，進(jìn)行回環(huán)系數(shù)計(jì)算。
[0006] 優(yōu)選地，所述主控微機(jī)控制轉(zhuǎn)臺，按照姿態(tài)角步長不同的階梯形步長進(jìn)行轉(zhuǎn)動；姿 態(tài)角步長分為：大步長、中間步長和門限步長，其中大步長〉中間步長〉門限步長； 在轉(zhuǎn)臺開始轉(zhuǎn)動時施加的三角波，使用大步長；三角波施加中期時，使用中間步長；靠 近開關(guān)門限電磁閥跳變附近時，使用門限步長。
[0007] 優(yōu)選地，所述主控微機(jī)實(shí)時查詢電磁閥的實(shí)際動作狀態(tài)和箭機(jī)解算出的姿態(tài)角信 號，當(dāng)電磁閥動作狀態(tài)發(fā)生改變時，主機(jī)記錄下當(dāng)前時刻的箭體姿態(tài)信息，將電磁閥關(guān)閉時 的姿態(tài)除以開啟時的姿態(tài)求得回環(huán)系數(shù)，并判別是否合格。
[0008] 本發(fā)明的構(gòu)思：根據(jù)新一代運(yùn)載火箭采用1553B總線進(jìn)行通訊的系統(tǒng)方案，利用 數(shù)字信號的實(shí)時性和準(zhǔn)確性，在對控制系統(tǒng)姿控開關(guān)電路進(jìn)行測試時，通過設(shè)計(jì)一種合理 的測試方案，可以讓慣性測量組合實(shí)際敏感到模擬的箭體運(yùn)動狀態(tài)，并將測量信息傳遞給 箭載計(jì)算機(jī)，箭機(jī)經(jīng)過非線性控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算，控制姿控噴管進(jìn)行開關(guān)動作，同時，主機(jī)對姿 控噴管電磁閥動作時的姿態(tài)信息進(jìn)行回采，計(jì)算出回環(huán)系數(shù)，用以對箭機(jī)軟件姿控非線性 段的設(shè)計(jì)進(jìn)行考核。
[0009] 本發(fā)明采用的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是： 1、 一種快速姿控非線性電路測試方法是通過控制外部轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，使捷聯(lián)慣組實(shí)際敏感 到位置變化后將變化信息傳遞給箭機(jī)，箭機(jī)通過解算出實(shí)際的姿態(tài)后進(jìn)行非線性網(wǎng)絡(luò)計(jì)算 控制姿控電磁閥動作，不同于現(xiàn)有技術(shù)，平臺測量系統(tǒng)不參與測試直接在檢波入口處施加 模擬信號控制電磁閥動作，本方法的測試回路更接近火箭真實(shí)的飛行狀態(tài)； 2、 本方法在計(jì)算姿控非線性段的回環(huán)系數(shù)時，使用的是箭機(jī)實(shí)際解算出的姿態(tài)角，而 現(xiàn)有型號使用的是模擬箭體運(yùn)動給入箭機(jī)進(jìn)行姿態(tài)運(yùn)算的模擬量，本方法的計(jì)算結(jié)果更加 真實(shí)、準(zhǔn)確； 3、 使用本方法，在模擬箭體運(yùn)動時，不需要單獨(dú)使用專門的測試設(shè)備施加電壓信號，只 需要控制慣性測量系統(tǒng)所處的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動即可模擬，本方法的測試狀態(tài)更加可靠； 4、 本方法在試驗(yàn)過程中不改變系統(tǒng)狀態(tài)，測試方法便于實(shí)現(xiàn)，能夠快速、有效的對姿態(tài) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行考核，有利于提高控制系統(tǒng)地面測試的測試性和覆蓋性； 5、 經(jīng)某型號控制系統(tǒng)綜合試驗(yàn)、全箭總測等試驗(yàn)考核，本測試技術(shù)能夠快速、有效的對 姿控非線性電路進(jìn)行測試，方案合理，效果良好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明所述快速姿控非線性電路測試方法的原理圖； 圖2是本發(fā)明所述快速姿控非線性電路測試方法的流程圖； 圖3是本發(fā)明所述快速姿控非線性電路測試方法中姿態(tài)角步長的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明的一種快速姿控非線性電路測試方法，主要考慮對以下的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)： 模擬箭體運(yùn)動、設(shè)計(jì)測試方法、確定姿態(tài)步長。
[0012] 1)設(shè)計(jì)測試方案； 如圖1所示，根據(jù)非線性開關(guān)的特點(diǎn)，主控微機(jī)通過控制轉(zhuǎn)臺給捷聯(lián)慣組施加三角波 轉(zhuǎn)動信號來模擬箭體運(yùn)動，1553B總線將捷聯(lián)數(shù)字脈沖量變化信息傳遞給箭機(jī)，箭機(jī)解算出 姿態(tài)角信號并經(jīng)過非線性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算，通過1553B總線將電磁閥開關(guān)控制信號發(fā)給綜合 控制器，綜合控制器根據(jù)接收到的箭機(jī)指令控制姿控噴管電磁閥開、關(guān)動作，地面測試設(shè)備 實(shí)時采樣電磁閥的開、關(guān)動作，進(jìn)行回環(huán)系數(shù)計(jì)算。
[0013] 2 )模擬量施加設(shè)計(jì)； 由于非線性開關(guān)控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時是要求當(dāng)姿態(tài)到達(dá)某固定值的時候噴管開啟或關(guān) 閉，在測試過程中，為考核系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，通過施加三角波的形式控制模擬的箭體姿態(tài) 小幅度變化，驗(yàn)證箭機(jī)運(yùn)算是否正確，而姿態(tài)角（姿態(tài)角速率）的控制精度，就決定了回環(huán)系 數(shù)的計(jì)算精度，因此，需要對轉(zhuǎn)臺模擬箭體運(yùn)動的姿態(tài)角步長進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。
[0014] 如圖3所示，為保證測試精度，在施加模擬量的過程中設(shè)計(jì)了三種階梯變化的步 長，分別是：大步長、中間步長和門限步長，其中大步長〉中間步長〉門限步長。在轉(zhuǎn)臺開始 轉(zhuǎn)動施加三角波時使用大步長，三角波施加中期使用中間步長，靠近開關(guān)門限電磁閥跳變 附近時使用門限步長。
[0015] 3)開關(guān)電路采樣與計(jì)算； 如圖2所示，在系統(tǒng)綜合測試時，使用電磁閥作為控制系統(tǒng)綜合測試的負(fù)載設(shè)備來等 效箭上發(fā)動機(jī)電磁閥負(fù)載。地面電磁閥測試終端實(shí)時監(jiān)測每路電磁閥在綜合控制器給出 開、關(guān)信號時的電磁閥開關(guān)動作，主控微機(jī)實(shí)時查詢電磁閥的動作狀態(tài)和箭機(jī)解算出的姿 態(tài)角（姿態(tài)角速率)，當(dāng)電磁閥動作狀態(tài)發(fā)生改變時，主機(jī)記錄下當(dāng)前時刻的箭體姿態(tài)信息， 將電磁閥關(guān)閉時的姿態(tài)除以開啟時的姿態(tài)求得回環(huán)系數(shù)，并判別是否合格。
[0016] 以下通過具體的實(shí)施例進(jìn)一步描述及驗(yàn)證本發(fā)明的方法： 根據(jù)姿態(tài)控制系統(tǒng)非線性段的設(shè)計(jì)要求，當(dāng)姿態(tài)大于開門門限時，箭機(jī)應(yīng)控制姿控噴 管呈開啟狀態(tài)，當(dāng)箭體姿態(tài)小于關(guān)門門限時，控制姿控噴管關(guān)閉，回環(huán)系數(shù)=關(guān)門門限/開 門門限。

【權(quán)利要求】
1. 一種快速姿控非線性電路測試方法，其特征在于： 主控微機(jī)通過控制轉(zhuǎn)臺向捷聯(lián)慣組施加三角波轉(zhuǎn)動信號，來模擬箭體運(yùn)動； 捷聯(lián)慣組敏感到模擬的箭體運(yùn)動后，通過1553B總線將捷聯(lián)數(shù)字脈沖量變化信息傳遞 給箭機(jī)； 箭機(jī)解算出姿態(tài)角信號并經(jīng)過非線性網(wǎng)絡(luò)計(jì)算后形成電磁閥開關(guān)控制信號，并通過 1553B總線發(fā)送給綜合控制器； 綜合控制器接收箭機(jī)指令，并根據(jù)其中的電磁閥開關(guān)控制信號來驅(qū)使姿控噴管的電磁 閥進(jìn)行開、關(guān)動作； 地面測試設(shè)備實(shí)時采樣電磁閥的開、關(guān)動作，進(jìn)行回環(huán)系數(shù)計(jì)算。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述主控微機(jī)控制轉(zhuǎn)臺，按照姿態(tài)角步長不同的階梯形步長進(jìn)行轉(zhuǎn)動；姿態(tài)角步長分 為：大步長、中間步長和門限步長，其中大步長〉中間步長〉門限步長； 在轉(zhuǎn)臺開始轉(zhuǎn)動時施加的三角波，使用大步長；三角波施加中期時，使用中間步長；靠 近開關(guān)門限電磁閥跳變附近時，使用門限步長。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述主控微機(jī)實(shí)時查詢電磁閥的實(shí)際動作狀態(tài)和箭機(jī)解算出的姿態(tài)角信號，當(dāng)電磁閥 動作狀態(tài)發(fā)生改變時，主機(jī)記錄下當(dāng)前時刻的箭體姿態(tài)信息，將電磁閥關(guān)閉時的姿態(tài)除以 開啟時的姿態(tài)求得回環(huán)系數(shù)，并判別是否合格。
【文檔編號】G05B23/02GK104122888SQ201410394971
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】羅潔, 桂亮, 周如好, 周靜, 王建清, 王鵬, 閆賀, 余薛浩, 黃飛 申請人:上海新躍儀表廠