一种快速姿控非线性电路测试方法
【专利摘要】本发明提供了一种快速姿控非线性电路测试方法，通过设计测试方法；模拟箭体运动；模拟量阶梯变化的步长施加设计；姿控开关动作状态采样及计算。让惯性测量组合实际敏感到模拟的箭体运动状态，并将测量信息传递给箭载计算机，箭机经过非线性控制网络运算，控制姿控喷管进行开关动作，同时，主机对姿控喷管电磁阀动作时的姿态信息进行回采，计算出回环系数，用以对箭机软件姿控非线性段的设计进行考核。本发明解决了对新一代运载火箭姿态控制系统中非线性开关系统设计的综合考核和验证，达到了很好的工程应用效果。
【专利说明】一种快速姿控非线性电路测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及运载火箭控制系统，特别涉及一种快速姿控非线性电路测试方法。
【背景技术】
[0002] 运载火箭滚动控制通道和末级段常使用非线性的控制系统，执行机构为继电器式 的姿控喷管。在地面试验时，发动机电磁阀负载均不装箭参与测试。因此，必须找到一种简 单、快速、有效的方法在火箭测试的各个阶段等效发动机电磁阀负载对姿控非线性电路的 设计进行测试和考核。
[0003] 现有运载火箭在对姿态控制系统中姿控开关电路进行测试时，主要通过模拟平台 输出从检波入口施加信号，通过非线性控制网络控制姿态电磁阀动作，记录各通道电磁阀 开关时的检波输出电压，计算关、开电压的比值来判断回环系数是否合格。当新一代运载火 箭采用1553B总线进行通讯后，无法通过施加指令电压模拟箭体运动，需找到一种简单易 行的方法在火箭地面测试时模拟箭体运动，并经箭机运算后计算出回环系数。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种快速姿控非线性电路测试方法，能在控制系 统综合测试中模拟箭体运动使惯性测量系统(捷联、陀螺）敏感到箭体的姿态、速度信息，经 箭载计算机运算后，通过综合控制系统控制姿控电磁阀动作状态，判断飞行软件中姿控非 线性段设计的正确性和合理性。
[0005] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种快速姿控非线性电路测试方 法，其中： 主控微机通过控制转台向捷联惯组施加三角波转动信号，来模拟箭体运动； 捷联惯组敏感到模拟的箭体运动后，通过1553B总线将捷联数字脉冲量变化信息传递 给箭机； 箭机解算出姿态角信号并经过非线性网络计算后形成电磁阀开关控制信号，并通过 1553B总线发送给综合控制器； 综合控制器接收箭机指令，并根据其中的电磁阀开关控制信号来驱使姿控喷管的电磁 阀进行开、关动作； 地面测试设备实时采样电磁阀的开、关动作，进行回环系数计算。
[0006] 优选地，所述主控微机控制转台，按照姿态角步长不同的阶梯形步长进行转动；姿 态角步长分为：大步长、中间步长和门限步长，其中大步长〉中间步长〉门限步长； 在转台开始转动时施加的三角波，使用大步长；三角波施加中期时，使用中间步长；靠 近开关门限电磁阀跳变附近时，使用门限步长。
[0007] 优选地，所述主控微机实时查询电磁阀的实际动作状态和箭机解算出的姿态角信 号，当电磁阀动作状态发生改变时，主机记录下当前时刻的箭体姿态信息，将电磁阀关闭时 的姿态除以开启时的姿态求得回环系数，并判别是否合格。
[0008] 本发明的构思：根据新一代运载火箭采用1553B总线进行通讯的系统方案，利用 数字信号的实时性和准确性，在对控制系统姿控开关电路进行测试时，通过设计一种合理 的测试方案，可以让惯性测量组合实际敏感到模拟的箭体运动状态，并将测量信息传递给 箭载计算机，箭机经过非线性控制网络运算，控制姿控喷管进行开关动作，同时，主机对姿 控喷管电磁阀动作时的姿态信息进行回采，计算出回环系数，用以对箭机软件姿控非线性 段的设计进行考核。
[0009] 本发明采用的方法，与现有技术相比，其优点和有益效果是： 1、 一种快速姿控非线性电路测试方法是通过控制外部转台转动，使捷联惯组实际敏感 到位置变化后将变化信息传递给箭机，箭机通过解算出实际的姿态后进行非线性网络计算 控制姿控电磁阀动作，不同于现有技术，平台测量系统不参与测试直接在检波入口处施加 模拟信号控制电磁阀动作，本方法的测试回路更接近火箭真实的飞行状态； 2、 本方法在计算姿控非线性段的回环系数时，使用的是箭机实际解算出的姿态角，而 现有型号使用的是模拟箭体运动给入箭机进行姿态运算的模拟量，本方法的计算结果更加 真实、准确； 3、 使用本方法，在模拟箭体运动时，不需要单独使用专门的测试设备施加电压信号，只 需要控制惯性测量系统所处的转台转动即可模拟，本方法的测试状态更加可靠； 4、 本方法在试验过程中不改变系统状态，测试方法便于实现，能够快速、有效的对姿态 控制系统的设计进行考核，有利于提高控制系统地面测试的测试性和覆盖性； 5、 经某型号控制系统综合试验、全箭总测等试验考核，本测试技术能够快速、有效的对 姿控非线性电路进行测试，方案合理，效果良好。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明所述快速姿控非线性电路测试方法的原理图； 图2是本发明所述快速姿控非线性电路测试方法的流程图； 图3是本发明所述快速姿控非线性电路测试方法中姿态角步长的示意图。
【具体实施方式】
[0011] 本发明的一种快速姿控非线性电路测试方法，主要考虑对以下的内容进行设计： 模拟箭体运动、设计测试方法、确定姿态步长。
[0012] 1)设计测试方案； 如图1所示，根据非线性开关的特点，主控微机通过控制转台给捷联惯组施加三角波 转动信号来模拟箭体运动，1553B总线将捷联数字脉冲量变化信息传递给箭机，箭机解算出 姿态角信号并经过非线性网络进行计算，通过1553B总线将电磁阀开关控制信号发给综合 控制器，综合控制器根据接收到的箭机指令控制姿控喷管电磁阀开、关动作，地面测试设备 实时采样电磁阀的开、关动作，进行回环系数计算。
[0013] 2 )模拟量施加设计； 由于非线性开关控制系统在设计时是要求当姿态到达某固定值的时候喷管开启或关 闭，在测试过程中，为考核系统设计的正确性，通过施加三角波的形式控制模拟的箭体姿态 小幅度变化，验证箭机运算是否正确，而姿态角（姿态角速率）的控制精度，就决定了回环系 数的计算精度，因此，需要对转台模拟箭体运动的姿态角步长进行合理设计。
[0014] 如图3所示，为保证测试精度，在施加模拟量的过程中设计了三种阶梯变化的步 长，分别是：大步长、中间步长和门限步长，其中大步长〉中间步长〉门限步长。在转台开始 转动施加三角波时使用大步长，三角波施加中期使用中间步长，靠近开关门限电磁阀跳变 附近时使用门限步长。
[0015] 3)开关电路采样与计算； 如图2所示，在系统综合测试时，使用电磁阀作为控制系统综合测试的负载设备来等 效箭上发动机电磁阀负载。地面电磁阀测试终端实时监测每路电磁阀在综合控制器给出 开、关信号时的电磁阀开关动作，主控微机实时查询电磁阀的动作状态和箭机解算出的姿 态角（姿态角速率)，当电磁阀动作状态发生改变时，主机记录下当前时刻的箭体姿态信息， 将电磁阀关闭时的姿态除以开启时的姿态求得回环系数，并判别是否合格。
[0016] 以下通过具体的实施例进一步描述及验证本发明的方法： 根据姿态控制系统非线性段的设计要求，当姿态大于开门门限时，箭机应控制姿控喷 管呈开启状态，当箭体姿态小于关门门限时，控制姿控喷管关闭，回环系数=关门门限/开 门门限。
【权利要求】
1. 一种快速姿控非线性电路测试方法，其特征在于： 主控微机通过控制转台向捷联惯组施加三角波转动信号，来模拟箭体运动； 捷联惯组敏感到模拟的箭体运动后，通过1553B总线将捷联数字脉冲量变化信息传递 给箭机； 箭机解算出姿态角信号并经过非线性网络计算后形成电磁阀开关控制信号，并通过 1553B总线发送给综合控制器； 综合控制器接收箭机指令，并根据其中的电磁阀开关控制信号来驱使姿控喷管的电磁 阀进行开、关动作； 地面测试设备实时采样电磁阀的开、关动作，进行回环系数计算。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述主控微机控制转台，按照姿态角步长不同的阶梯形步长进行转动；姿态角步长分 为：大步长、中间步长和门限步长，其中大步长〉中间步长〉门限步长； 在转台开始转动时施加的三角波，使用大步长；三角波施加中期时，使用中间步长；靠 近开关门限电磁阀跳变附近时，使用门限步长。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述主控微机实时查询电磁阀的实际动作状态和箭机解算出的姿态角信号，当电磁阀 动作状态发生改变时，主机记录下当前时刻的箭体姿态信息，将电磁阀关闭时的姿态除以 开启时的姿态求得回环系数，并判别是否合格。
【文档编号】G05B23/02GK104122888SQ201410394971
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】罗洁, 桂亮, 周如好, 周静, 王建清, 王鹏, 闫贺, 余薛浩, 黄飞 申请人:上海新跃仪表厂