一种快速姿控非线性电路测试方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种快速姿控非线性电路测试方法
本专利技术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。
技术介绍
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。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。
技术实现思路
本专利技术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。为了达到上述目的，本专利技术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。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。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，主控微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。本专利技术的构思：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，主控微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。本专利技术采用的方法，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。附图说明图1是本专利技术所述快速姿控非线性电路测试方法的原理图；图2是本专利技术所述快速姿控非线性电路测试方法的流程图；图3是本专利技术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。具体实施方式本专利技术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。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。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。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。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，主控微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。以下通过具体的实施例进一步描述及验证本专利技术的方法：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。姿控非线性电路测试过程，包含：1、通过主控微机控制三轴转台对应某姿态方向的转框按设定步长进行转动以模拟箭体在飞行过程中的运动；其中，设定步长是指，将转台的转动步长设计成阶梯形，在开、关门限附近控制转台按转台能识别精度的小角度进行转动，以达到更精确的测试结果；2、惯性测量系统将敏感到的火箭运动状态传递给箭载计算机；3、箭机将解算后的姿态，经姿控运算后给出姿控电磁阀的动作状态指令，同时主控微机查询本时刻的箭体姿态；4、综合控制器按箭机指令控制姿控电磁阀进行开关动作，同时主控微机查询电磁阀的实际动作状态，并记录下电磁阀状态改变时的箭体姿态；5、主控微机根据电磁阀实际动作时的箭体姿态计算回环系数并进行判断。姿态非线性段的测试结果如下表2所示。以上方法经某型号控制系统各阶段综合测试验证是可行的。综上所述，本专利技术尤其适用于使用1553B总线下的姿控非线性电路测试，通过设计合理、可行的测试方案来模拟箭本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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；其中，所述主控微机控制转台，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗洁，桂亮，周如好，周静，王建清，王鹏，闫贺，余薛浩，黄飞，
申请(专利权)人：上海新跃仪表厂，
类型：发明
国别省市：上海;31