航天器回收系统的半实物仿真系统技术方案

本发明专利技术提供一种航天器回收系统的半实物仿真系统，包括回收仿真子系统、环境压力模拟子系统、回收程序控制装置。回收仿真子系统为虚拟模块，能够模拟降落伞‑返回舱系统在整个航天器回收过程中的动力学特性，根据动力学特性实时计算并输出虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据。环境压力模拟子系统、回收程序控制装置均为实体模块。所述环境压力模拟子系统为回收程序控制装置提供一个真实的压力环境。所述回收控制装置检测压力环境的环境压力，并根据检测到的环境压力生成相应的回收程控指令给回收仿真子系统实现对其的控制。通过半实物仿真试验测试回收程序控制装置的工作特性和可靠性，全面分析各种工况下航天器回收系统的动力学特性。

【技术实现步骤摘要】
航天器回收系统的半实物仿真系统
本专利技术属于航天系统仿真
，尤其是涉及一种航天器回收或减速系统的半实物仿真系统，可应用于载人飞船、探月返回器、火星进入器等航天器的回收或减速系统的有程序控制设备等硬件参与的半实物仿真系统设计。
技术介绍
目前，针对各类飞行器和工业设备的半实物仿真系统有很多种，但是针对航天器回收系统的半实物仿真系统，国内外尚未发现类似产品。因此，目前亟需研制一种针对航天器回收系统的半实物仿真系统，用于了解航天器回收系统的回收程控装置和压力高度控制器的工作性能和可靠性，分析回收系统在各种工作模式下的工作性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种航天器回收系统的半实物仿真系统，通过半实物仿真试验测试回收程序控制装置的工作特性和可靠性，全面分析各种工况下航天器回收系统的动力学特性。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种航天器回收系统的半实物仿真系统，包括回收仿真子系统、环境压力模拟子系统、回收程序控制装置。回收仿真子系统为虚拟模块，其包括降落伞-返回舱系统模型，能够模拟降落伞-返回舱系统在整个航天器回收过程中的正常返回、故障模式、极端工况条件下等的动力学特性，根据降落伞-返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞-返回舱系统模型中的虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据。环境压力模拟子系统、回收程序控制装置均为实体模块；所述环境压力模拟子系统接收回收仿真子系统输出的环境压力数据，并实时模拟出降落伞-返回舱系统其返回舱的压力高度控制开关处的环境压力，提供一个真实的压力环境。所述回收控制装置包括压力高度控制器和回收控制器，所述压力高度控制器设置在环境压力模拟子系统所提供的压力环境中，实时检测环境压力模拟子系统所提供的压力环境中的环境压力，当环境压力达到压力高度控制器所设定的触发值，压力高度控制器将触发回收控制器，回收控制器发出回收程控指令并将回收程控激励信号发送至程控IO子系统，该程控IO子系统将回收程控激励信号解析为回收仿真子系统能够识别的回收程控信号并将该回收程控信号通过以太数据传输网传输给回收仿真子系统，回收仿真子系统根据接收到的回收程控信号模拟仿真出对应环境压力下的降落伞-返回舱系统所处工作模式下的动力学特性，再次根据降落伞-返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞-返回舱系统模型中的虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据，依此循环，构成回路。本专利技术中：所述环境压力模拟子系统包括环境压力模拟控制计算机以及环境压力模拟装置，所述环境压力模拟控制计算机通过CAN总线与回收仿真子系统连接，实时接收其输出的环境压力数据，并根据该环境压力数据生成对应的压力控制信号；所述环境压力模拟装置接收来自环境压力模拟控制计算机的压力控制信号，实时模拟降落伞-返回舱系统其返回舱的压力高度控制开关处的环境压力，为压力高度控制器提供一个真实的压力环境。本专利技术中：所述环境压力模拟装置是指能够模拟出降落伞-返回舱系统在整个航天器回收过程中其压力高度控制器所在安装处所经历的环境压力的实物模拟装置，其包括密封的压力容器、与密封压力容器连通的真空泵以及接收来自环境压力模拟控制计算机的压力控制信号并根据压力控制信号实现对真空泵、气路中的气阀控制的控制电路。本专利技术中：所述压力高度控制器是压力敏感器，压力高度控制器设置在环境压力模拟装置其密封的压力容器中，实时检测压力容器内的环境压力。本专利技术中，还包括可视化子系统，可视化子系统通过以太数据传输网与回收仿真子系统连接，回收仿真子系统通过网络实时接收来自回收仿真子系统输出的仿真计算结果数据，并驱动降落伞-返回舱系统动画模型运动，以三维实体可视化的方式逼真地渲染整个返回舱回收过程。本专利技术中，还包括数据显示子系统，所述数据显示子系统通过以太数据传输网与回收仿真子系统连接，数据显示子系统根据回收仿真子系统的实时计算结果，通过网络实时接收仿真计算结果数据，以数据曲线和数据仪表的方式，实时输出整个返回舱回收过程的仿真计算结果。与现有技术相比，本专利技术能够产生以下技术效果：利用本专利技术提供的航天器回收系统的半实物仿真系统,可开展大量的可重复的航天器正常返回、故障模式、极端工况、拉偏仿真试验、蒙特卡洛偏差仿真试验等半实物仿真试验，通过半实物仿真试验可以充分测试和分析各种回收工作模式下回收程序控制装置的工作性能和可靠性，并进一步预测、分析和评估整个回收着陆分系统的工作性能。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2是回收仿真子系统的仿真显示界面；图3是可视化子系统的仿真显示界面；图4是数据显示子系统的仿真显示界面。具体实施方式参照图1至图4，本专利技术提供了一种航天器回收系统的半实物仿真系统。图1为本专利技术一具体实施例的结构示意图，包括回收仿真子系统、环境压力模拟子系统、回收程序控制装置、程控IO子系统、可视化子系统、数据显示子系统。回收仿真子系统为虚拟模块，参照图2，是回收仿真子系统的仿真显示界面。其包括降落伞-返回舱系统模型，能够模拟降落伞-返回舱系统在整个航天器回收过程中的正常返回、故障模式、极端工况条件下等的动力学特性，根据降落伞-返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞-返回舱系统模型中的虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据。环境压力模拟子系统、回收程序控制装置均为实体模块；所述环境压力模拟子系统接收回收仿真子系统输出的环境压力数据，并实时模拟出降落伞-返回舱系统其返回舱的压力高度控制开关处的环境压力，提供一个真实的压力环境。所述环境压力模拟子系统包括环境压力模拟控制计算机以及环境压力模拟装置，所述环境压力模拟控制计算机通过CAN总线与回收仿真子系统连接，实时接收其输出的环境压力数据，并根据该环境压力数据生成对应的压力控制信号；所述环境压力模拟装置接收来自环境压力模拟控制计算机的压力控制信号，实时模拟降落伞-返回舱系统其返回舱的压力高度控制开关处的环境压力，为压力高度控制器提供一个真实的压力环境。所述环境压力模拟装置是指能够模拟出降落伞-返回舱系统在整个航天器回收过程中其压力高度控制器所在安装处所经历的环境压力的实物模拟装置，其包括密封的压力容器、与密封压力容器连通的真空泵以及接收来自环境压力模拟控制计算机的压力控制信号并根据压力控制信号实现对真空泵、气路中的气阀控制的控制电路。所述回收控制装置包括压力高度控制器和回收控制器，所述压力高度控制器设置在环境压力模拟子系统所提供的压力环境中，实时检测环境压力模拟子系统所提供的压力环境中的环境压力。所述压力高度控制器是压力敏感器，压力高度控制器设置在环境压力模拟装置其密封的压力容器中，实时检测压力容器内的环境压力。当环境压力达到压力高度控制器所设定的触发值，压力高度控制器将触发回收控制器，回收控制器发出回收程控指令并将回收程控激励信号发送至程控IO子系统，该程控IO子系统将回收程控指令解析为回收仿真子系统能够识别的回收程控信号并将该回收程控信号通过以太数据传输网传输给回收仿真子系统，回收仿真子系统根据接收到的回收程控信号模拟仿真出对应环境压力下的降落伞-返回舱系统所处工作模式下的动力学特性，再次根据降落伞-返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞-返回舱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航天器回收系统的半实物仿真系统，其特征在于：包括回收仿真子系统、环境压力模拟子系统、回收程序控制装置；回收仿真子系统为虚拟模块，其包括降落伞‑返回舱系统模型，能够模拟降落伞‑返回舱系统在整个航天器回收过程中的正常返回、故障模式、极端工况条件下等的动力学特性，根据降落伞‑返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞‑返回舱系统模型中的虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据；环境压力模拟子系统、回收程序控制装置均为实体模块；所述环境压力模拟子系统接收回收仿真子系统输出的环境压力数据，并实时模拟出降落伞‑返回舱系统其返回舱的压力高度控制开关处的环境压力，提供一个真实的压力环境；所述回收控制装置包括压力高度控制器和回收控制器，所述压力高度控制器设置在环境压力模拟子系统所提供的压力环境中，实时检测环境压力模拟子系统所提供的压力环境中的环境压力，当环境压力达到压力高度控制器所设定的触发值，压力高度控制器将触发回收控制器，回收控制器发出回收程控指令并将激励信号发送至程控IO子系统，该程控IO子系统将回收程控激励信号解析为回收仿真子系统能够识别的回收程控信号并将该回收程控信号通过以太数据传输网传输给回收仿真子系统，回收仿真子系统根据接收到的回收程控信号模拟仿真出对应环境压力下的降落伞‑返回舱系统所处工作模式下的动力学特性，再次根据降落伞‑返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞‑返回舱系统模型中的虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据，依此循环，构成回路。...

【技术特征摘要】
1.一种航天器回收系统的半实物仿真系统，其特征在于：包括回收仿真子系统、环境压力模拟子系统、回收程序控制装置；回收仿真子系统为虚拟模块，其包括降落伞-返回舱系统模型，能够模拟降落伞-返回舱系统在整个航天器回收过程中的正常返回、故障模式、极端工况条件下等的动力学特性，根据降落伞-返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞-返回舱系统模型中的虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据；环境压力模拟子系统、回收程序控制装置均为实体模块；所述环境压力模拟子系统接收回收仿真子系统输出的环境压力数据，并实时模拟出降落伞-返回舱系统其返回舱的压力高度控制开关处的环境压力，提供一个真实的压力环境；所述回收控制装置包括压力高度控制器和回收控制器，所述压力高度控制器设置在环境压力模拟子系统所提供的压力环境中，实时检测环境压力模拟子系统所提供的压力环境中的环境压力，当环境压力达到压力高度控制器所设定的触发值，压力高度控制器将触发回收控制器，回收控制器发出回收程控指令并将激励信号发送至程控IO子系统，该程控IO子系统将回收程控激励信号解析为回收仿真子系统能够识别的回收程控信号并将该回收程控信号通过以太数据传输网传输给回收仿真子系统，回收仿真子系统根据接收到的回收程控信号模拟仿真出对应环境压力下的降落伞-返回舱系统所处工作模式下的动力学特性，再次根据降落伞-返回舱系统的动力学特性实时计算并输出在仿真模拟过程中的降落伞-返回舱系统模型中的虚拟压力高度控制器其安装处的环境压力数据，依此循环，构成回路。2.根据权利要求1所述的航天器回收系统的半实物仿真系统，其特征在于：所述环境压力模拟子系统包括环境压力模拟控制计算机以及环境压力模拟装置，所述环境压力模拟控制计算机通过CAN总线与回收仿真子系统连接，实时接收其输出的环境压力数据，并根据该环境压力数据生成对应的压力控制信号；所述环境压力模拟装置接收来自环境压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，程文科，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43