一种运载火箭多功能尾段控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种运载火箭多功能尾段控制器，包括飞行控制板、发射控制板、驱动板、功放板以及屏蔽层，所述屏蔽层设置在功放板与其他板卡之间用于防止功放板对其他板卡的电磁干扰；还包括安装在尾段控制器侧面的柔性微带电缆，所述柔性微带电缆两端各有一个内接插件，所述内接插件端接到各电路板上；所述柔性微带电缆用于各层板之间的供电、控制信号、测量信号、总线通讯信号的电气交互。本发明专利技术的尾段控制器融合了测量、落区控制、发射控制、伺服控制等多种功能，采用一体化设计，降低了单机的数量和种类，简化了箭上和地面产品；将原来由地面完成的发射控制功能集成到箭上，大大简化了地面测试设备，减轻了线缆重量。减轻了线缆重量。减轻了线缆重量。

【技术实现步骤摘要】
一种运载火箭多功能尾段控制器


[0001]本专利技术属于运载火箭落区控制
，具体涉及一种运载火箭多功能尾段控制器。

技术介绍

[0002]传统的运载火箭系统复杂，箭上和地面产品数量多且繁杂、人工操作较多、测试流程较长，导致目前发射前的准备时间很长。减少箭上、地面电气产品数量和种类，简化测试流程，精简测试保障人员，提高测试发射自动化水平，是运载火箭电气设备发展的方向。其中，现有的尾段控制器作为运载火箭尾段的核心单机，主要功能是完成伺服热电池激活、一级点火、一级分离等时序控制和伺服控制，信号采集等，已经不能满足落区控制、简化箭上和地面设备、低成本的应用需求，急需研制一款集成测量、落区控制、发射控制、伺服控制等多种功能的低成本、一体化尾段控制器。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种集成测量、落区控制、发射控制、伺服控制等多种功能于一体的的低成本运载火箭尾段控制器，将传统火箭测发控前端设备功能集成到箭上，实现了箭地间只通过一根网线、一台笔记本即可实现火箭测试发射，以较低成本实现简化箭上、地面设备和操作流程，满足箭上自测试、自诊断，落区控制、伺服控制和集成化、低成本的应用需求。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0005]一种运载火箭多功能尾段控制器，包括飞行控制板、发射控制板、驱动板、功放板以及屏蔽层，所述屏蔽层设置在功放板与其他板卡之间用于防止功放板对其他板卡的电磁干扰；
[0006]还包括安装在尾段控制器侧面的柔性微带电缆，所述柔性微带电缆两端各有一个内接插件，(可以在紧凑的控制器内部)所述内接插件端接到各电路板上；所述柔性微带电缆用于各层板之间的供电、控制信号、测量信号、总线通讯信号的电气交互；
[0007]飞行控制板包括二次隔离电源模块、处理器模块、时钟模块、模拟量采集模块、开关量采集模块、开关量输出模块、时序驱动模块、总线通信模块和以太网通信模块，用于完成控制器自检，落区控制飞行段的制导、稳定计算，发出火箭紧急断电、复位指令，火工品时序控制回路自动测试，传感器信号测量，遥测数据编帧，与火箭上的设备和地面设备进行通信；
[0008]发射控制板包括时序控制模块、火工品安全管制机构自动控制模块，用于完成多路火工品时序控制和发射前火工品管制机构的自动短路保护和解保护；
[0009]驱动板包括IGBT栅极驱动模块、限流保护模块，主要完成IGBT模块栅极的驱动和伺服功率电流的限流保护；IGBT栅极驱动模块是用来产生驱动IGBT模块通断的PWM信号；PWM波即脉冲宽度调制，是一种常用的对电机的数字化控制方式；
[0010]功放板包括伺服电源转分离体供电模块(160V转24V)、IGBT功率模块、泵升电压检测模块和泵升电压抑制模块，用于强弱电转换、伺服电机的控制和伺服泵升电压的泄放保护。
[0011]进一步地，所述飞行控制板的处理器模块设置有第一核和第二核的双核处理器，其中第一核在分离体分离前的飞行段使用，通过火箭控制总线接收(箭载计算机发来的)舵控指令，根据舵控指令完成舵机闭环控制，发出脉宽调制舵控信号；第二核在分离体分离后的落区控制段使用，检测到分离体分离后，第二核启动落区控制飞行控制，完成导航、制导、稳定计算，向第一核发出舵控指令。处理器双核在物理上完全隔离，执行落区控制功能的第二核出现不可预知的故障时，对第一核没有影响，因此不影响火箭一级飞行段。
[0012]进一步地，还包括上盖板和底板，与设置于上盖板和底板之间的飞行控制板、发射控制板、驱动板、功放板以及屏蔽层构成笼屉式堆叠组合结构，每层间相互嵌套安装定位，用贯穿上盖板到底板的安装螺栓将各层紧固在一起；所述飞行控制板、发射控制板、驱动板均采用火箭末级供电电池(28V)电源供电；功放板采用火箭伺服电源(160V)供电，驱动机电伺服工作。在驱动板和功放板之间还设有一层金属屏蔽层，用于防止功放板对其他板卡的电磁干扰。
[0013]进一步地，所述伺服电源转分离体供电模块为DC/DC电源模块。
[0014]进一步地，所述柔性微带电缆采用聚酰亚胺柔性微带电缆。
[0015]另一方面，本专利技术提供一种运载火箭多功能尾段控制器的控制方法，利用前述的运载火箭多功能尾段控制器，包括如下步骤：
[0016]火箭起飞前，火工品管制机构自动解保护，尾段控制器发出伺服电源电池激活信号，伺服电源电池激活；
[0017]火箭起飞后，尾段控制器由火箭末级供电电池模块供电；尾段控制器通过火箭控制总线接收(箭载计算机)发出的舵控指令，根据舵控指令控制栅格舵偏转实现火箭姿态控制；
[0018]分离体分离后，尾段控制器自动切换到伺服电源转分离体供电模块供电，尾段控制器利用落区控制惯组敏感的分离体姿态、位置信息，控制分离体回落到目标落区。
[0019]本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0020]本专利技术的运载火箭多功能尾段控制器及方法，主要集成发射控制功能，实现火工品管制机构的自动转换以及火工品时序的自动测试，取消火箭测发控的前端设备，只需要一根通信用的网线与一台笔记本电脑连接，就可以实现测试发射；测发控前端设备包括地面电源，测试控制仪，地面电源用来给测试控制仪供电，测试控制仪用于给火箭发出紧急断电、复位等信号，实现火工品管制机构的自动转换及火工品时序的自动测试，这些功能都由本专利技术的尾段控制器替代实现。将原来至少需要一台尾段控制器、一台伺服驱动器完成的功能集成到一台尾段控制器内实现，尾段控制和伺服驱动控制共用一片高性能处理器例如双核DSP芯片或FPGA芯片和二次电源模块，主要是28V转5V、3.3V等二次电源模块，用来给处理器供电，降低了产品成本、试验成本和管理成本；尾段控制器融合了测量、落区控制、发射控制、伺服控制等多种功能，采用一体化设计，降低了单机的数量和种类，简化了箭上和地面产品；将原来由地面完成的发射控制功能集成到箭上，箭上功能更多了，如原来由测发控前端测试控制仪完成的功能改由尾段控制器来实现，不是简单的物理上叠加，新增的发射
控制功能、落区控制功能与原尾段控制器的伺服驱动控制功能共用处理器、电源模块等，做到了低成本，显然简化了地面测试设备，减轻了线缆重量。
附图说明
[0021]图1为尾段控制器原理框图；
[0022]图2为SIP微系统处理器模块功能划分示意图；
[0023]图3为尾段控制器结构示意图；
[0024]图4为火箭测试发射示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术的实施例提供一种运载火箭多功能尾段控制器，采用笼屉式堆叠组合的结构形式，模块化设计，如图3所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运载火箭尾段控制器，其特征在于包括飞行控制板、发射控制板、驱动板、功放板以及屏蔽层，所述屏蔽层设置在功放板与其他板卡之间；还包括安装在尾段控制器侧面的柔性微带电缆，所述柔性微带电缆两端各有一个内接插件，所述内接插件端接到各电路板上；所述柔性微带电缆用于各层板之间的供电、控制信号、测量信号、总线通讯信号的电气交互；飞行控制板包括二次隔离电源模块、处理器模块、时钟模块、模拟量采集模块、开关量采集模块、开关量输出模块、时序驱动模块、总线通信模块和以太网通信模块，用于完成控制器自检，落区控制飞行段的制导、稳定计算，发出火箭紧急断电、复位指令，火工品时序控制回路自动测试，传感器信号测量，遥测数据编帧，与火箭上的设备和地面设备进行通信；发射控制板包括时序控制模块、火工品安全管制机构自动控制模块，用于完成多路火工品时序控制和发射前火工品管制机构的自动短路保护和解保护；驱动板包括IGBT栅极电压驱动模块、限流保护模块，主要完成IGBT模块栅极的驱动和伺服功率电流的限流保护；功放板包括伺服电源电压转分离体供电电压模块、IGBT栅极隔离驱动模块、IGBT功率模块、泵升电压检测模块和泵升电压抑制模块，用于强弱电转换、伺服电机的控制和伺服泵升电压的泄放保护。2.根据权利要求1所述的运载火箭多功能尾段控制器，其特征在于所述飞行控制板设置有第一核和第二核的双核处理器，其中第一核在分离体分离前的飞行段使用，通过火箭控制总线接收舵控指令，根据舵控指令完成舵机闭环控制，发出脉宽调制舵控信号；第二核在分离体分离后的落区控制段使用，检测到分离体分离后，第二核启动落区控制飞行控制，完成导航、制导、稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秀耀，李垚熠，蔡璨，李朝伟，赵子奋，纪涛，刘群昌，翟致恒，陶金，韩明晶，姜涛，
申请(专利权)人：航天科工火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：