本发明专利技术公开了一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，包括：转台台体和转台控制器；转台台体包括转盘、机械轴系和驱动电机；加速度计安装在转盘的圆心，加速度计的敏感轴平行于转盘的转动面，转盘的转动面垂直于地面；驱动电机驱动机械轴系，使转盘绕机械轴系旋转；转台控制器接收实时解算仿真机实时解算的运载火箭箭体的横/法向加速度信息，并转换成转台台体的转动角度，对转台台体进行位置控制；转台控制器采集转台台体的轴系的角位置信息，并反馈至实时仿真计算机。本发明专利技术实现了箭体横/法向加速度的模拟。现了箭体横/法向加速度的模拟。现了箭体横/法向加速度的模拟。
【技术实现步骤摘要】
运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种横法向加速度模拟装置，属于运载火箭控制系统半实物仿真领域。
技术介绍
[0002]为了考核控制系统的合理性，需要开展地面仿真试验。半实物仿真的目的是最大化的将控制系统单机引入到闭环试验中，较数学仿真更接近实际状态，对运载火箭冗余控制系统的考核更全面、更真实有效。
[0003]新一代运载火箭采用了减载控制的新技术，在火箭上安装了横/法向加速度计，用以测量箭体的横/法向加速度，进而将横法向加速度引入闭环控制中。半实物仿真试验中，没有真实的火箭箭体，所以无法将速率陀螺、惯组等敏感元件放在真实箭体上敏感火箭的运动，通常用实时解算计算机来计算箭体的角运动输出，单轴速率转台和三轴转台模拟箭体的姿态运动，将速率陀螺、惯组放在转台上敏感箭体的姿态，引入箭体的横/法向加速度进入控制闭环后，考虑用实时解算计算机来计算箭体的横/法向加速度，因此需要模拟运载火箭横/法向运动的转台。
技术实现思路
[0004]本专利技术的技术解决方案是：克服现有技术的不足，提出一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置及方法，将箭体横/法向加速度转换成重力加速度的分量，通过转动单轴位置转台来获取箭体横/法向加速度值，通过适当的安装横/法向线加速度计，敏感此加速度，将控制系统回路中横/法向线加速度计接入到半实物仿真回路中。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，包括：转台台体和转台控制器；
[0006]转台台体包括转盘、机械轴系和驱动电机；加速度计安装在转盘的圆心，加速度计的敏感轴平行于转盘的转动面，转盘的转动面垂直于地面；驱动电机驱动机械轴系，使转盘绕机械轴系旋转；
[0007]转台控制器接收实时解算仿真机实时解算的运载火箭箭体的横/法向加速度信息，并转换成转台台体的转动角度，对转台台体进行位置控制；转台控制器采集转台台体的轴系的角位置信息，并反馈至实时仿真计算机。
[0008]进一步的，所述转台台体上安装导电环，用于为线加速度计供电以及实现线加速度计与飞行控制中心的通讯。
[0009]进一步的，所述转盘的中心根据加速度计的结构尺寸设置定位基准及安装工装。
[0010]进一步的，所述转台控制器采用光电传感器对机械轴系的角位置进行测量。
[0011]进一步的，所述转台控制器包括驱动系统，驱动系统包括功率驱动器及为功率驱动器提供动力的变压器、工业控制计算机及计算机接口卡；机械轴系的驱动电机为直流力矩电机，以直流PWM调速器为功率驱动器，直流力矩电机驱动机械轴系运动；工业控制计算
机以Windows+RTX实时操作系统为控制平台。
[0012]进一步的，所述工业控制计算机实时采集转台台体的角运动参数，集成RTX系统进行实时处理，输出控制信号给功率驱动器控制直流力矩电机；工业控制计算机实时计算转台台体实际摇摆频率、摇摆幅值、位置数据；工业控制计算机定时采样、存储、显示转台台体运行时的有关数据并进行曲线显示；工业控制计算机能够浏览、打印任意一段或全部转台台体运行时存储的数据文件；工业控制计算机具有标准的通讯接口，具有反射内存通信。
[0013]进一步的，进行闭环仿真时，地面同步信号控制设备的时钟板卡产生1秒周期的同步信号，以1秒周期对转台控制器发送反射内存同步中断；转台控制器收到中断后，将时间校正为地面同步信号控制设备时间，完成仿真同步流程。
[0014]进一步的，所述转台控制器上配置多膜光纤实时内存映射卡VMIC5565，转台控制器和实时解算仿真机之间采用VMIC光纤网络进行通讯。
[0015]进一步的，所述转台台体底座安装调整脚，用于调整转台台体安装的水平精度。
[0016]一种使用所述运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置的模拟方法，包括：
[0017]转台台体及转台控制器上电后，运行转台自检程序，检查转台供电、内部闭环动态特性是否正常；
[0018]自检完成后，进入“接收外部数据”状态，实时解算仿真机通过发送初值给转台控制器；转台控制器接收到初始横/法向加速度信息，将初始横/法向加速度信息转换成转台台体的转动角度并发送给功率驱动器，控制转台台体转过相应角度，并将转动的角度值反馈给实施解算仿真机，如果反馈正确，则进入试验流程；
[0019]试验流程包括：实时解算仿真机每1s发送反射内存同步中断，实现设备同步，每2ms发送实时横/法向加速度给转台控制器，换算成相应角度信息后控制转台台体转动相应角度，横/法向加速度计敏感到相应的加速度，实时发送给下游设备，完成闭环试验。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021](1)横/法向线加速度计直接敏感箭体运动，在地面试验环境中是无法实现的，本专利技术应用以单轴位置转台为主体设计的横/法向加速度模拟装置，实现了箭体横/法向加速度的模拟，间接实现了横/法向线加速度计接入到半实物仿真回路中，为半实物仿真试验提供了更接近真实的物理环境。
[0022](2)本专利技术将箭体横/法向加速度接入到半实物仿真回路中，可以进一步验证加速度计的参数和接口性能，以及精确的验证相关关键技术能否达到指标要求，提高了运载火箭控制系统的可靠性。
附图说明
[0023]图1为横/法向加速度模拟单轴位置转台组成及外部关系图；
[0024]图2为横/法向加速度测量原理图；
[0025]图3为转台控制系统结构框图。
具体实施方式
[0026]结合附图对本专利技术进行说明。
[0027]为了全面考核控制系统的特性，将控制系统回路中横/法向线加速度计的产品接入到半实物仿真回路中，本专利技术公开了一种运载火箭半实物仿真试验中横/法向加速度模拟装置。该方法的采用一个单轴转台转动平面垂直于地面，将横/法向线加速度计安装在转台上，箭体模型解算出的横法向加速度后，将横法向加速度和重力加速度的比值转换成转台的转动角度，通过控制转台转动的角度来获得重力加速度分量，减载加表组合敏感此分量从而获得箭体横/法向加速度。该专利技术包含一个单轴位置转台、转台支架、转台控制器以及相应的数据传输电缆。该转台系统接入半实物仿真闭环后，采用反射内存通讯，用1秒周期时间校正方法保证仿真的同步性。
[0028]本专利技术间接实现将控制系统回路中横/法向线加速度计接入到半实物仿真回路中，将加速度计安装在和地面垂直的单轴位置转台上，将箭体横/法向加速度转换成重力加速度的分量，通过转动单轴位置转台来获取箭体横/法向加速度值，通过适当的安装横/法向线加速度计，敏感此加速度。
[0029]1)模拟装置的组成
[0030]横/法向加速度模拟单轴位置转台(即横法向加速度模拟装置)包含单轴位置转台台体、转台控制器，以及相应的配套电缆，结构组成如图1所示。
[0031]2)单轴位置转台台体
[0032]横/法向加速度测量原理如图2所示，单轴位置转台本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，其特征在于，包括：转台台体和转台控制器；转台台体包括转盘、机械轴系和驱动电机；加速度计安装在转盘的圆心，加速度计的敏感轴平行于转盘的转动面，转盘的转动面垂直于地面；驱动电机驱动机械轴系，使转盘绕机械轴系旋转；转台控制器接收实时解算仿真机实时解算的运载火箭箭体的横/法向加速度信息，并转换成转台台体的转动角度，对转台台体进行位置控制；转台控制器采集转台台体的轴系的角位置信息，并反馈至实时仿真计算机。2.根据权利要求1所述的一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，其特征在于，所述转台台体上安装导电环，用于为线加速度计供电以及实现线加速度计与飞行控制中心的通讯。3.根据权利要求1所述的一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，其特征在于，所述转盘的中心根据加速度计的结构尺寸设置定位基准及安装工装。4.根据权利要求1所述的一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，其特征在于，所述转台控制器采用光电传感器对机械轴系的角位置进行测量。5.根据权利要求1所述的一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，其特征在于，所述转台控制器包括驱动系统，驱动系统包括功率驱动器及为功率驱动器提供动力的变压器、工业控制计算机及计算机接口卡；机械轴系的驱动电机为直流力矩电机，以直流PWM调速器为功率驱动器，直流力矩电机驱动机械轴系运动；工业控制计算机以Windows+RTX实时操作系统为控制平台。6.根据权利要求5所述的一种运载火箭半实物仿真试验中横法向加速度模拟装置，其特征在于，所述工业控制计算机实时采集转台台体的角运动参数，集成RTX系统进行实时处理，输出控制信号给功率驱动器控制直流力矩电机；工业控制计算机实时计算转台台体实际摇摆频率、摇摆幅值、位置数据；工业控制计算机...
【专利技术属性】
技术研发人员：于亚男，王迪，姚春燕，韩振鸿，徐彤，单星亮，李典，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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