技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運載火箭控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種運載火箭熱試車控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

運載火箭是航天活動的基礎(chǔ)，為確保動力系統(tǒng)設(shè)計方案的正確性和協(xié)調(diào)性，在型號研制階段需要進(jìn)行熱試車試驗，熱試車試驗是動力系統(tǒng)最接近飛行狀態(tài)的試驗，一般以子級熱試車形式進(jìn)行，為完成動力系統(tǒng)點火和關(guān)機等控制，控制系統(tǒng)需要參與其中。

與飛行試驗控制系統(tǒng)不同的是，熱試車試驗控制系統(tǒng)的功能主要是實現(xiàn)時序控制和伺服控制，無制導(dǎo)導(dǎo)航和姿態(tài)控制需求，因此如直接采用飛行試驗的控制系統(tǒng)參與熱試車試驗，主要存在以下缺點：

1）系統(tǒng)組成復(fù)雜，集成化水平低

飛行試驗控制系統(tǒng)組成相對復(fù)雜，箭上和地面均設(shè)有集中控制單元，測試發(fā)射過程中需進(jìn)行控制權(quán)限的切換，地面設(shè)備相對較為龐大，地面網(wǎng)路構(gòu)架龐雜，集成化水平還有待提高，使用飛行試驗的控制系統(tǒng)將明顯加大熱試車試驗的復(fù)雜性，不利于熱試車試驗工作的研制進(jìn)展；

2）測試流程復(fù)雜

由于系統(tǒng)組成復(fù)雜，其測試流程也相對較為繁瑣，測試靈活性有待提高，測試流程的優(yōu)化存在困難，而在以動力系統(tǒng)為主的熱試車試驗中，電氣系統(tǒng)的測試流程應(yīng)盡量簡單快速；

3）經(jīng)濟性差

由于在研制過程中一般飛行試驗產(chǎn)品和子級熱試車工作均為并行開展，同時各子級熱試車之間也會并行開展，這就需要多套控制系統(tǒng)設(shè)備，而如全部采用飛行試驗產(chǎn)品，研制周期長且價格昂貴，經(jīng)濟性差。

運載火箭熱試車試驗主要用于對動力系統(tǒng)進(jìn)行考核，控制系統(tǒng)參與進(jìn)行時序控制和伺服控制，功能相對簡單，應(yīng)秉承簡單可靠的原則，系統(tǒng)組成、測試流程應(yīng)盡量簡單，測試設(shè)備應(yīng)盡量小型化便于轉(zhuǎn)運，同時可以適用于各子級熱試車試驗，因此有必要研制一種數(shù)字化、智能化、集成化和通用化的運載火箭熱試車控制系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種運載火箭熱試車控制系統(tǒng)，以提高熱試車控制系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、集成化和通用化水平。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種運載火箭熱試車控制系統(tǒng)，包括：后端測試設(shè)備、前端測試設(shè)備和箭上系統(tǒng)設(shè)備，其中，所述后端測試設(shè)備與所述前端測試設(shè)備通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述前端測試設(shè)備與所述箭上系統(tǒng)設(shè)備通過1553B總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

所述后端測試設(shè)備根據(jù)測試流程向所述前端測試設(shè)備發(fā)出控制指令，所述前端測試設(shè)備接收執(zhí)行或轉(zhuǎn)發(fā)至所述箭上系統(tǒng)設(shè)備執(zhí)行，所述前端測試設(shè)備同時采集自身和所述箭上系統(tǒng)設(shè)備的反饋信號，發(fā)送至所述后端測試設(shè)備上進(jìn)行顯示。

所述后端測試設(shè)備包括后端控制主機、后端顯示終端，其中：

所述后端控制主機根據(jù)測試流程，通過以太網(wǎng)向所述前端測試設(shè)備發(fā)出控制指令，控制箭上母線通斷電、單機自檢測、伺服搖擺和箭上時序動作；

所述后端顯示終端接收所述前端測試設(shè)備發(fā)出的1553B總線源碼消息和時序測試信號，解碼后進(jìn)行顯示和實時判讀。

所述前端測試設(shè)備均采用Vxworks實時操作系統(tǒng)，包括前端控制終端、前端地面電源、前端總線監(jiān)視終端和前端時序測試終端，其中：

所述前端控制終端接收所述后端控制主機發(fā)出的供電控制指令，向所述前端地面電源發(fā)出通斷電控制指令，接收所述后端控制主機的點火和緊急關(guān)機指令，依據(jù)熱試車時序作為總線控制器通過1553B總線向所述箭上系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出伺服動作信號和關(guān)機等信號，通過模擬電纜向所述箭上系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出點火及緊急關(guān)機等信號；

所述前端地面電源接收所述前端控制終端發(fā)出的通斷電指令，控制內(nèi)部電源輸出或斷開，實現(xiàn)對所述箭上系統(tǒng)設(shè)備的上下電控制；

所述前端總線監(jiān)視終端作為1553B總線中的總線監(jiān)視器，對1553B總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視并通過以太網(wǎng)發(fā)送至所述后端顯示終端進(jìn)行顯示；

所述前端時序測試終端采集所述箭上系統(tǒng)設(shè)備中的時序信號，通過以太網(wǎng)發(fā)送至所收后端顯示終端進(jìn)行顯示。

所述箭上系統(tǒng)設(shè)備通過1553B總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括綜合控制器、電阻盒、伺服控制器和伺服機構(gòu)，其中：

所述綜合控制器接收所述前端控制終端的點火和關(guān)機信號，根據(jù)預(yù)設(shè)的熱試車程序進(jìn)行對應(yīng)的時序通路輸出，經(jīng)所述電阻盒至外部時序負(fù)載，實現(xiàn)外部發(fā)動機的點火和關(guān)機動作；

所述電阻盒用于對外部時序負(fù)載進(jìn)行限流和消反電動勢；

所述伺服控制器接收所述前端控制終端的伺服動作信號，向所述伺服機構(gòu)發(fā)出控制指令，所述伺服機構(gòu)進(jìn)行搖擺動作帶動外部發(fā)動機動作。

本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：

1）本發(fā)明前端設(shè)備采用Vxworks實時操作系統(tǒng)，使得前端設(shè)備體積大大減小，集成化程度高，所有前端設(shè)備均集成至一個標(biāo)準(zhǔn)機柜中，方便搬運，且系統(tǒng)實時性好，有效提高了地面測試設(shè)備的機動性和實時性；

2）本發(fā)明中箭上各智能單機之間及與地面控制終端之間使用1553B總線進(jìn)行通信，各單機均內(nèi)置CPU具有獨立自主控制的能力，有效減小了箭上設(shè)備和地面設(shè)備組成的復(fù)雜度，簡化了箭地接口，提高了控制系統(tǒng)的智能化設(shè)數(shù)字化水平，便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級；

3）本發(fā)明采用前后端控制模式進(jìn)行測試點火控制，后端主機作為測試流程的統(tǒng)一調(diào)度中心，前端控制終端作為測試流程的轉(zhuǎn)發(fā)中心，通過前后端聯(lián)合控制的模式大大簡化了系統(tǒng)組成；

4）本發(fā)明中的箭地接口采用了通用化設(shè)計，地面設(shè)備可適用于各子級熱試車試驗，箭上時序控制設(shè)備可根據(jù)情況進(jìn)行選配，伺服控制設(shè)備根據(jù)外部發(fā)動機需求進(jìn)行配置，整套控制系統(tǒng)適應(yīng)性強；

5）本發(fā)明的運載火箭熱試車控制系統(tǒng)具有數(shù)字化、智能化、集成化和通用化的特點，具有較強的靈活性和適應(yīng)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的熱試車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的運載火箭熱試車控制系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

圖1所示，本發(fā)明提供的一種運載火箭熱試車控制系統(tǒng)，包括后端測試設(shè)備、前端測試設(shè)備、箭上系統(tǒng)設(shè)備，其中，所述后端測試設(shè)備與所述前端測試設(shè)備通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述前端測試設(shè)備與所述箭上系統(tǒng)設(shè)備通過1553B總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

所述后端測試設(shè)備根據(jù)測試流程向所述前端測試設(shè)備發(fā)出控制指令，所述前端測試設(shè)備接收執(zhí)行或轉(zhuǎn)發(fā)至所述箭上系統(tǒng)設(shè)備執(zhí)行，實現(xiàn)箭上時序控制和伺服動作，所述前端測試設(shè)備同時采集自身和所述箭上系統(tǒng)設(shè)備的反饋信號，發(fā)送至所述后端測試設(shè)備上進(jìn)行顯示。

所述后端測試設(shè)備包括后端控制主機101、后端顯示終端102，其中：

所述后端控制主機101根據(jù)測試流程，通過以太網(wǎng)向所述前端測試設(shè)備發(fā)出指令，指令包括箭上母線上下電、單機自檢測命令、點火、緊急關(guān)機等，控制箭上系統(tǒng)通斷電、伺服搖擺和箭上時序動作；

所述后端顯示終端102接收所述前端測試設(shè)備發(fā)送的箭地1553B總線源碼消息、時序測試信號和地面電源采樣數(shù)據(jù)，解碼后進(jìn)行顯示和實時判讀，實時判讀內(nèi)容包括時序指令、單機狀態(tài)及電源電壓等。

所述前端測試設(shè)備均采用Vxworks實時操作系統(tǒng)，包括前端控制終端201、前端地面電源202、前端總線監(jiān)視終端203和前端時序測試終端204，其中：

所述前端控制終端201接收所述后端控制主機101發(fā)出的供電控制指令，向所述前端地面電源202發(fā)出通斷電控制指令，所述前端地面電源202接收所述前端控制終端201發(fā)出的通斷電指令，控制內(nèi)部電源輸出或斷開，實現(xiàn)對箭上母線的上下電控制；

所述前端控制終端201接收所述后端控制主機101發(fā)出的單機自檢測指令，通過1553B總線向所述箭上系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出自檢命令，并監(jiān)測1553B總線消息獲取自檢狀態(tài)進(jìn)行顯示；

所述前端控制終端201接收所述后端控制主機101的點火指令，通過1553B總線向箭上系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出點火指令，控制發(fā)動機點火，并依據(jù)熱試車時序定時通過1553B總線向所述箭上系統(tǒng)設(shè)備發(fā)出伺服動作信號和關(guān)機等信號，控制伺服機構(gòu)搖擺和發(fā)動機關(guān)機；

所述前端總線監(jiān)視終端203作為1553B總線中的總線監(jiān)視器，對1553B總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視并通過以太網(wǎng)發(fā)送至所述后端顯示終端102；

所述前端時序測試終端204采集所述箭上系統(tǒng)設(shè)備中的時序信號，時序信號包括時串測試信號、電磁閥電流波形采樣信號、電爆電路監(jiān)測信號，并通過以太網(wǎng)發(fā)送至所收后端顯示終端102。

所述箭上系統(tǒng)設(shè)備通過1553B總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括綜合控制器301、電阻盒302、伺服控制器303和伺服機構(gòu)304，其中：

所述綜合控制器301內(nèi)采用固態(tài)繼電器采用串并聯(lián)冗余設(shè)計，接收所述前端控制終端201的點火和關(guān)機信號，根據(jù)預(yù)設(shè)的熱試車程序控制對應(yīng)的時序通路輸出或斷開，經(jīng)所述電阻盒302至外部時序負(fù)載，實現(xiàn)外部發(fā)動機的點火和關(guān)機動作；

所述電阻盒302用于在外部時序控制負(fù)載中電磁閥斷開瞬間向感性負(fù)載產(chǎn)生的反向電動勢提供釋放回路和通過調(diào)整限流電阻阻值以使外部時序控制負(fù)載中火工品兩端通過的電流滿足發(fā)火要求；

所述伺服控制器303接收所述前端控制終端201的伺服動作信號，向所述伺服機構(gòu)304發(fā)出伺服控制指令，所述伺服機構(gòu)304進(jìn)行搖擺動作帶動外部發(fā)動機擺動。

本發(fā)明提供的運載火箭熱試車控制系統(tǒng)的工作原理為：后端控制主機根據(jù)點火工作流程，依次通過以太網(wǎng)向前端發(fā)出箭上母線上電、單機自檢測、點火、箭上母線下電等指令；前端測試設(shè)備根據(jù)以上流程指令，分別控制地面電源向箭上設(shè)備進(jìn)行上電、組織箭上單機自檢測，并向箭上綜合控制器發(fā)出點火信號控制發(fā)動機點火，點火后定時向伺服控制器發(fā)出伺服動作信號控制伺服機構(gòu)擺動，定時向綜合控制器發(fā)出關(guān)機信號控制發(fā)動機關(guān)機；前端測試設(shè)備對地面電源電壓電流信號、時序測試信號及1553B總線數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，通過以太網(wǎng)發(fā)送至后端顯示終端進(jìn)行解碼顯示和實時判讀，供測試人員使用。

本發(fā)明的運載火箭熱試車控制系統(tǒng)具有數(shù)字化、智能化、集成化和通用化的特點，具有較強的靈活性和適應(yīng)性。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。