[發(fā)明專利]一種多智能體分布式冗余協(xié)調(diào)運載火箭動力測控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410559884.4
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104298230A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧頔;李茂;張學(xué)英;安雪巖;岳夢云;張利彬;徐晨;羅一丹;黃輝;董余紅;胡元威
• 申請（專利權(quán)）人: 北京宇航系統(tǒng)工程研究所;中國運載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于運載火箭動力測控技術(shù)領(lǐng)域，特別針對大型低溫動力運載火箭而設(shè)計。

背景技術(shù)

動力測控系統(tǒng)是運載火箭射前測發(fā)控階段的重要地面電氣設(shè)備，主要用于完成對火箭動力系統(tǒng)射前的全部測試和增壓控制任務(wù)，是火箭成功發(fā)射的重要保障。現(xiàn)有的動力測控系統(tǒng)常采用單智能體進行控制。大型低溫火箭動力系統(tǒng)對現(xiàn)有的動力測控方法提出了挑戰(zhàn)——規(guī)模更大且要兼顧實時性和安全性的要求：一方面，大型低溫火箭動力系統(tǒng)繁多的控制通路和復(fù)雜的控制邏輯要求智能體具備更豐富的內(nèi)存、處理資源。另一方面，低溫動力系統(tǒng)對點火、增壓等關(guān)鍵時序響應(yīng)實時性的要求，又希望智能體具備較強的響應(yīng)速度，并能夠規(guī)避網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲和不確定性所帶來的安全風(fēng)險。此外，基于安全性考慮，動力測控系統(tǒng)又提出了兼顧接通可靠性和斷開可靠性的要求；這些都是現(xiàn)有動力測控方法所無法滿足的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種多智能體分布式冗余協(xié)調(diào)運載火箭測控系統(tǒng)，在確保系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的同時，提升了系統(tǒng)的實時性和響應(yīng)快速性，以更好的適應(yīng)未來大型低溫火箭動力系統(tǒng)的測控要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種多智能體分布式冗余協(xié)調(diào)運載火箭動力測控系統(tǒng)，包含后端主智能體、后端從智能體、前端主智能體以及前端從智能體；后端主智能體、后端從智能體分別與后端指控工作站相連，后端主智能體通過網(wǎng)絡(luò)交換機分別與前端主智能體以及前端從智能體相連，后端從智能體通過網(wǎng)絡(luò)交換機分別與前端主智能體以及前端從智能體相連；前端主智能體、前端從智能體通過冗余輸出機構(gòu)輸出驅(qū)動指令至前端執(zhí)行機構(gòu)；

后端主智能體和后端從智能體同時接收后端指控工作站的控制指令，并生成驅(qū)動命令；在后端主智能體工作正常時，由后端主智能體通過網(wǎng)絡(luò)交換機分別向前端主智能體和前端從智能體輸出驅(qū)動命令；當且僅當后端主智能體出現(xiàn)故障時，由后端從智能體通過網(wǎng)絡(luò)交換機分別向前端主智能體和前端從智能體輸出驅(qū)動命令；后端主智能體定期向后端從智能體同步關(guān)鍵變量；后端主智能體和后端從智能體將來自于前端智能體的反饋狀態(tài)上傳至后端指控工作站；

前端主智能體和前端從智能體同時工作、同時輸出控制指令；每個前端智能體能夠接收后端智能體的驅(qū)動命令，并將其轉(zhuǎn)換為中間變量，根據(jù)中間變量輸出后端智能體對前端執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動指令至冗余輸出機構(gòu)，從而實現(xiàn)后端智能體對前端執(zhí)行機構(gòu)的后端控制；每個前端智能體能夠?qū)η岸藞?zhí)行機構(gòu)反饋狀態(tài)和參數(shù)信號進行采集，并將反饋狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)交換機回傳至后端主智能體和后端從智能體；每個前端智能體能夠依據(jù)前端執(zhí)行機構(gòu)的反饋狀態(tài)和/或參數(shù)信號，生成自閉環(huán)驅(qū)動指令，并將自閉環(huán)驅(qū)動指令通過冗余輸出機構(gòu)輸出至前端執(zhí)行機構(gòu)，從而實現(xiàn)前端智能體對前端執(zhí)行機構(gòu)的前端自閉環(huán)控制。

冗余輸出機構(gòu)包括串/并聯(lián)相結(jié)合的輸出機構(gòu)和并聯(lián)輸出機構(gòu)；前端執(zhí)行機構(gòu)包括兼顧接通和斷開可靠性的第一種執(zhí)行機構(gòu)以及接通可靠性較高的第二種執(zhí)行機構(gòu)；

串/并聯(lián)相結(jié)合的輸出機構(gòu)包括四個繼電器K1-1，K1-2，K2-1，K2-2，繼電器K1-1，K1-2的線包并聯(lián)后由前端主智能體控制，繼電器K2-1，K2-2的線包并聯(lián)后由前端從智能體控制；第一種執(zhí)行機構(gòu)的電磁閥AK1線包一端與驅(qū)動電源相連，另一端分別與繼電器K1-1，繼電器K2-1的觸點開關(guān)的一端相連；繼電器K1-1的觸點開關(guān)的另一端與繼電器K1-2的觸點開關(guān)的一端相連，繼電器K2-1的觸點開關(guān)的另一端與繼電器K2-2的觸點開關(guān)的一端相連；繼電器K1-2，繼電器K2-2的觸點開關(guān)的另一端相連后與驅(qū)動電源地相連；

并聯(lián)輸出機構(gòu)包括繼電器K1’和K2’，繼電器K1’的線包由前端主智能體控制，繼電器K2’的線包由前端從智能體控制，第二執(zhí)行機構(gòu)的電磁閥AK2線包的一端與驅(qū)動電源相連，另一端分別與繼電器K1’、K2’的觸點開關(guān)的一端相連，繼電器K1’、K2’的觸點開關(guān)的另一端相連后接驅(qū)動電源地。

當后端智能體需要進行前端自閉環(huán)控制所涉及通路的后端控制時，發(fā)送驅(qū)動命令至前端智能體，前端智能體將接收到的驅(qū)動命令轉(zhuǎn)換為中間變量，然后判斷前端智能體是否正在執(zhí)行前端自閉環(huán)控制，如果正在執(zhí)行前端自閉環(huán)控制，則不輸出中間變量，繼續(xù)執(zhí)行自閉環(huán)控制，然后重新判斷前端智能體是否在執(zhí)行前端自閉環(huán)控制；如果停止執(zhí)行前端自閉環(huán)控制，則根據(jù)中間變量輸出后端智能體對前端執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動指令至冗余輸出機構(gòu)，從而實現(xiàn)后端智能體對前端執(zhí)行機構(gòu)的后端控制。

通過后端智能體控制前端自閉環(huán)控制的執(zhí)行與停止。

根據(jù)前端執(zhí)行機構(gòu)輸出的反饋狀態(tài)控制前端自閉環(huán)控制的執(zhí)行與停止。