[發明專利]一種運載火箭半實物仿真試驗慣組模擬方法

有效

• 申請號: 201611100052.1
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN107037739B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 王迪;于亞男;陳海朋;余薛浩;范崇盛;周嘉煒;劉思
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;G01C25/00
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 范曉毅

本發明涉及一種運載火箭控制系統半實物仿真試驗慣組模擬的方法，在進行半實物仿真調試、測試及正式試驗階段，可用于替代真實慣組及轉臺進行仿真試驗，另外還具備測試真實轉臺和慣組動態特性的功能，該方法接收動力學模型的姿態、速度、位置信號，解算得到慣組陀螺及加表測量信號，模擬出慣組及轉臺的主要功能，實現正常模式及故障模式下的開環、閉環半實物仿真試驗，測出轉臺+慣組組合體的動態特性，并且該方法可對現有轉臺與慣組的動態特性進行測試和模擬，在測試試驗時慣組模擬器可模擬轉臺和慣組的主要功能，由姿態、速度、位置生成加表和陀螺測量信息，在試驗過程中可代替真實設備進行試驗，顯著降低成本，并降低試驗復雜度，簡化流程。

技術領域

本發明涉及運載火箭控制系統半實物仿真領域，具體涉及一種運載火箭半實物仿真試驗慣組模擬方法。

背景技術

為了保證運載火箭控制系統半實物仿真試驗的可靠與價值，慣組被普遍用于飛行及試驗的高精度測量，通常還配置雙慣組冗余。同時，閉環試驗時還需配置大型高精度轉臺驅動慣組，這些配置大大增加了試驗成本。

慣組、轉臺的動態特性對實時性要求極高的半實物仿真試驗有很大影響。目前動態特性測試完全依賴專業的動態分析儀器，大大增加了試驗成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種運載火箭半實物仿真試驗慣組模擬方法，該模擬方法可以測出轉臺+慣組組合體的動態特性，并且可以代替真實設備進行試驗，大大降低成本，具有更廣闊的應用范圍。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種運載火箭半實物仿真試驗慣組模擬方法，包括如下步驟：

步驟(1)、每個時間周期采集外部發送的姿態、速度和位置信息，并將所述姿態、速度和位置信息輸入給慣組傳遞函數，模擬慣組的動態特性，獲得動態姿態、速度和位置信息；

步驟(2)、對所述動態姿態、速度和位置信息進行脈沖反算，得到陀螺脈沖增量和加表脈沖增量；

步驟(3)、對所述陀螺脈沖增量和加表脈沖增量進行故障注入，并將故障注入后的陀螺脈沖增量和加表脈沖增量周期性實時向外輸出。

在上述運載火箭半實物仿真試驗慣組模擬方法中，還包括進行慣組模擬器參數配置，所述慣組模擬器參數配置為根據需要模擬或者被測慣組的實際參數進行慣組模擬器參數配置，包括安裝矩陣E_g、E_a，標度因數K_g、K_a，零偏D_g、D_a。

在上述運載火箭半實物仿真試驗慣組模擬方法中，所述步驟(1)中慣組傳遞函數通過如下方法得到：

步驟(1.1)、每個時間周期將正弦激勵信號通過轉換矩陣轉化為轉臺框角；

步驟(1.2)、采用所述轉臺框角控制轉臺運轉，并實時采集慣組陀螺脈沖信號；

步驟(1.3)、將所述慣組陀螺脈沖信號進行導航計算得到姿態角信號，包括俯仰姿態角偏航姿態角ψ和滾動姿態角γ；

步驟(1.4)、根據所述姿態角信號與正弦激勵信號得到慣組及轉臺組合體的慣組傳遞函數。

在上述運載火箭半實物仿真試驗慣組模擬方法中，所述步驟(1.1)、(1.4)中的正弦激勵信號包括俯仰、偏航和滾動姿態角的三個正弦信號，所述三個正弦信號分別根據如下正弦函數生成：

f(t)＝A×sin(w×t)

其中A為幅值，w為圓頻率，t為模擬器本地時鐘。