新一代火箭控制系统总线应用技术研究

从运载火箭控制系统工程需求出发，在研究总线技术及其在航天领域中的应用背景的基础上，分析了箭上控制系统总线应用技术的可靠性和必要性，提出了箭上总线控制系统的基本模型，探讨了箭上总线开发、应用、系统设计等有关技术问题。     

光纤通道在火箭控制系统中的应用

提出了光纤通道在火箭控制系统中的应用设想。首先介绍了光纤通道点对点结构、仲裁环形结构、交换结构在火箭控制系统的应用,然后针对目前火箭控制系统的特点,提出了一种光纤通道和其他航天数字总线混合的拓扑结构形式。这种形式可以适应火箭控制系统不同级段不同速率的要求,也可以满足目前总线系统过渡的需要。     

运载火箭多体动力学建模与仿真技术研究

针对新一代运载火箭结构动力学与控制系统耦合强烈、严重影响火箭的飞行稳定问题,提出一种基于多体动力学虚拟样机建模与仿真的方法,有效解决运载火箭姿态动力学模型地面难以验证的困难。首先阐述了在运载火箭姿态动力学分析中应用多体虚拟样机的基本思路;然后对多体动力学模型与传统火箭姿态动力学模型在建模原理上的差异进行分析,指出引入多体仿真技术的意义;最后针对新一代火箭,提出并实现一种多体虚拟样机建模方法,仿真并验证了新一代火箭姿态控制模型与控制参数设计的正确性。本文的研究表明,航天器系统设计中常遇到复杂的动力学耦合问题,采用多体动力学虚拟样机仿真是一种行之有效的方法。     

新一代总线技术LXI在航天测试领域的应用

介绍了新一代总线技术LXI的发展状况,通过与其他总线技术的对比,阐明了LXI具有的优势及其在航天测试领域广阔的应用前景。探讨了LXI在运载火箭测试发射控制系统中的应用,该技术的应用将进一步推进运载火箭测试系统的智能化、信息化和小型化,进而提高其整体性能。     

基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统研究

简要介绍了PXI总线技术的发展情况,阐明了PXI技术的优越性及其在军事航天领域应用的重要意义。参考现有产品资料,设计了基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统的硬件组成和软件框架。该技术的应用将进一步推动运载火箭测试发射系统的智能化、通用化和小型化,从而提高运载火箭的整体性能。     

运载火箭故障模式及制导自适应技术应用分析

为提高制导控制系统在运载火箭全发射任务周期中的智慧水平，提高运载火箭完成任务的鲁棒能力，从不同角度阐述了运载火箭故障模式，创新提出了基于能量属性的故障分类方法。针对不同级别的能量故障提出了对制导控制系统的功能、性能需求。尤其针对小、中级别能量故障，简述了运载火箭故障飞行制导自适应方法应用，包含案例及任务目标变更原则等，并分析了制导自适应技术后续工程化应用的实施途径。基于能量属性的故障分类方法及制导自适应方法可应用于后续中国运载火箭工程研制。     

CAN现场总线在固体火箭发动机测试中的应用

通过固体火箭发动机主动引射高空模拟试验台现场总线控制系统的设计与实现,介绍了CAN现场总线通信技术的特点,主动引射试验台控制系统的总体设计,硬件、软件设计以及现场测量得到的参数分布曲线。同时给出了一种基于CAN总线技术的控制系统的设计方法。     

运载火箭的一种自适应姿态开环减载控制技术

针对运载火箭在高空风区域飞行时的减载需求,提出了一种自适应姿态开环减载控制技术。此减载控制系统采用加速度计测量火箭箭体的法向与横向视加速度,采用速率陀螺测量箭体绕质心转动角速度。设计了一种门限自动切换判别结构,使控制系统能够自动从传统纯姿态控制切换到姿态开环减载控制。当火箭遭遇到很大高空风时,控制系统姿态回路开环,俯仰通道和偏航通道分别跟踪零法向、横向视加速度指令,使火箭转到来流方向,实现减小气动载荷的目的。以某型运载火箭为例对比了几种控制方案的减载效果,仿真结果表明自适应姿态开环减载控制有效提高运载火箭减载效果,具有工程应用价值。     

运载火箭推力故障不确定性下轨迹可达包络分析

针对运载火箭突发推力故障且故障存在不确定性的轨迹设计问题,提出了一种基于状态转移张量法(STT)的故障火箭轨迹可达包络分析方法。首先,建立了推力故障火箭的运动模型,通过构建故障火箭轨迹重规划问题,基于序列二次规划法获得了不考虑故障不确定性的重规划轨迹; 其次,基于线性协方差对非线性系统的不确定性传播进行建模,并对模型进行线性化,在此基础上提出了基于SST的运载火箭轨迹可达包络分析方法; 最后,通过与多次蒙特卡洛仿真对比验证所提方法在运载火箭轨迹可达包络定量分析中的有效性。     

基于BMU/LVDS总线的闭环总检查测试技术研究

为了更好地满足控制系统总检查测试的有效性和覆盖性要求,本文提出了火箭控制系统总检查的闭环测试方案。同时,新一代运载火箭所采用的总线监控单元BMU和箭地高速串行总线LVDS等新技术使方案的实现成为了可能。本文先介绍和论述了方案提出的必要性、原理以及实现的技术支持;接着提出了几点闭环实现的设计思路;最后在某型号火箭控制系统综合实验的基础上搭建了闭环测试平台,对惯组的有效性以及迭代制导算法的适应性进行了系统级的验证,实验表明方案能够很好地满足地面测试的有效性和覆盖性。     

双捷联冗余技术在长征二号丁运载火箭上的研发与实践

介绍了双捷联冗余技术在长征二号丁(CZ-2D)运载火箭上的研发与实践。阐述了采用双八表惯组和光纤惯组的必要性,以及激光/光纤双捷联惯组的优势。给出了基于采用主从冗余设计的激光/光纤双捷联控制系统的组成,以及突破的故障诊断与决策、全方位发射、组合导航、方位瞄准及参数测量、三CPU冗余计算机等关键技术。飞行试验验证了双捷联冗余技术总体设计的正确性。展望了运载火箭惯导技术中二度故障重构率提高、组合导航改进、双捷联主备份互换、大角度空中滚转定向、十表惯组应用等的后续发展。双捷联冗余控制系统的应用,提高了全箭飞行可靠性和任务适应性,以及入轨精度,减轻了火箭末子级的质量,增大了运载火箭的运载能力,为光纤惯组在运载火箭中的应用积累了成功子样。     

小波分析在火箭飞行遥测数据判读中的应用

针对运载火箭飞行数据特点,提出基于小波变换的飞行数据判读方法。结合小波变换的时频分析特性,论述小波变换保持数据局部正则性的理论依据。使用某型运载火箭的某次实际飞行数据,论证了小波分析方法在飞行数据判读中的适用性。尤其是在故障数据判读方面,与现有遥测处理结果相比,小波分析能够更为有效地屏蔽噪声影响、提取真实数据趋势、准确捕获故障模式,为飞行过程评定、火箭结构验证、火箭性能优化提供有力数据支撑。     

PLC在发射控制系统中的可靠性应用研究

基于PLC(可编程逻辑控制器)的发射控制系统冗余技术在运载火箭地面测试发射控制系统中有着广泛的应用。现有运载火箭大多采用并联PLC发射控制方式来提高发射的可靠性,在实际发射中取得了一定的成功。但此方式本身存在着一定影响可靠性的潜在问题,一些问题会导致发射的推迟。本文从现有PLC发射控制系统存在的问题入手,提出几种替代的冗余架构解决方案,以可靠度计算数学模型为基础,对各种冗余方式进行可靠性和系统平均寿命的评估与分析,得出可靠性与系统平均寿命综合结果最优的冗余系统架构,对PLC在运载火箭发射控制系统中的应用具有指导意义。     

运载火箭控制系统故障诊断系统

研究了运载火箭控制系统故障诊断系统的技术策略和实现途径,提出了基于仿真分析的分层次的故障模型结构和分级的故障诊断系统结构,以及适用于火箭控制系统的综合字典的逻辑结构和字典动态管理方法,专家辅助工具在一定程度上实现了对常见多故障和软故障的诊断.研究结果在实际系统中进行了验证.     

全向发射状态下运载火箭变结构自适应滑模控制

针对运载火箭全向发射后,系统通道间存在交连耦合问题,提出了基于解耦的变结构自适应滑模控制方法。首先建立了运载火箭全向发射姿态动力学模型;其次推导了一种工程上实用的姿态角预补偿解耦控制方法,并重点分析了残余耦合对姿控系统的影响;最后针对解耦后系统的残余耦合和火箭结构干扰,提出了变结构自适应滑模控制方法。利用Lyapunov稳定性理论,证明了控制系统的全局渐近稳定性。仿真校验了本文提出的控制方法能够实现火箭在全向发射情况下的姿态稳定。     

前苏联运载火箭简介(三)

上世纪70年代，前苏联为了将运载火箭发展成为小、中、重型全系列标准型运载火箭．将11K77型火箭(即现在的天顶2)纳入中型运载火箭系列发展计划。这样，11K55、11K77和11K37就组成了一个完整的系列运载火箭。这三种火箭共用相同的推进系统、控制系统、助推级、上面级以及火箭准备与发射设施。     

l553B总线在导弹控制系统中的应用研究

针对传统的导弹控制系统信号传输的弊端，提出了1553B总线传输方案，探讨了1553B总线传输方案在导弹控制系统中的基本构想与设计原则，并对1553B总线传输方案的关键技术与应用意义进行了分析。     

新一代运载火箭控制系统总线

介绍了目前各种高速数据总线。主要包括火线、航天光纤数据总线、SpaceWire,光纤通道、FDDI,ATM,以太网等。对比了这些总线的特点和性能,并根据火箭控制系统的性能要求,对这些总线进行筛选。最终确定光纤通道作为新一代火箭控制系统总线的首选。     

运载火箭智能控制的能力特征与关键技术

运载火箭智能控制是智慧火箭研制的核心技术之一。结合智能技术在航天控制上的应用研究与工程实践,对运载火箭智能控制的能力特征进行了分析;介绍了运载火箭的智能测试与发射、典型动力故障诊断与重构、环境与模型自适应控制,以及“软件”定义运载火箭等关键技术;对我国运载火箭智能控制系统的未来发展进行了思考。通过对航天智能控制技术持续不断地研究与实践,为我国智慧火箭的研制提供强有力的支撑。     

新一代固液捆绑运载火箭研制及创新

长征六号甲运载火箭是我国首款固液捆绑运载火箭,相比固体捆绑运载火箭,其总体优化设计、力热环境预示、联合摇摆控制、无人值守等一系列技术方面有新的突破,推动了我国运载火箭技术的进一步发展。长征六号甲运载火箭作为我国后续新一代运载火箭的主力构型,在火箭系统设计、成本管控及数字化应用方面,进行了技术及管理流程的创新。本文对火箭研制历程、技术特点、流程创新和数字化应用进行了论述,提出了我国运载火箭的后续发展方向。