基于FPGA的火箭发动机多路时序点火系统设计

传统固体火箭发动机测控电路采用固态继电器或PLC控制,响应时间长、时间控制精度低,同步性不高,针对某固体火箭发动机多路时序点火测控信号同步性要求,以FPGA为核心架构,计算机、硬件调理电路等部分组成通用火箭发动机测试平台,设计点火时序控制系统,对点火、采集系统同步触发、设备启动等多路信号进行时序控制。FPGA设计部分主要有3个模块组成:计数器模块,NIOSII模块,计数比较输出模块。计数器模块控制时间延时,NIOSII模块控制通信部分,计数比较模块控制信号输出。系统使用50 M的有源晶振,设计中FPGA内部的逻辑线路延时为ns级别,基本能满足μs级的延时要求。经测试结果表明多路同步时序精度达到ns级,实验使用Modelsim与Quartus II进行联合仿真,仿真的结果与实际测量的结果相吻合,点火同步信号误差为5.8 ns,满足发动机点火复杂时序控制要求,满足了多级多参量发动机点火时序要求,并得到成功应用。