一种火箭控制系统的三闭环控制方法 |
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申请号 | CN202311467286.X | 申请日 | 2023-11-07 | 公开(公告)号 | CN117215182B | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
申请人 | 深圳市七星电气与智能化工程科技有限公司; | 发明人 | 李密; 刘卫; 薛祥涛; | ||||
摘要 | 本 发明 提供了一种火箭控制系统的三闭环控制方法,包括:A1,采集 发动机 的前次运行参数,包括:采集发动机的前次 位置 值,前次速度值和前次 电流 值;A2,采集发动机的前次运行变化量,包括:采集发动机的前次位置偏移量;A3,根据发动机的前次运行参数和前次运行变化量,计算得到发动机的当前运行参数;A4,伺服 控制器 将发动机的当前运行参数提供给发动机。本发明具有实时、无延迟、高 精度 、鲁棒(抗干扰)的特点,能在各种复杂发射环境下实现 火箭发动机 的稳定可控输出。 | ||||||
权利要求 | 1.一种火箭控制系统的三闭环控制方法,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 一种火箭控制系统的三闭环控制方法技术领域[0001] 本发明属于火箭控制技术领域,具体涉及一种火箭控制系统的三闭环控制方法。 背景技术[0002] 由于在运载火箭的运行过程中,运行环境是不断变化的,因此,需要在运载火箭的运行过程中不间断地根据当前的运行环境,调整运载火箭的运行速度、运行角度等,才能保证运载火箭的正常运行且不会产生过多的冗余。 [0003] 因此,如何及时根据当前运行环境精确调整运载火箭的运行参数成为业界亟待解决的技术问题。 发明内容[0005] 为实现上述目的,本发明提供了一种火箭控制系统的三闭环控制方法,包括: [0007] A2,采集发动机的前次运行变化量,包括:采集发动机的前次位置偏移量; [0008] A3,根据发动机的前次运行参数和前次运行变化量,计算得到发动机的当前运行参数; [0009] 此步骤还包括: [0010] 步骤A31,根据以下公式计算发动机的频域函数描述的当前位移值: [0011] [0012] 步骤A32,根据以下公式计算发动机的频域函数描述的当前速度值: [0013] [0014] 步骤A33,根据以下公式计算发动机的频域函数描述的当前电流值: [0015] [0016] 其中, 是频域函数描述的当前位移值, 是前次位置偏移量,是前次位移量,是频域函数表达方式, 是频域函数描述的当前速度值, 是前次速度值, 是频域函数描述的当前电流值, 是前次电流值; [0017] A4,伺服控制器将发动机的当前运行参数提供给发动机。 [0018] 作为上述技术方案的进一步描述:同时采集两路前次电流值。 [0019] 作为上述技术方案的进一步描述:还包括:步骤A331,根据以下公式计算第一路当前电流值: [0020] [0021] 其中, 是频域函数描述的第一路当前电流值, [0022] 是第一路前次电流值。 [0023] 作为上述技术方案的进一步描述:还包括:步骤A332,根据以下公式计算第二路当前电流值: [0024] [0025] 其中, 是频域函数描述的第二路当前电流值, [0026] 是第二路前次电流值。 [0027] 作为上述技术方案的进一步描述:还包括:步骤A333,设定电流调节参数,并将调节后的当前电流值反馈给伺服控制器。 [0028] 作为上述技术方案的进一步描述:发动机的当前运行参数采用PID调节模块处理后反馈给伺服控制器。 [0029] 作为上述技术方案的进一步描述:所述步骤A4,包括: [0030] 步骤A41,发动机根据当前运行参数设定发动机的工作参数; [0031] 步骤A42,将发动机的当前运行参数设定为发动机的前次运行参数。 [0032] 与现有技术相比,本发明的有益效果是: [0033] 本发明提供的一种火箭控制系统的三闭环控制方法,伺服控制器接收来自发动机控制器发出的控制指令,并采集伺服系统的电压、电流、伺服电机转角、伺服机构位置等信号,从而驱动永磁同步电机旋转,实现伺服机构往复运动,并把伺服系统的性能参数回送给发动机控制器,从而实现对伺服系统的位置、速度及电流三闭环控制,可以实现伺服控制器实时、无延迟、高精度、鲁棒(抗干扰)的控制发动机,在各种复杂发射环境下实现火箭发动机的稳定可控输出。附图说明 [0034] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0035] 图1为本发明提出的一种火箭控制系统的三闭环控制方法的流程示意图。 具体实施方式[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。 [0037] 在现有技术中,通常的运载火箭的伺服系统组成为:一个伺服控制器控制多个伺服机构,多个伺服机构控制一个发动机,其中,伺服控制器和伺服机构之间通过电缆连接,伺服控制器对外为总线连接,伺服机构又由伺服能源和伺服控制两部分组成,伺服能源通过液路连接控制发动机,伺服控制通过机械连接来控制发动机。 [0038] 本发明提供的一种火箭控制系统的三闭环控制方法,伺服控制器接收来自发动机控制器发出的控制指令,并采集伺服系统的电压、电流、伺服电机转角、伺服机构位置等信号,从而驱动永磁同步电机旋转,实现伺服机构往复运动,并把伺服系统的性能参数回送给发动机控制器,从而实现对伺服系统的位置、速度及电流三闭环控制,可以实现伺服控制器实时、无延迟、高精度、鲁棒(抗干扰)的控制发动机,在各种复杂发射环境下实现火箭发动机的稳定可控输出。 [0039] 请参阅图1,本发明提供了一种火箭控制系统的三闭环控制方法,包括: [0040] A1,采集发动机的前次运行参数,包括:采集发动机的前次位移值,前次速度值和前次电流值; [0042] A2,采集发动机的前次运行变化量,包括:采集发动机的前次位置偏移量; [0043] 可选的,采集发动机的前次运行变化量也是由伺服控制器来完成的。 [0044] A3,根据发动机的前次运行参数和前次运行变化量,计算得到发动机的当前运行参数; [0045] 可选的,此步骤还包括: [0046] 步骤A31,根据以下公式计算发动机的频域函数描述的当前位移值: [0047] [0048] 其中, 是频域函数描述的当前位移值, [0049] 是前次位置偏移量,初始值可以设定为0, [0050] 是前次位移量, [0051] 是频域函数表达方式,可以根据实际情况进行设定; [0052] 可选的,设定频域函数描述的当前位移值为当前位移值。 [0053] 步骤A32,根据以下公式计算发动机的频域函数描述的当前速度值: [0054] [0055] 其中, 是频域函数描述的当前速度值, [0056] 是前次速度值; [0057] 可选的,设定频域函数描述的当前速度值为当前速度值。 [0058] 步骤A33,根据以下公式计算发动机的频域函数描述的当前电流值: [0059] [0060] 其中, 是频域函数描述的当前电流值, [0061] 是当前速度值, [0062] 是前次电流值; [0063] 可选的,设定频域函数描述的当前电流值为当前电流值。 [0064] 可选的,为了进一步提高本发明控制的精度,采集两路前次电流值,并分别计算出两路当前电流值。 [0065] 具体的,还包括步骤A331,根据以下公式计算频域函数描述的第一路当前电流值: [0066] [0067] 其中, 是频域函数描述的第一路当前电流值, [0068] 是第一路前次电流值, [0069] 可选的,设定频域函数描述的第一路当前电流值为第一路当前电流值。 [0070] 可选的,还包括步骤A332,根据以下公式计算频域函数描述的第二路当前电流值: [0071] [0072] 其中, 是频域函数描述的第二路当前电流值, [0073] 是第二路前次电流值, [0074] 可选的,设定频域函数描述的第二路当前电流值为第二路当前电流值。 [0075] 可选的,还包括步骤A333,设定电流调节参数,将通过当前电流值调节得到的当前电流值反馈给伺服控制器。 [0076] 可选的,电流调节参数 取值范围为0~1, 值不同会对系统的稳定性造成影响,值越大影响越大,一般取值0,也有可能取0.1,0.12等。 [0077] 可选的,设定 。 [0078] 可选的,第一路当前电流值和第二路当前电流值通过PID调节模块调节后得到第二路当前电流值提供给发动机。 [0079] A4,伺服控制器将发动机的当前运行参数提供给发动机。 [0080] 可选的,发动机的当前运行参数包括发动机的当前位移值、当前速度值和当前电流值。 [0081] 可选的,此步骤还包括: [0082] 步骤A41,发动机根据当前运行参数设定工作参数; [0083] 可选的,当前位移值由安装在发动机负载上的反馈电位器处理后提供给发动机,当前速度值通过旋转变压器处理后提供反馈正交的位置角,再通过位置解码芯片解析出发动机的当前运行速度,反馈给伺服控制器。 [0084] 可选的,为了提升控制精度,发动机的当前位移值由反馈电位器处理后提供给PID调节模块、当前速度值由旋转变压器处理后提供给PID调节模块,两路当前电流值也提供给PID调节模块,经由PID调节模块协调处理后再提供给伺服控制器,由伺服控制器反馈给发动机。 [0085] 步骤A42,将发动机的当前运行参数设定为发动机的前次运行参数。 [0086] 具体的,伺服控制器根据当前位移值、当前速度值和当前电流值设定完成发动机当前运行参数后,本发明即完成了一次循环,就可以将当前位移值设定为前次位移值,将当前速度值设定为前次速度值,将调节后的当前电流值设定为前次电流值,再重新采集发动机的前次运行参数和前次运行变化量,开始第二次循环,不间断的控制发动机根据实际运行情况调整运行参数。 [0087] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 [0088] 在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。 [0089] 本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。 [0090] 以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。 |