[发明专利]火箭子级落区控制三轴转台半实物仿真系统及方法

说明书

本发明公开了一种火箭子级落区控制三轴转台半实物仿真系统及方法，该系统，包括弹道仿真机、转台控制柜、三轴转台、组合导航单元以及舵机，弹道仿真机进行火箭子级六自由度弹道仿真，三轴转台模拟火箭子级的飞行姿态；组合导航与飞控单元安装在三轴转台上，敏感转台的姿态角速度，并进行导航制导控制运算，计算出舵偏指令；舵机接收到指令后，偏转到相应的角度，并将反馈值传送至组合导航单元。本发明可以真实的在地面模拟火箭子级的飞行过程，为导航制导控制算法的优化改进提供依据，并对后面的飞行试验提供可靠地保证。

技术领域

本发明属于地面半实物仿真试验领域，具体为一种火箭子级落区控制三轴转台半实物仿真系统及方法。

背景技术

随着试验技术的发展，使用虚拟化技术把仿真测试中一些模块用软件实现，而将其中的重要的模块用硬件实现，可在非破坏性的试验中对制导系统的性能进行精确而又可重复的测量。同时引入一些环境因素，如气象现象、人为电子干扰的仿真和空气动力的重现，可以使仿真环境与实际情况更接近，提高试验结果的准确性。

常用的半实物仿真平台有dSPACE半实物仿真平台、RT-LAB、xPC半实物仿真平台和NI半实物仿真平台等，在多产业中有广泛的应用，但这些仿真平台也存在相应的问题：(1)RT-LAB是针对专用设备,运行在专用的实时操作系统,需要手工修改适用于RT-LAB编译的接口模块,软硬件平台的通用性不够好；(2)dSPACE半实物仿真平台、NI半实物仿真平台的开发难度较大，而且其成本较高，无法在更多领域开展相应研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火箭子级落区控制三轴转台半实物仿真系统

实现本发明目的的技术方案为：一种火箭子级落区控制三轴转台半实物仿真系统，包括弹道仿真机、转台控制柜、三轴转台、组合导航单元以及舵机，其中：

所述弹道仿真机用于进行火箭子级的六自由度弹道仿真并根据舵偏反馈值计算火箭子级在发射惯性系下的位置、速度、姿态以及姿态角速度；

所述转台控制柜用于按照火箭子级在发射惯性系下的姿态角以及姿态角速度驱动三轴转台进行相应运动，模拟火箭子级姿态运动，同时转台控制柜用于将三轴转台各个轴偏转的实际位置发送给弹道仿真机保存；

所述组合导航单元设置在三轴转台上，用于根据三轴转台的姿态角速度、火箭子级的加速度、位置、速度完成组合导航运算，生成舵偏指令；

所述舵机用于根据舵偏指令偏转到对应角度，并将舵偏反馈值通过组合导航单元发送给弹道仿真机。

本发明还提供了一种火箭子级落区控制三轴转台半实物仿真方法，具体步骤为：

弹道仿真机进行火箭子级六自由度弹道仿真，根据舵偏反馈值计算火箭子级在发射惯性系下的位置、速度、姿态以及姿态角速度，并将姿态角以及姿态角速度发送至转台控制柜，将火箭子级的加速度发送至组合导航单元；将发射惯性系下的位置速度转换成GPS数据发送至组合导航单元；

转台控制柜按照火箭子级在发射惯性系下的姿态角以及姿态角速度驱动三轴转台进行相应运动，模拟火箭子级姿态运动，转台控制柜将三轴转台各个轴偏转的实际位置发送到弹道仿真机保存；

组合导航单元安根据三轴转台的姿态角速度、火箭子级的加速度、位置、速度完成组合导航运算，生成舵偏指令并将命令发送至舵机；

舵机接收到来自组合导航单元的舵偏指令，控制器驱动舵机偏转到对应角度，并将舵偏反馈值发送到组合导航单元。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明不仅仅能够满足火箭子级落区控制的半实物仿真实验，在地面仿真模拟火箭子级的飞行过程，设置多种复杂的试验条件，优化制导控制方案，开发难度小，通用性强。

附图说明