一种软硬件结合的运载火箭推力调节电机动态控制方法

介绍了一种运载火箭推力调节电机速度控制曲线和调节角度的灵活设置方法,该方法采用了软硬件相结合的实现方式,不需要改变软硬件状态,充分发挥了高级语言软件和FPGA的优势,克服了目前步进电机速度控制实现方法的弊端,是一种更加灵活,实用性更强,实时性和精确度更高的步进电机速度和角度控制方法。     

基于恒流斩波的运载火箭推力调节电机细分驱动技术

介绍了一种基于恒流斩波的运载火箭推力调节电机细分驱动技术。运载火箭发动机推力调节功能由控制系统控制推力调节电机实现。运载火箭推力调节电机细分驱动技术采用了全硬件实现的恒流斩波控制方式,实现对电机绕组电流大小的精确控制,保证了推力调节电机的输出转矩在不同频率下的稳定。     

运载火箭推力调节电机驱动反馈信号滤波方法

在运载火箭推力调节系统中,广泛采用基于电流斩波技术的步进电机驱动电路,电机励磁绕组驱动电压的波形随驱动频率的变化呈现出较大差异的振荡状态。本文提出一种采用变频采样技术和固定滤波窗口方案的均值滞回滤波算法,实现在电机驱动频率[800Hz,3200Hz]范围内对电机驱动反馈信号的鲁棒滤波。试验结果表明,该滤波方法能很好地消除反馈信号的振荡状态,可精确实现反馈信号脉冲计数与测频功能,能可靠地应用于运载火箭推力调节系统的故障诊断与遥测等应用场合。     

液氧煤油发动机步进电机测控仪设计与应用

针对液氧煤油发动机在地面热试车过程中对工况变化和极限工况条件下工作性能的考核需求,提出采用集成一体化隔离技术的电机测控仪对流量调节器和燃料节流阀步进电机实施控制,并完成从电机检测、调节组件试验、发动机装配、热试车到交付出厂的测量和控制工作。研究过程采用定时器变频中断电机变速控制、PWM斩波细分驱动、多级中断嵌套和远距离测量等关键技术,解决了步进电机长距离、大驱动力矩下快速启停平稳控制要求,以及试车双路电机同时基下独立调节和角度同步测量,实现液氧煤油发动机试车过程推力和混合比稳定调节。400余次热试车及各项试验验证,电机控制频率偏差小于±2 Hz,角度控制精度小于±0.25°。     

星载二维转台减振驱动控制设计

星载二维转台伺服机构是一种高精度指向调节机构，目前在轨运动应用频带在1Hz~300Hz范围，步进电机在低频旋转时存在振荡问题。为了解决此问题，文章基于正弦脉冲宽度调制（sine pulse width modulation,SPWM）提出了一种控制步进电机细分设计方法。系统以FPGA为控制核心，以LMD18200为电机驱动输出，构成了一个完整的运动控制平台，实现SPWM步进电机的细分控制。通过ModelSim软件仿真和实践表明，电机在低频时能运行平稳，有效降低了电机运行中的噪声和启动、停止时的振动，转台转动过程中抖动明显减小。     

补燃循环发动机推进剂利用系统研究

采用推进剂利用系统可以提高运载火箭的发射能力。以液氧/煤油富氧预燃室补燃循环发动机为例,提出的混合比调节系统方案为:在推力室燃料主路设置全流量的混合比调节器,由步进电机驱动,可以实现混合比连续调节。与我国现有的液体火箭发动机相比,这种调节方式可以实现全流量调节,调节范围大。同时,混合比调节时对推力、比冲和涡轮泵转速等参数的影响很小,对发动机系统和组件的影响也较小。发动机混合比调节范围可以达到±10%,调节速率为每秒2%以上。     

步进电机高速启停控制的单片机实现

文章讨论了步进电机加一减速控制技术,根据步进电机负载对速度响应的要求,提出了一种基于单片机的步进电机高速启停控制的数字化实现方法。实践证明,该方法有效克服了步进电机加速过程中容易出现的失步、堵转等问题。     

运载火箭并联双机姿控配平策略研究

运载火箭并联双机是一种常见的发动机推力矢量控制(Thrust Vector Control,TVC)方案，发动机与伺服机构可组合出不同的控制布局。针对液体运载火箭典型的4种并联双机摆发动机控制布局，开展了故障动力学建模仿真研究，基于运载火箭比例微分(Proportional Differential,PD)姿控方法，比对分析了不同故障模式的姿控配平结果，优选了并联双机摆发动机控制布局，最后应用控制重分配技术验证了故障下放宽滚动通道性能策略的有效性，结果表明不同的推力矢量布局故障适应能力不同，姿态重构技术在发动机推力较大故障下仍可保证运载火箭良好的姿控性能与稳定能力。     

适应运载火箭推力下降故障的神经网络容错控制方法

针对运载火箭单台发动机推力下降故障,提出了一种基于径向基神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)的容错姿态控制方法。该方法无需故障诊断系统,根据运载火箭姿态动力学控制通用模型,使用RBFNN在线辨识并补偿模型的故障变化和不确定干扰,得出容错控制律。仿真结果表明,在单台发动机发生推力下降故障时,本文方法与传统PD方法、自适应增广控制方法(Adaptive Augment Control,AAC)相比,可有效保证姿态稳定和控制精度。     

补燃循环发动机推力调节研究

推力调节是提高液体火箭发动机适应性和运载火箭性能的有效措施。研究认为补燃循环发动机最佳的推力调节方案是调节预燃室中较少组元的流量。通过控制预燃室的温度,改变涡轮泵的功率,最终达到调节推力的目的。由于补燃循环发动机推力调节时。对预燃室温度的影响较大,推力向上调节幅度不宜过大,但可进行较大幅度的向下调节。上述推力调节方案对发动机比冲的影响很小,可以忽略不计;对发动机混合比的影响也较小,只需在大范围推力调节时考虑;推力调节速率不宜过快,应小于20％／s。     

某型导弹压力继电器自动检测仪的设计

介绍了一种基于计算机的压力继电器自动检测仪的设计原理。用步进电机带动减压器进行压力调节，用电磁阀控制充放气，用压力传感器敏感压力，用单片计算机进行信号检测、控制和判断，使压力继电器的检测全自动完成。     

智能控制在航天推力矢量伺服系统中的应用及展望

运载火箭控制技术的快速发展对推力矢量伺服系统提出了面对复杂非线性负载的自适应力位综合控制,智能故障诊断管理等新要求。结合近年来智能控制理论的进展,分析了几种可用于推力矢量控制的新型控制方法。在伺服系统中应用一些先进的智能控制理论,有望在负载辨识和模拟、自适应主动柔顺控制、故障诊断及余度管理等方面取得比传统控制方法更好的应用效果。     

步进电机的开环控制方法

介绍了步进电机的工作原理及使用单片机控制步进电机的方法，给出了简单的程序实例，并比较了各种控制方法的特点，希望起到一个抛砖引玉的作用。     

运载火箭推力线偏差的分析与测量

本文建立了运载火箭推力线偏差的工程计算方法,提出了利用飞行试验遥测信息分析运载火箭推力线偏差的方法,并对火箭发动机推力线偏差的地面测量方法进行了探讨。     

垂直着陆重复使用运载火箭对动力技术的挑战

运载火箭采用垂直着陆方式实现重复使用的需求对火箭各分系统提出了新的挑战,而动力系统面临的挑战最大。垂直着陆重复使用运载火箭要求发动机提供正常的上升段推力外,还需提供运载火箭子级垂直着陆回收过程中的平稳减速力和稳健控制力,因而要求发动机具备可重复使用、大范围推力调节、二次起动、适应回收环境等多种能力,并具备较低成本。本文介绍了美国SpaceX公司开展FALCON 9系列运载火箭一子级垂直着陆回收技术研究和相关飞行试验的最新进展,研究并提出了垂直着陆重复使用运载火箭对动力技术的需求。     

一种推力可调式固体火箭发动机的研制

本文论述了为控制低流率固体火箭发动机而研制一种燃气控制装置(阀)的计划。并通过使用一种大渐增性固体推进剂气体发生器和一种转子调节套阀,论证了在大范围工作条件下的几种不同的渐增性推力—时间曲线图形。推进剂装药被设计成可给出一条能够超过推力增加最大速率的推力—时间曲线。阀被设计成能将推力断续调节到较小值,以使之能与工作状态范围内的任一条性能曲线相吻合。为论证每个部件完成其各自功能的能力而进行了一系列的试验。随后,又进行了一系列的系统试验以论证在符合工作范围内一条特定推力—时间曲线的条件下全系统调节推力的能力。     

运载火箭推力下降后的控制力矩重构分析

针对现役捆绑火箭在飞行中发生推力突降的问题,提出了一种基于改进单纯形法的控制分配策略。利用故障前后火箭控制力矩相等的思想,将推力下降后火箭发动机摆角的重新分配问题转化为目标函数约束下的线性分配问题,通过改进单纯形法进行了有效求解。结果表明,偏航角在关机故障发生后可以迅速恢复至平衡状态,滚转角在小幅抖震后同样快速到达稳定,该方法可以有效地改善火箭突发推力下降后控制能力减弱的问题,并维持故障后火箭姿态的平稳,对运载火箭姿态重构研究具有理论意义与工程应用价值。     

新型步进电机系统问世

一种用于工厂自动化的新型步进电机系统,最近在哈尔滨工业大学研制成功.1987年11月10日在北京,通过部级鉴定.来自国内50多位微特电机专家,一致认为该系统技术先进,性能优异.经过现场测试,多项指标均达到八十年代国际同类产品的先进水平.步进电机系统由于可以用数字量直接控制,成本低,从而广泛采用在自动化领域中,尤其是近年来,用先进的微电子技术改造传统机床;步进电机系统更发挥出明显的经济效益.     

卫星振动对HY-1卫星步进电机工作状态的影响

为分析海洋一号(HY-1)卫星水色扫描仪(水色仪)在轨发生的转动机构与卫星间耦合振动对步进电机工作状态的影响,根据建立的步进电机 角速度振动环境、步进电机 卫星 太阳帆板两种不同模式的电机运动状态模型,在不同设计参数条件下进行了仿真.结果表明:步进电机会因与卫星耦合振动造成工作状态变差,影响步进电机在轨工作状态的主要因素是卫星结构基频.     

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。