CN104298247B - 运载火箭垂直度闭环调整方法 - Google Patents
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Abstract
一种运载火箭垂直度闭环调整方法，其特征在于，包括以下步骤：前端水平指示仪向垂调测试计算机传输一级箭体垂调数据；垂调测试计算机处理、显示接收的数据，并发出相应的控制指令，并根据反馈信息进一步发出“取惯性基准不水平度”指令，对接收的垂调测试计算机对一级箭体水平敏感器和捷联惯组输出的数据进行坐标转换和加权计算后，向活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送前端水平指示仪测量数据、综合不水平度信息和惯性基准不水平度；活动发射平台电控系统上位机和后端工作站接收到垂调数据以后，根据活动发射平台电控系统接收到的火箭垂直度信息，完成垂直度调整，本发明有效降低了人力成本高的问题，同时提高了整个系统的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及运载火箭调控领域，特别是涉及一种运载火箭垂调控制方法。
背景技术
传统液体运载火箭发射前需要对惯性仪表坐标系和箭体坐标系进行初始定向，使这两个坐标系与发射点地面坐标系重合。进行垂直度调整(简称“垂调”)的目的是调整一级火箭发动机推力线，使之在发射时尽可能与当地地垂线重合，以减小火箭推力在当地水平面的投影值，从而减小火箭起飞段的横向漂移量，避免起飞过程箭体与发射塔等地面设施碰撞。
传统火箭垂直度调整方法是根据火箭垂直度测量数据，由操作人员手动调整发射平台支臂或支腿的高度，并判断是否满足指标要求，当达到允许的范围以内，手动停止垂直度调整操作。整个操作流程时间受操作人员个人经验影响、效率低，人工成本高，且不利于火箭发射流程自动化水平的整体提高，此外新一代运载火箭采用大量低温推进剂，从安全性角度考虑，要求发射前整个发射场区实施无人值守，传统垂调方法无法适应。
发明内容
本发明的目的是提供一种运载火箭垂直度闭环调整方法，用于解决上述技术问题。
本发明运载火箭垂直度闭环调整方法，包括以下步骤：
S1、系统初始化；
S2、前端水平指示仪向垂调测试计算机传输一级箭体垂调数据；
S3、垂调测试计算机对一级箭体垂调数据进行坐标系转换和加权计算，实时显示前端水平指示仪测量数据和综合不水平度信息；
S4、垂调测试计算机分别向活动发射平台电控系统上位机和后端工作站、数据处理计算机发送指令“垂调准备”；
S5、活动发射平台电控系统上位机或后端工作站、数据处理计算机分别向垂调测试计算机反馈回令“已收到垂调准备指令”；
S6、垂调测试计算机向数据处理计算机发送指令“取惯性基准不水平度”；
S7、数据处理计算机接收到指令后，向垂调测试计算机发送捷联惯组安装基准不水平度数据；
S8、垂调测试计算机对一级箭体水平敏感器和捷联惯组输出的数据进行坐标转换和加权计算后，向活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送前端水平指示仪测量数据、综合不水平度信息和惯性基准不水平度；
S9、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站接收到垂调数据以后，根据活动发射平台电控系统接收到的火箭垂直度信息进行垂直度调整；
S10、当火箭垂直度调整到允许的指标内以后，活动发射平台电控系统停止支臂的调整操作，活动发射平台电控系统上位机和后端工作站向垂调测试计算机发送指令“垂调好”；如果活动发射平台电控系统无法将箭体垂直度调整到指标要求范围以内，则发送指令“垂调中止”；
S11、如果垂调测试计算机接收到活动发射平台电控系统的“垂调好”指令，则垂调测试计算机分别向数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送指令“垂调Ok”，垂调测试计算机收到数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站反馈的回令“收到垂调Ok”后，停止向前端水平指示仪供电，一次垂调操作结束；
S12、如果垂调测试计算机接收到活动发射平台电控系统的“垂调中止”指令，则垂调测试计算机分别向数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送指令“垂调失败”，垂调测试计算机收到数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站反馈的回令“收到垂调失败”，则流程返回到步骤S2。
本发明的有益效果为，解决了传统运载火箭垂直度闭环调整方法受工作人员个人经验影响大，人力成本高的问题，同时提高了整个系统的安全性能。
下面结合附图对本发明的运载火箭垂直度闭环调整方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明运载火箭垂直度闭环调整方法的流程图。
具体实施方式
运载火箭垂直度闭环调整系统包括垂直度测量系统、活动发射平台电控系统和箭上控制系统，本发明运载火箭垂直度闭环调整方法，由垂直度测量系统、箭上控制系统对箭体不水平度数据进行采集，通过箭地高速串行总线下传到地面后端进行解调，最终将箭体不水平度数据通过高速冗余的测发网络发送给活动发射平台电控系统和箭上控制系统，由活动发射平台电控系统和箭上控制系统实现箭体垂直度闭环调整。其中垂直度测量系统包括前端水平指示仪、垂调测试计算机、一级箭体水平敏感器；活动发射平台电控系统包括活动发射平台电控系统上位机和后端工作站、发射平台控制系统、支臂位移传感器、支臂机构、液压机构；箭上控制系统包括捷联惯组、箭机、箭地通信计算机和数据处理计算机。
水平指示仪用于向垂调测试计算机传输一级箭体垂调数据；
垂调测试计算机用于接收各检测信息并对接收的信息进行处理，根据处理结果发出相应的控制指令；
一级箭体水平敏感器用于检测一级箭体的不水平度；
活动发射平台电控系统上位机和后端工作站用于接收垂直度测量系统传输的一级箭体不水平度数据、惯性基准不水平度数据；
发射平台控制系统用于控制支臂机构和液压机构进行箭体垂直度调整；
支臂位移传感器用于检测支臂的相对高度；
支臂机构和液压机构是火箭支撑和垂直度调整的实施机构，用于执行对箭体的垂直度调整；
捷联惯组用于检测惯性基准面不水平度数据；
箭机用于采集解算捷联惯组检测到的惯性基准不水平度数据；
箭地通信计算机用于接收箭上控制系统传递的信息；
数据处理计算机用于接收控制系统内部以及外部所有传递至控制系统的信息，并转化成控制系统约定的格式。
如图1所示，运载火箭垂直度闭环调整方法包括以下步骤：
S1、系统初始化，将前端水平指示仪和垂调测试计算机接入测发网络、且处于工作状态，箭上控制系统已经准备好，捷联惯组加电稳定，活动发射平台电控系统上位机和后端工作站、数据处理计算机接入测发网络、且处于工作状态；
S2、前端水平指示仪以5Hz的频率向垂调测试计算机传输一级箭体垂调数据；
S3、垂调测试计算机接收到一级箭体垂调数据后，进行坐标系转换和加权计算，获得火箭箭体坐标系下的综合不水平度信息，并实时显示前端水平指示仪测量数据和综合不水平度信息；
S4、垂调测试计算机分别向活动发射平台电控系统上位机和后端工作站、数据处理计算机发送指令“垂调准备”；
S5、活动发射平台电控系统上位机或后端工作站、数据处理计算机分别向垂调测试计算机反馈回令“已收到垂调准备指令”；
S6、垂调测试计算机向数据处理计算机发送指令“取惯性基准不水平度”；
S7、数据处理计算机接收到指令后，在3min内以1Hz的频率向垂调测试计算机发送捷联惯组安装基准不水平度数据；
S8、垂调测试计算机对一级箭体水平敏感器和捷联惯组输出的数据进行坐标转换和加权计算后，以1Hz的频率向活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送前端水平指示仪测量数据、综合不水平度信息和惯性基准不水平度；
S9、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站接收到垂调数据以后，根据活动发射平台电控系统接收到的火箭垂直度信息，在10min以内完成垂调操作；
S10、当火箭垂直度调整到允许的指标内以后，活动发射平台电控系统停止支臂的调整操作，活动发射平台电控系统上位机和后端工作站向垂调测试计算机发送指令“垂调好”；如果活动发射平台电控系统无法将箭体垂直度调整到指标要求范围以内，则发送指令“垂调中止”；
S11、如果垂调测试计算机接收到活动发射平台电控系统的“垂调好”指令，则垂调测试计算机分别向数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送指令“垂调Ok”，垂调测试计算机收到数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站反馈的回令“收到垂调Ok”后，停止向前端水平指示仪供电，一次垂调操作结束；
S12、如果垂调测试计算机接收到活动发射平台电控系统的“垂调中止”指令，则垂调测试计算机分别向数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送指令“垂调失败”，垂调测试计算机收到数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站反馈的回令“收到垂调失败”，则流程返回到步骤S2；
步骤S2中选用5Hz的频率的作用在于确保垂调测量频率高于活动发射平台调整速度，及时更新箭体不水平度数据；
步骤S7中，在3min内以1Hz的频率向垂调测试计算机发送捷联惯组安装基准不水平度数据，3min是控制系统的响应时间，采用1Hz目的在于二级箭体频率是1Hz左右，从而避免风的扰动影响。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种运载火箭垂直度闭环调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、系统初始化；
S2、前端水平指示仪向垂调测试计算机传输一级箭体垂调数据；
S3、垂调测试计算机对一级箭体垂调数据进行坐标系转换和加权计算，实时显示前端水平指示仪测量数据和综合不水平度信息；
S4、垂调测试计算机分别向活动发射平台电控系统上位机和后端工作站、数据处理计算机发送指令“垂调准备”；
S5、活动发射平台电控系统上位机或后端工作站、数据处理计算机分别向垂调测试计算机反馈回令“已收到垂调准备指令”；
S6、垂调测试计算机向数据处理计算机发送指令“取惯性基准不水平度”；
S7、数据处理计算机接收到指令后，向垂调测试计算机发送捷联惯组安装基准不水平度数据；
S8、垂调测试计算机对一级箭体水平敏感器和捷联惯组输出的数据进行坐标转换和加权计算后，向活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送前端水平指示仪测量数据、综合不水平度信息和惯性基准不水平度；
S9、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站接收到垂调数据以后，根据活动发射平台电控系统接收到的火箭垂直度信息，在10min以内完成垂调操作；
S10、当火箭垂直度调整到允许的指标内以后，活动发射平台电控系统停止支臂的调整操作，活动发射平台电控系统上位机和后端工作站向垂调测试计算机发送指令“垂调好”；如果活动发射平台电控系统无法将火箭垂直度调整到指标要求范围以内，则发送指令“垂调中止”；
S11、如果垂调测试计算机接收到活动发射平台电控系统的“垂调好”指令，则垂调测试计算机分别向数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送指令“垂调Ok”，垂调测试计算机收到数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站反馈的回令“收到垂调Ok”后，停止向前端水平指示仪供电，一次垂调操作结束；
S12、如果垂调测试计算机接收到活动发射平台电控系统的“垂调中止”指令，则垂调测试计算机分别向数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站发送指令“垂调失败”，垂调测试计算机收到数据处理计算机、活动发射平台电控系统上位机和后端工作站反馈的回令“收到垂调失败”，则流程返回到步骤S2。
2.根据权利要求1所述的运载火箭垂直度闭环调整方法，其特征在于，所述步骤S1中的系统初始化为将前端水平指示仪和垂调测试计算机接入测发网络、且处于工作状态，箭上控制系统已经准备好，捷联惯组加电稳定，活动发射平台电控系统上位机和后端工作站、数据处理计算机接入测发网络、且处于工作状态。
3.根据权利要求2所述的运载火箭垂直度闭环调整方法，其特征在于，所述步骤S2中前端水平指示仪以5Hz的频率向垂调测试计算机传输一级箭体垂调数据。
4.根据权利要求2所述的运载火箭垂直度闭环调整方法，其特征在于，所述步骤S7中在3min内以1Hz的频率向垂调测试计算机发送捷联惯组安装基准不水平度数据。
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