CN105629965B - 运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，包括：S1：等效测试硬件组合接收到控制指令后以开关量信号的形式将其发送至等效测试计算机；S2：等效测试计算机通过I/O板卡接收开关量信号，并按照预设的I/O板卡信号通道与电磁阀映射的约定，模拟气路控制电磁阀的通断；S3：等效测试计算机根据各气路控制电磁阀与相应气路的控制逻辑得到相应气路的压力传感器应产生的模拟电流值；S4：等效测试计算机将模拟电流值发送至等效测试硬件组合，等效测试硬件组合设置相应电流通道的电流值以模拟上述的模拟电流值，电流通道的电流值以供采集判读。该方法提高了测试的覆盖性及测试效率，增强了测试灵活性及状态多样性的需求。

Description

运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法

技术领域

本发明涉及新一代运作系统气路压力控制等效测试的技术领域，特别涉及一种运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法。

背景技术

我国新一代运载火箭采用液氧煤油为推进剂的发动机，在提高运载火箭推力的同时也增大了加注发射过程中气路压力控制的复杂度。动力测发控系统作为新一代运载系统的重要组成部分，在加注发射的过程中对运载火箭提供气路压力控制，对气路压力控制的等效测试可直接考核动力测发控系统的功能和性能，有效提高动力测发控系统的考核效率，缩短新一代运载火箭的发射周期。

现役运载火箭加注发射周期较长，同时对气路压力控制的复杂性远低于新一代运载火箭。动力测发控不以分系统为单元，无需等效测试平台进行分系统测试。

因此，针对新一代运载火箭设计和工作特点，有必要提出一种运载火箭加注发射过程压力控制的等效测试方法，有效的完成动力测发控系统的分系统测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，以解决现有的技术无法满足对新一代运载火箭动力测发控系统的功能和性能高效测试的需要。

为实现上述目的，本发明提供了一种运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，该方法用于压力配气台的等效测试平台，所述等效测试平台包括等效测试硬件组合及等效测试计算机，所述等效测试硬件组合与一动力控制计算机及动力前置控制主机相连，该方法包括以下步骤：

S1：所述动力前置控制主机发送控制指令至所述等效测试硬件组合，所述等效测试硬件组合将所述控制指令以开关量信号的形式发送至所述等效测试计算机；

S2：所述等效测试计算机通过I/O板卡接收所述开关量信号，并按照预设的I/O板卡信号通道与电磁阀映射的约定，模拟气路控制电磁阀的通断；

S3：所述等效测试计算机根据压力配气台之中各气路控制电磁阀与相应气路的控制逻辑得到相应气路的压力传感器应产生的模拟电流值；

S4：所述等效测试计算机将所述模拟电流值发送至所述等效测试硬件组合，所述等效测试硬件组合设置相应电流通道的电流值以模拟所述模拟电流值，所述电流通道的电流值以供采集判读。

较佳地，所述步骤S2进一步包括采用接收动力测发控前置控制软件的控制指令I/O模拟压力配气台气路电磁阀的控制信号；所述步骤S4进一步包括采用压力配气台模拟软件仿真配气台气路压力控制的逻辑。

较佳地，所述步骤S2中，通过“一位一阀，一阀两状态“的方式模拟气路控制电磁阀的通断，具体为将压力配气台的每个气路控制电磁阀抽象为比特(bit)，当比特(bit)为0时表示电磁阀为断状态，当比特(bit)为1时表示电磁阀为通状态，或者当比特(bit)为1时表示电磁阀为断状态，当比特(bit)为0时表示电磁阀为通状态。

较佳地，所述步骤S4中，所述等效测试硬件组合使用电流源控制卡的各电流源通道模拟所述模拟电流值以表征压力值。

较佳地，所述等效测试计算机通过RS422通信电缆进行通信以控制所述电流源控制卡内各电流源通道的电流值的大小，并将4～20mA的浮点型电流值映射至一个word字段中。

较佳地，根据压力配气台的设计原理和动力测发控系统的测试需求，将电磁阀对气路压力的控制关系进行逻辑分类，分为“一对一”和“多对一”的控制逻辑，在模拟仿真时提供电磁阀故障状态的设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明方法在新一代运载火箭系统中对动力测发控系统首次运用等效仿真模式进行等效测试，主要通过接收动力测发控前置控制软件的控制指令I/O模拟压力配气台气路电磁阀控制信号；使用电流源控制卡的电流通道模拟压力配气台气路压力传感器产生的电流；使用压力配气台模拟软件仿真配气台气路压力控制的逻辑。提高了测试覆盖性及测试效率，增强了测试灵活性及状态多样性的需求。

2、本发明方法采用“一位一阀，一阀两状态”的方法模拟动力控制指令对气路控制电磁阀的控制。将压力配气台的每个气路控制电磁阀抽象为比特(bit)，当比特(bit)为0时表示电磁阀断状态，当比特(bit)为1时表示电磁阀通状态。该方法有效地对气路控制电磁阀实现了软件建模，实现了气路控制电磁阀软件模型与硬件特性的高度耦合性。在压力配气台仿真中，提高了气路电磁阀仿真控制的灵活性，有效满足动力测发控等效测试的灵活性及覆盖性。

3、本发明方法使用电流源控制卡的各电流源通道模拟压力配气台气路通道压力传感器探测到的电流值，该电流值表征压力值。所述等效测试计算机使用RS422通讯控制电流源控制卡各电流源通道电流值的大小。并使用所述公式1实现电流值的通讯设置，即将4～20mA的浮点型电流值映射到一个WORD字段中，该方法在有效压缩了RS422数据通讯帧的长度的同时，提高了电流值设置的分辨率。在动力测发控等效测试中提高了压力控制的灵敏度。

4、该方法使用等效测试计算机中的压力配气仿真软件模拟压力配气台的工作模式。根据压力配气台的设计原理和动力测发控系统测试需求，将压力控制电磁阀对气路压力的控制关系进行逻辑分类，提出了“一对一”和“多对一”的控制逻辑，在仿真模拟时提供气路电磁阀故障状态的模拟。不仅测试了动力测发控系统正常加注发射流程的功能，而且可灵活测试压力配气台气路电磁阀部件故障时，动力测发控系统在加注发射流程中的应对措施。对测试压力配气台气路电磁阀部件故障的模拟，弥补了真实工作条件下对动力测发控测试考核不足的情况，提高了测试的覆盖性。

附图说明

图1为本发明的运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法流程图；

图2为本发明的运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法的系统框图；

图3为本发明的等效测试方法的压力配气台模拟软件压力控制电磁阀与气路压力关系仿真流程图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，兹以一优选实施例，并配合附图对本发明作详细说明，具体如下：

参考图1详细描述根据本发明实施的新一代运载火箭加注发射过程压力控制的等效测试方法，如图2所示，为本发明方法应用于的基于运载系统的压力配气台的等效测试平台系统结构，该系统结构包括等效器硬件组合21和配气台等效计算机22。其中，等效器硬件组合21和配气台等效测试计算机22之间通过电缆和RS422总线电缆连接，此外，等效器硬件组合21还与动力控制计算机10和动力前置PLC(控制主机)11通过电缆连接。

如图1、3所示，通过本发明实现火箭加注发射过程压力控制的等效测试方法，其具体步骤包括：

S1：等效器硬件组合21接收来自动力控制计算机10发送的控制指令，其中，控制指令以开关量信号的形式发送至等效测试计算机22，具体地控制指令与相应的电磁阀的通断控制对应。

等效测试计算机22上运行的压力配气台模拟软件通过依次轮询的方式从多块I/O板卡的PCI总线上获取上述的开关量信号；本实施例中，开关量信号的获取以“32位一组，一组表征一板卡，一次轮询多块板卡”的方式进行。轮询周期为10ms。

S2：等效测试计算机22通过I/O板卡接收开关量信号，并按照预设的I/O板卡信号通道与电磁阀映射的约定，模拟气路控制电磁阀的通断。

具体地，等效器硬件组合21接收到该控制指令后，模拟电阻供电(27±3V电压)等效电磁阀通断状态。配气台等效测试计算机22中的I/O板卡采集并记录电阻电压，若采集电压信号在27±3V范围内，则为高电平，否则为低电平；

等效测试计算机22的压力配气台模拟软件，通过轮询采集I/O板卡的数据通道。在具体实施过程中，通过“一位一阀，一阀两状态“的方式模拟气路控制电磁阀的通断，具体为将压力配气台的每个气路控制电磁阀抽象为比特(bit)。等效测试计算机中存在3块I/O板卡，每块板卡均有32路电压采集通道，压力配气台模拟软件依次轮询3块I/O板卡且轮询周期为10ms，将采集到的状态存放在Byte型数组CJVal[]中，该数组有3个元素。所述CJVal[]数组中的每个比特(bit)代表一路电磁阀通道，当采集到的值为1时表示电磁阀处于“通”状态，当采集到的值为0时表示电磁阀处于“断”状态。压力配气台模拟软件将每一路电磁阀的状态显示在用户界面上。

S3：等效测试计算机根据压力配气台之中各气路控制电磁阀与相应气路的控制逻辑得到相应气路的压力传感器应产生的模拟电流值。

具体地，压力配气台模拟软件根据压力配气台设计原理，模拟仿真实现气路电磁阀与气路压力传感器逻辑。根据压力配气台的设计原理和动力测发控系统的测试需求，将电磁阀对气路压力的控制关系进行逻辑分类，分为“一对一”和“多对一”的控制逻辑，在模拟仿真时提供电磁阀故障状态的设置。具体如下：

1)电磁阀与气路存在“一对一”控制的关系，即：单路电磁阀控制单路气路压力，电磁阀处于通状态，气路压力达到预设值，电磁阀处于断状态，气路压力为0；2)电磁阀与气路存在“多对一”的控制关系。

进一步，所述电磁阀与气路“多对一”的控制关系中可具体抽象为以下两中：1)“三对一”，即：电磁阀A或电磁阀B处于通状态，并电磁阀C处于断状态时，所对应气路压力值达到预设值，若不满足上述状态，或电磁阀C处于通状态所对应气路压力值为；2)“四对一“，即：若电磁阀A处于通状态，或电磁阀B与电磁阀C处于通状态，并电磁阀D处于断状态，对应气路压力达到预设值，若不满足上述状态，或电磁阀D处于通状态，对应气路压力值为0。

在具体实施过程中，如图2所示，当电磁阀信号发生跳变时，首先判断电磁阀设置处于正常还是故障状态，若电磁阀设置处于故障状态，则结束控制；否则，根据电磁阀对相应气路传感器的控制关系得出相应气路压力传感器应设置的4～20mA电流值，并将4～20mA的浮点型电流值映射至一个word字段中。具体地按照公式(1)计算出RS422数据帧相应位置应设置的电流值，用该值更新数据帧Frame[]的相应字段。

S4：等效测试计算机将上述的模拟电流值发送至所述等效测试硬件组合，所述等效测试硬件组合设置相应电流通道的电流值以模拟所述模拟电流值，所述电流通道的电流值以供采集判读。

具体地，等效测试计算机22通过RS422电缆发送RS422数据帧至等效器硬件组合21的电流源控制卡中。压力配气台模拟软件根据步骤S3得出的各气路压力电流值，将其封装成RS422数据协议规定的数据报文，所述数据报文有效字段按照“一字一路，一路一值”的映射方式填充，将4～20mA的电流值通过公式1的换算填入一个字中。

Y＝(X－4)/16*65535 (1)

公式(1)中X表示电流值，Y表示填入一个字中的值。等效测试硬件组合21中的电流源控制卡收到RS422数据帧后，向压力配气台模拟软件发送确认帧，并设置相应电流通道的电流值。

本实施例中，该等效器硬件组合21中存在2块电流源控制卡，每块电流源控制卡可产生32路电流值，故2块电流源控制卡可产生64路电流值，用以模拟64路压力传感器产生的电流值，该电流值可表征压力值。动力前置PLC11采集64路电流源控制卡产生的电流值，以得到相应的气路压力传感器的模拟压力值，供动力测发控系统判读决策。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，其特征在于，该方法用于压力配气台的等效测试平台，所述等效测试平台包括等效测试硬件组合及等效测试计算机，所述等效测试硬件组合与一动力控制计算机及动力前置控制主机相连，该方法包括以下步骤：

S1：所述动力前置控制主机发送控制指令至所述等效测试硬件组合，所述等效测试硬件组合将所述控制指令以开关量信号的形式发送至所述等效测试计算机；

S2：所述等效测试计算机通过I/O板卡接收所述开关量信号，并按照预设的I/O板卡信号通道与电磁阀映射的约定，模拟气路控制电磁阀的通断；

S3：所述等效测试计算机根据压力配气台之中各气路控制电磁阀与相应气路的控制逻辑得到相应气路的压力传感器应产生的模拟电流值；

S4：所述等效测试计算机将所述模拟电流值发送至所述等效测试硬件组合，所述等效测试硬件组合设置相应电流通道的电流值以模拟所述模拟电流值，所述电流通道的电流值以供采集判读。

2.根据权利要求1所述的运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括采用接收动力测发控前置控制软件的控制指令I/O模拟压力配气台气路电磁阀的控制信号；所述步骤S4进一步包括采用压力配气台模拟软件仿真配气台气路压力控制的逻辑。

3.根据权利要求1所述的运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，将压力配气台的每个气路控制电磁阀的通断状态抽象为比特(bit)，当比特(bit)为0时表示电磁阀为断状态，当比特(bit)为1时表示电磁阀为通状态，或者当比特(bit)为1时表示电磁阀为断状态，当比特(bit)为0时表示电磁阀为通状态。

4.根据权利要求1所述的运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述等效测试硬件组合使用电流源控制卡的各电流源通道模拟所述模拟电流值以表征压力值。

5.根据权利要求4所述的运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，其特征在于，所述等效测试计算机通过RS422通信电缆进行通信以控制所述电流源控制卡内各电流源通道的电流值的大小，并将4～20mA的浮点型电流值映射至一个word字段中。

6.根据权利要求1所述的运载火箭加注发射过程气路压力控制的等效测试方法，其特征在于，根据压力配气台的设计原理和动力测发控系统的测试需求，将电磁阀对气路压力的控制关系进行逻辑分类，分为“一对一”和“多对一”的控制逻辑，在模拟仿真时提供电磁阀故障状态的设置。