CN111765018B - 一种火箭发动机火炬点火控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种火箭发动机火炬点火控制方法，包括如下步骤：系统初始化；综合控制端系统接收终端指令端系统下发的指令；检测到时统信号时，综合控制端系统在固定的控制周期内执行周期性实时控制至控制周期结束；当接收到非周期性指令时，综合控制端系统执行非周期性指令，并将执行结果返回给终端指令端系统。本公开所述的火箭发动机火炬点火控制方法，由终端指令端系统与综合控制端系统共同控制，终端指令端系统采用的Qt平台，综合控制端系统运行于数字信号处理器上。可以解决传统发动机火炬点火时间控制精度不足、实时绘图数据丢失难排查、可移植性差的问题。
Description
技术领域
本公开属于发动机技术领域，具体涉及一种火箭发动机火炬点火控制方法。
背景技术
目前，国内在役液体火箭发动机均采用燃气涡轮泵装置用于推进剂供应系统，国内尚无电动泵装置在液体火箭上应用的实质性研究和工程实现，适用于液体火箭的变推力电动发动机火炬点火场景亦均在实验室中。
在传统火箭系统中，发动机火炬点火一般是基于Windows平台进行软件设计，完成相应时间节点的动作控制。开发环境大多也是使用的微软系统生态开发软件，如VC，VS等软件，虽然具有良好的可操作性和图形开发能力，但其可靠性差，控制精度不足，并且高度绑定微软生态，容易造成软件的重复开发，造成人力、物力和财力的浪费。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种火箭发动机火炬点火控制方法。
本公开的技术方案如下：
一种火箭发动机火炬点火控制方法，包括以下步骤：
系统初始化；
综合控制端系统接收终端指令端系统下发的指令，所述指令为帧格式正确的指令；
综合控制端系统判断接收到的指令类型，所述指令类型包括时序装订指令和非周期性指令；
当接收到时序装订指令，综合控制端系统等待时统信号；当检测到时统信号时，综合控制端系统在固定的控制周期内执行周期性实时控制至控制周期结束；
当接收到非周期性指令时，综合控制端系统执行非周期性指令，并将执行结果返回给终端指令端系统；
所述终端指令端系统为显示界面的控制终端系统，与综合控制端系统约定通讯协议；终端指令端系统下发约定的通讯协议，综合控制端系统完成协议功能的执行，终端指令端系统将协议执行结果显示于显示界面上；
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上；
所述的终端指令端系统，基于Qt平台开发。
进一步地，所述的综合控制端系统，包括非周期性指令处理模块、火炬点火控制时序模块、周期性数据下发模块：
所述的非周期性指令处理模块：接收非周期性指令，根据非周期性指令进行时序参数装订，或进行发动机传感器、阀门的检查，并将非周期性指令执行是否成功的结果返回给终端指令端系统；
所述的火炬点火控制时序模块：接收到时统信号后，开中断，按照点火之前终端指令端系统装订的时序参数，进入固定的控制周期运行模式，在时序参数点，执行周期性实时控制；
所述的周期性数据下发模块：接收到时统信号后，在固定的控制周期把也行数据进行周期性下发，并将特性数据结果返回给终端指令端系统；所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
进一步地，所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上，所述数字信号处理器内置一个以上的内核。
进一步地，所述数字信号处理器为FT-Q6713J/500R，内置4个主频500MHz的内核。
进一步地，所述的终端指令端系统，包括非周期性指令控制模块、实时周期性时序数据接收处理模块；
所述非周期性指令控制模块，下发时统信号前的非周期性指令指令，所述非周期性指令包括发动机传感器、阀门初始化检查和测试，装订时序参数；
所述实时周期性时序数据接收处理模块，接收综合控制端系统返回的指令执行结果和特性数据，所述指令执行结果为非周期性指令执行是否成功的结果，所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
进一步地，所述的终端指令端系统，通过配置XML文件来生成软件配置项，进行测试；在配置XML文件时，按照多级树结构设计构建；所述树结构配置，将电动发动机显控终端控制系统作为顶级菜单项，包含1个以上的测试菜单，在每个测试菜单下，包含1个以上配置项测试。
进一步地，所述的固定的控制周期为5ms-20ms。
进一步地，所述的固定的控制周期为10ms。
进一步地，所述的时统信号为持续100ms以上的直流28V高电平脉冲。
本公开所述的火箭发动机火炬点火控制方法，用于液体火箭的变推力电动发动机火炬点火场景，该方法用于液体火箭变推力电动发动机火炬点火的指令控制及火炬数据的实时状态下发，是变推力电动发动机火炬点火成功与否的重要依据。其优势在于：
1、综合控制端系统运行在DSP上，取代了传统的Windows生态软件，可靠性高，时间控制精度高，可以处理大规模数据下发的接收和处理，时间精度可以达到us精度级别；且该系统的可移植性较强，避免了传统发动机控制软件的重复开发，造成人力、物力和财力的浪费的问题。
2、综合控制端系统在对实时周期性时序数据下发时，通过数据的组帧，对所有的周期性时序数据进行编号，这样如果数据有丢失，会很容易追踪到，并直观的反应到终端指令端系统上；为了可以直观看到数据的丢失现象，终端指令端系统在绘图时，将数据的编号作为X轴，状态数据作为Y轴进行解析显示。如果数据编号有丢失现象，图形会出现丢失数据点的现象，能非常直观的反应数据丢失问题。
3、火箭发动机显控终端控制系统，基于Qt开发，Qt具有很强的移植性，允许组件编程，通过低耦合思想设计开发，具有更好的可复用性、可维护性及可扩展性；使用轻量级XML技术代替传统的重量级数据库技术，通过配置XML来生成软件配置项，实用性强，灵活方便。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1为本公开所述火箭发动机综合控制一个实施方式的工作流程示意图。
图2为本公开所述终端指令端系统模块图。
图3为本公开所述综合控制端系统模块图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
实施例1
如图1、图2、图3所示，
一种火箭发动机火炬点火控制方法，包括以下步骤：
系统初始化；
综合控制端系统接收终端指令端系统下发的指令，所述指令为帧格式正确的指令；
综合控制端系统判断接收到的指令类型，所述指令类型包括时序装订指令和非周期性指令；
当接收到时序装订指令，综合控制端系统等待时统信号；当检测到时统信号时，综合控制端系统在10ms控制周期内执行周期性实时控制至控制周期结束；
当接收到非周期性指令时，综合控制端系统执行非周期性指令，并将执行结果返回给终端指令端系统；
所述终端指令端系统为显示界面的控制终端系统，与综合控制端系统约定通讯协议；终端指令端系统下发约定的通讯协议，综合控制端系统完成协议功能的执行，终端指令端系统将协议执行结果显示于显示界面上；
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上；
所述的终端指令端系统，基于Qt平台开发。
所述的综合控制端系统，包括非周期性指令处理模块、火炬点火控制时序模块、周期性数据下发模块：
所述的非周期性指令处理模块：接收非周期性指令，根据非周期性指令进行时序参数装订，或进行发动机传感器、阀门的检查，并将非周期性指令执行是否成功的结果返回给终端指令端系统；
所述的火炬点火控制时序模块：接收到时统信号后，开中断，按照点火之前终端指令端系统装订的时序参数，进入10ms控制周期运行模式，在时序参数点，执行周期性实时控制；
所述的周期性数据下发模块：接收到时统信号后，在10ms控制周期把也行数据进行周期性下发，并将特性数据结果返回给终端指令端系统；所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上，所述数字信号处理器为FT-Q6713J/500R，内置4个主频500MHz的内核。
所述的终端指令端系统，包括非周期性指令控制模块、实时周期性时序数据接收处理模块；
所述非周期性指令控制模块，下发时统信号前的非周期性指令指令，所述非周期性指令包括发动机传感器、阀门初始化检查和测试，装订时序参数；
所述实时周期性时序数据接收处理模块，接收综合控制端系统返回的指令执行结果和特性数据，所述指令执行结果为非周期性指令执行是否成功的结果，所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
进一步地，所述的终端指令端系统，通过配置XML文件来生成软件配置项，进行测试；在配置XML文件时，按照多级树结构设计构建；所述树结构配置，将电动发动机显控终端控制系统作为顶级菜单项，包含2个测试菜单，在每个测试菜单下，包含2个配置项测试。
所述的时统信号为持续100ms以上的直流28V高电平脉冲。
实施例2
一种火箭发动机火炬点火控制方法，包括以下步骤：
系统初始化；
综合控制端系统接收终端指令端系统下发的指令，所述指令为帧格式正确的指令；
综合控制端系统判断接收到的指令类型，所述指令类型包括时序装订指令和非周期性指令；
当接收到时序装订指令，综合控制端系统等待时统信号；当检测到时统信号时，综合控制端系统在5ms控制周期内执行周期性实时控制至控制周期结束；
当接收到非周期性指令时，综合控制端系统执行非周期性指令，并将执行结果返回给终端指令端系统；
所述终端指令端系统为显示界面的控制终端系统，与综合控制端系统约定通讯协议；终端指令端系统下发约定的通讯协议，综合控制端系统完成协议功能的执行，终端指令端系统将协议执行结果显示于显示界面上；
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上；
所述的终端指令端系统，基于Qt平台开发。
所述的综合控制端系统，包括非周期性指令处理模块、火炬点火控制时序模块、周期性数据下发模块：
所述的非周期性指令处理模块：接收非周期性指令，根据非周期性指令进行时序参数装订，或进行发动机传感器、阀门的检查，并将非周期性指令执行是否成功的结果返回给终端指令端系统；
所述的火炬点火控制时序模块：接收到时统信号后，开中断，按照点火之前终端指令端系统装订的时序参数，进入5ms控制周期运行模式，在时序参数点，执行周期性实时控制；
所述的周期性数据下发模块：接收到时统信号后，在5ms控制周期把也行数据进行周期性下发，并将特性数据结果返回给终端指令端系统；所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上，所述数字信号处理器内置6个内核。
所述的终端指令端系统，包括非周期性指令控制模块、实时周期性时序数据接收处理模块；
所述非周期性指令控制模块，下发时统信号前的非周期性指令指令，所述非周期性指令包括发动机传感器、阀门初始化检查和测试，装订时序参数；
所述实时周期性时序数据接收处理模块，接收综合控制端系统返回的指令执行结果和特性数据，所述指令执行结果为非周期性指令执行是否成功的结果，所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
所述的终端指令端系统，通过配置XML文件来生成软件配置项，进行测试；在配置XML文件时，按照多级树结构设计构建；所述树结构配置，将电动发动机显控终端控制系统作为顶级菜单项，包含3个测试菜单，在每个测试菜单下，包含4个配置项测试。
所述的时统信号为持续100ms以上的直流28V高电平脉冲。
实施例3
一种火箭发动机火炬点火控制方法，包括以下步骤：
系统初始化；
综合控制端系统接收终端指令端系统下发的指令，所述指令为帧格式正确的指令；
综合控制端系统判断接收到的指令类型，所述指令类型包括时序装订指令和非周期性指令；
当接收到时序装订指令，综合控制端系统等待时统信号；当检测到时统信号时，综合控制端系统在20ms控制周期内执行周期性实时控制至控制周期结束；
当接收到非周期性指令时，综合控制端系统执行非周期性指令，并将执行结果返回给终端指令端系统；
所述终端指令端系统为显示界面的控制终端系统，与综合控制端系统约定通讯协议；终端指令端系统下发约定的通讯协议，综合控制端系统完成协议功能的执行，终端指令端系统将协议执行结果显示于显示界面上；
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上；
所述的终端指令端系统，基于Qt平台开发。
所述的综合控制端系统，包括非周期性指令处理模块、火炬点火控制时序模块、周期性数据下发模块：
所述的非周期性指令处理模块：接收非周期性指令，根据非周期性指令进行时序参数装订，或进行发动机传感器、阀门的检查，并将非周期性指令执行是否成功的结果返回给终端指令端系统；
所述的火炬点火控制时序模块：接收到时统信号后，开中断，按照点火之前终端指令端系统装订的时序参数，进入20ms控制周期运行模式，在时序参数点，执行周期性实时控制；
所述的周期性数据下发模块：接收到时统信号后，在20ms控制周期把也行数据进行周期性下发，并将特性数据结果返回给终端指令端系统；所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上，所述数字信号处理器内置2个内核。
所述的终端指令端系统，包括非周期性指令控制模块、实时周期性时序数据接收处理模块；
所述非周期性指令控制模块，下发时统信号前的非周期性指令指令，所述非周期性指令包括发动机传感器、阀门初始化检查和测试，装订时序参数；
所述实时周期性时序数据接收处理模块，接收综合控制端系统返回的指令执行结果和特性数据，所述指令执行结果为非周期性指令执行是否成功的结果，所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
所述的终端指令端系统，通过配置XML文件来生成软件配置项，进行测试；在配置XML文件时，按照多级树结构设计构建；所述树结构配置，将电动发动机显控终端控制系统作为顶级菜单项，包含5个测试菜单，在每个测试菜单下，包含3个配置项测试。
所述的时统信号为持续100ms以上的直流28V高电平脉冲。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (10)
1.一种火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
系统初始化；
综合控制端系统接收终端指令端系统下发的指令，所述指令为帧格式正确的指令；
综合控制端系统判断接收到的指令类型，所述指令类型包括时序装订指令和非周期性指令；
当接收到时序装订指令，综合控制端系统等待时统信号；当检测到时统信号时，综合控制端系统在固定的控制周期内执行周期性实时控制至控制周期结束；
当接收到非周期性指令时，综合控制端系统执行非周期性指令，并将执行结果返回给终端指令端系统；
所述终端指令端系统为显示界面的控制终端系统，与综合控制端系统约定通讯协议；终端指令端系统下发约定的通讯协议，综合控制端系统完成协议功能的执行，终端指令端系统将协议执行结果显示于显示界面上；
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上；
所述的终端指令端系统，基于Qt平台开发。
2.根据权利要求1所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：
所述的综合控制端系统，包括非周期性指令处理模块、火炬点火控制时序模块、周期性数据下发模块：
所述的非周期性指令处理模块：接收非周期性指令，根据非周期性指令进行时序参数装订，或进行发动机传感器、阀门的检查，并将非周期性指令执行是否成功的结果返回给终端指令端系统；
所述的火炬点火控制时序模块：接收到时统信号后，开中断，按照点火之前终端指令端系统装订的时序参数，进入固定的控制周期运行模式，在时序参数点，执行周期性实时控制；
所述的周期性数据下发模块：接收到时统信号后，在固定的控制周期把时序数据进行周期性下发，并将特性数据结果返回给终端指令端系统；所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
3.根据权利要求2所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上，所述数字信号处理器内置一个以上的内核。
4.根据权利要求3所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：
所述的综合控制端系统运行于数字信号处理器上，所述数字信号处理器为FT-Q6713J/500R，内置4个主频500MHz的内核。
5.根据权利要求1所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：
所述的终端指令端系统，包括非周期性指令控制模块、实时周期性时序数据接收处理模块；
所述非周期性指令控制模块，下发时统信号前的非周期性指令，所述非周期性指令包括发动机传感器、阀门初始化检查和测试，装订时序参数；
所述实时周期性时序数据接收处理模块，接收综合控制端系统返回的指令执行结果和特性数据，所述指令执行结果为非周期性指令执行是否成功的结果，所述特性数据包括发动机泵控制器转速数据、发动机传感器状态、阀门状态、火炬状态、耗时信息。
6.根据权利要求5所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：
所述的终端指令端系统，通过配置XML文件来生成软件配置项，进行测试；在配置XML文件时，按照多级树结构设计构建；所述树结构配置，将电动发动机显控终端控制系统作为顶级菜单项，包含1个以上的测试菜单，在每个测试菜单下，包含1个以上配置项测试。
7.根据权利要求1所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：
所述的固定的控制周期为5ms-20ms。
8.根据权利要求7所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：所述的固定的控制周期为5ms-20ms。
9.根据权利要求8所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：所述的固定的控制周期为10ms。
10.根据权利要求1所述的火箭发动机火炬点火控制方法，其特征在于：所述的时统信号为持续100ms以上的直流28V高电平脉冲。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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