CN117345468B - 一种燃料贮箱压力控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃料贮箱压力控制系统及控制方法，涉及火箭电气系统技术领域，以解决现有技术中若贮箱压力变换器连接的某个传感器出现故障或者损坏，导致火箭控制系统无法接收贮箱压力的问题。该燃料贮箱压力控制系统包括贮箱压力感应组件、压力变换器、箭上测量系统以及用于箭上控制系统，压力变换器包括模拟量调理模块和模数转换模块，贮箱压力感应组件分别与模拟量调理模块和模数转换模块信号连接，模拟量调理模块与箭上测量系统信号连接，模数转换模块与箭上控制系统信号连接。该控制方法应用该控制系统。本发明提供的燃料贮箱压力控制系统及控制方法用于将贮箱压力信号直接发送给箭上控制系统，减少信号传输的中间环节，提高系统的可靠性。

Description

一种燃料贮箱压力控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及火箭电气系统技术领域，尤其涉及一种燃料贮箱压力控制系统及控制方法。

背景技术

作为液体运载火箭箭体结构的主体，推进剂贮箱作为液体容器实现推进剂的贮存、增压输送等功能。贮箱压力是液体火箭的关键测量参数，火箭控制系统需要根据当前贮箱压力控制增压电磁阀的通断，调节贮箱压力在设定的范围内，实现贮箱压力的自动控制。同时火箭测量系统也需要将贮箱压力下传至地面测试发控系统，供地面指挥人员实时监测贮箱状态。

现有技术中贮箱压力信号没有直接传送给火箭控制系统，而是通过火箭测量系统间接传送给火箭控制系统。然而，由于火箭测量系统还与箭上多个其他传感器连接，一旦某个传感器出现故障或者损坏，可能影响整个火箭测量系统的功能，导致火箭控制系统无法接收贮箱压力信号，影响正常的贮箱压力控制功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料贮箱压力控制系统及控制方法，可以将贮箱压力信号直接发送给箭上控制系统，减少了信号传输的中间环节，提高了系统的可靠性。

第一方面，本发明提供了一种燃料贮箱压力控制系统，包括：

箭上感应组件，所述箭上感应组件包括用于检测燃料贮箱压力的贮箱压力感应组件；

压力变换器，所述压力变换器包括模拟量调理模块和模数转换模块，所述贮箱压力感应组件分别与所述模拟量调理模块的数据接口和所述模数转换模块的数据接口信号连接；

用于与地面测试发控系统信号连接的箭上测量系统，所述模拟量调理模块的数据接口与所述箭上测量系统的数据接口信号连接；以及，

用于控制所述燃料贮箱压力的箭上控制系统，所述模数转换模块的数据接口与所述箭上控制系统的数据接口信号连接。

与现有技术相比，本发明提供的燃料贮箱压力控制系统，包括箭上感应组件、压力变换器、用于与地面测试发控系统信号连接的箭上测量系统以及用于控制燃料贮箱压力的箭上控制系统。其中，箭上感应组件包括贮箱压力感应组件，贮箱压力感应组件可以用来检测燃料贮箱的压力。压力变换器包括模拟量调理模块和模数转换模块，贮箱压力感应组件分别与模拟量调理模块的数据接口和模数转换模块的数据接口信号连接。因此，模拟量调理模块和模数转换模块均可以接收来自于贮箱压力感应组件监测到的贮箱压力信号。此时，由于模拟量调理模块的数据接口与所述箭上测量系统的数据接口信号连接，箭上测量系统与地面测试发控系统信号连接，因此，模拟量调理模块可以将压力信号进行转换后传输至箭上测量系统，箭上测量系统再将压力信号传输至地面测试发控系统。同时，由于模数转换模块的数据接口与箭上控制系统的数据接口信号连接，模数转换模块可以将贮箱压力信号转换为数字量，从而传输至箭上控制系统，箭上控制系统根据当前贮箱压力控制增压电磁阀的通断，调节贮箱压力在设定的范围内，实现贮箱压力的自动控制。可见，本发明实施例的燃料贮箱压力控制系统的压力变换器增加了数字量输出通道，贮箱压力信号以数字量形式直接发送给箭上控制系统，减少了信号传输的中间环节，提高了系统的可靠性，且原有的模拟量输出通道仍然与箭上测量系统连接，可以继续将贮箱压力下传至地面测试发控系统，供地面指挥人员实时监测贮箱状态。

由上可见，本发明实施例的燃料贮箱压力控制系统，可以将贮箱压力信号直接发送给箭上控制系统，减少了信号传输的中间环节，提高了系统的可靠性。

第二方面，本发明实施例提供了一种燃料贮箱压力控制方法，应用第一方面所述的燃料贮箱压力控制系统，所述方法包括：

模拟量调理模块和模数转换模块分别接收所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号；

所述模拟量调理模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上测量系统，所述模数转换模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上控制系统。

与现有技术相比，本发明提供的燃料贮箱压力控制方法的有益效果与上述第一方面所述的燃料贮箱压力控制系统的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明示例性实施例的第一种燃料贮箱压力控制系统的结构框图；

图2为本发明示例性实施例的第二种燃料贮箱压力控制系统的结构框图；

图3为本发明示例性实施例的燃料贮箱压力控制方法的流程示意图。

附图标记：

100-箭上感应组件，110-贮箱压力感应组件，120-非贮箱压力感应组件，200压力变换器，210-模拟量调理模块，220-模数转换模块，300-箭上测量系统，400-箭上控制系统，500-故障检测装置。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

作为液体运载火箭箭体结构的主体，推进剂贮箱作为液体容器实现推进剂的贮存、增压输送等功能。贮箱压力是液体火箭的关键测量参数，火箭控制系统需要根据当前贮箱压力控制增压电磁阀的通断，调节贮箱压力在设定的范围内，实现贮箱压力的自动控制。同时火箭测量系统也需要将贮箱压力下传至地面测试发控系统，供地面指挥人员实时监测贮箱状态。

现有的贮箱压力变换器将压力传感器输出的原始信号转换成火箭测量系统可以采集的0V～5V模拟电压信号，火箭按测量系统再将该电压值转换成对应的贮箱压力信号，然后通过数字接口发送给箭上控制系统，用来完成贮箱压力的自动控制。同时火箭测量系统通过箭地之间的通信线路将贮箱压力下传至地面测发控系统。

然而，由于火箭测量系统还与箭上多个其他传感器连接，一旦某个传感器出现故障或者损坏，可能影响整个火箭测量系统的功能，导致火箭控制系统无法接收贮箱压力信号，影响正常的贮箱压力控制功能。

针对上述问题，本发明实施例提供一种燃料贮箱压力控制系统及控制方法，以解决现有技术中若贮箱压力变换器连接的某个传感器出现故障或者损坏，导致火箭控制系统无法接收贮箱压力信号的问题。可以将贮箱压力信号直接发送给箭上控制系统，减少了信号传输的中间环节，提高了系统的可靠性。应理解，该燃料贮箱可以为液体火箭上的推进剂贮箱。

图1示出了本发明示例性实施例的第一种燃料贮箱压力控制系统的结构框图。如图1所示，本发明示例性实施例提供的燃料贮箱压力控制系统包括箭上感应组件100、压力变换器200、用于与地面测试发控系统信号连接的箭上测量系统300、用于控制燃料贮箱压力的箭上控制系统400。其中，箭上感应组件100包括用于检测燃料贮箱压力的贮箱压力感应组件110，压力变换器200包括模拟量调理模块210和模数转换模块220，其中，贮箱压力感应组件110分别与模拟量调理模块210的数据接口和模数转换模块220的数据接口信号连接。模拟量调理模块210的数据接口与箭上测量系统300的数据接口信号连接，模数转换模块220的数据接口与箭上控制系统400的数据接口信号连接。

应理解，上述箭上感应组件100可以为传感器，贮箱压力感应组件110可以为贮箱内的压力传感器，上述模数转换模块220可以为AD转换模块，模数转换模块220可以利用RS422或CAN等数字接口将数字量发送给箭上控制系统。

具体实施时，可以利用贮箱压力感应组件110监测燃料储箱的压力信号，然后利用模拟量调理模块210和模数转换模块220分别接收贮箱压力感应组件110监测到的压力信号。当模拟量调理模块210接收到贮箱压力感应组件110监测燃料储箱的压力信号后，将燃料储箱的压力信号进行转换后传输至箭上测量系统300。当模数转换模块220接收到贮箱压力感应组件110监测燃料储箱的压力信号后，将燃料储箱的压力信号进行转换后传输至箭上控制系统400，箭上控制系统400根据当前贮箱压力控制增压电磁阀的通断，调节贮箱压力在设定的范围内，实现贮箱压力的自动控制。

可见，本发明实施例的燃料贮箱压力控制系统的压力变换器增加了数字量输出通道，贮箱压力信号以数字量形式直接发送给箭上控制系统，减少了信号传输的中间环节，提高了系统的可靠性，且原有的模拟量输出通道仍然与箭上测量系统连接，可以继续将贮箱压力下传至地面测试发控系统，供地面指挥人员实时监测贮箱状态。

在一种可实现的方式中，图2示出了本发明示例性实施例的第二种燃料贮箱压力控制系统的结构框图。如图2所示，本发明实施例的箭上测量系统300的数据接口还可以与箭上控制系统400的数据接口信号连接。此时，也可以利用箭上测量系统300向箭上控制系统400传输燃料贮箱的模拟量电压信号。

示例性的，如图2所示，本发明示例性实施例的燃料贮箱压力控制系统还包括与箭上感应组件100信号连接的故障检测装置500，故障检测装置500的信号接口与箭上控制系统400信号连接。应理解，故障检测装置500用于检测箭上感应组件100的是否处于故障状态。

在一种可选的方式中，本发明示例性实施例的箭上感应组件100还包括非贮箱压力感应组件120。箭上控制系统400和还用于在接收到故障检测装置500发送的箭上感应组件100故障预警信息时，若基于箭上感应组件100的故障信息确定出现故障的箭上感应组件100属于非贮箱压力感应组件120，则从模数转换模块220获取燃料贮箱的压力信息。应理解，非贮箱压力感应组件120可以为贮箱外的箭上其它的压力传感器。

具体实施时，如果故障检测装置500检测到箭上感应组件100处于故障状态时，则向箭上控制系统400发送箭上感应组件100的故障预警信息。此时，根据箭上感应组件100的故障信息判断出现故障的箭上感应组件100是否属于非贮箱压力感应组件120，若属于非贮箱压力感应组件120，则箭上控制系统400从模数转换模块220获取燃料贮箱的压力信息。从而可以提高系统的可靠性，避免了一旦某个非贮箱压力感应组件120出现故障或者损坏，影响整个测量系统的功能，进而使得箭上控制系统400可以随时接收储箱压力信号，可以正常对贮箱压力进行控制。

因此，本发明示例性实施例的第二种燃料贮箱压力控制系统的压力变换器增加了数字量输出通道，在非贮箱压力感应组件120出现故障时，可以利用模数转换模块220向箭上控制系统400输送数字量信号。如果没有检测到非贮箱压力感应组件120出现故障，则可以继续利用箭上测量系统300向箭上控制系统400传输电压信号，也可以利用模数转换模块220向箭上控制系统400输送数字量信号。具体可以根据实际需要进行选择，此处不做限定。

在一种可实现的方式中，本发明示例性实施例的箭上控制系统400还用于若基于箭上感应组件100的故障信息确定出现故障的箭上感应组件100属于非贮箱压力感应组件120时，对模拟量调理模块210发送的压力信息进行错误标记。

具体实施时，可以根据上述箭上感应组件100的故障信息判断出现故障的箭上感应组件100是否属于非贮箱压力感应组件120，若属于非贮箱压力感应组件120，则可以对模拟量调理模块210发送的压力信息进行错误标记，箭上控制系统400不去接收模拟量调理模块210发送的压力信息。从而可以避免当非贮箱压力感应组件120引起箭上测量系统故障时，将错误的压力信息发送至箭上控制系统，保证了数据测量的精准性。

示例性的，本发明示例性实施例的箭上控制系统400还用于若基于箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件100属于非贮箱压力感应组件120，断开箭上控制系统400与模拟量调理模块210的通信链路。

具体实施时，如果根据箭上感应组件故障信息判断出现故障的箭上感应组件100属于非贮箱压力感应组件120时，可以断开箭上控制系统400与模拟量调理模块210的通信链路，使得箭上控制系统400不通过模拟量调理模块210进行压力转换。此时，可以利用模数转换模块220向箭上控制系统400传输数字量压力信息。

在一种可实现的方式中，图3示出了本发明示例性实施例的燃料贮箱压力控制方法的流程示意图。如图3所示，本发明实施例还提供了一种燃料贮箱压力控制方法。本发明实施例的燃料贮箱压力控制方法包括：

步骤301：模拟量调理模块和模数转换模块分别接收所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号。

示例性的，可以利用贮箱压力感应组件110监测燃料储箱的压力信号，然后利用模拟量调理模块210和模数转换模块220分别接收贮箱压力感应组件110监测到的压力信号。

步骤302：所述模拟量调理模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上测量系统，所述模数转换模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上控制系统。

示例性的，当模拟量调理模块210接收到贮箱压力感应组件110监测燃料储箱的压力信号后，将燃料储箱的压力信号进行转换后传输至箭上测量系统300。当模数转换模块220接收到贮箱压力感应组件110监测燃料储箱的压力信号后，将燃料储箱的压力信号进行转换后传输至箭上控制系统400，箭上控制系统400根据当前贮箱压力控制增压电磁阀的通断，调节贮箱压力在设定的范围内，实现贮箱压力的自动控制。

示例性的，本发明示例性实施例的模拟量调理模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上测量系统，模数转换模块将贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上控制系统，该方法还包括：模拟量调理模块将贮箱压力感应组件监测到的毫伏级电压转换为0V～5V的模拟电压信号，将0V～5V的模拟电压信号传输至箭上测量系统。数字量模块将贮箱压力感应组件监测到的毫伏级电压转换为数字量信号，将数字量信号传输至所述箭上控制系统。

在一种可实现的方式中，本发明示例性实施例的燃料贮箱压力控制方法还包括：在接收到所述故障检测装置发送的箭上感应组件故障预警信息时，若基于所述箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件属于非贮箱压力感应组件，从所述模数转换模块获取所述贮箱的压力信息。

示例性的，本发明示例性实施例的燃料贮箱压力控制方法还包括：若基于所述箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件属于非贮箱压力感应组件，对所述模拟量调理模块发送的压力信息进行错误标记，断开与所述模拟量调理模块的通信链路。

本发明实施例提供了一种燃料贮箱压力控制系统及方法，模拟量调理模块和模数转换模块均可以接收来自于贮箱压力感应组件监测到的贮箱压力信号。此时，由于模拟量调理模块的数据接口与所述箭上测量系统的数据接口信号连接，箭上测量系统与地面测试发控系统信号连接，因此，模拟量调理模块可以将压力信号进行转换后传输至箭上测量系统，箭上测量系统再将压力信号传输至地面测试发控系统。同时，由于模数转换模块的数据接口与箭上控制系统的数据接口信号连接，模数转换模块可以将贮箱压力信号转换为数字量，从而传输至箭上控制系统，箭上控制系统根据当前贮箱压力控制增压电磁阀的通断，调节贮箱压力在设定的范围内，实现贮箱压力的自动控制。可见，本发明实施例的燃料贮箱压力控制系统的压力变换器增加了数字量输出通道，贮箱压力信号以数字量形式直接发送给箭上控制系统，减少了信号传输的中间环节，提高了系统的可靠性，且原有的模拟量输出通道仍然与箭上测量系统连接，可以继续将贮箱压力下传至地面测试发控系统，供地面指挥人员实时监测贮箱状态。

在此基础上，本发明实施例的压力变换器包含两套独立的处理模块，其中模拟量调理模块将贮箱压力传感器输出的毫伏级电压转换成与测量系统匹配的0V～5V模拟电压，AD转换模块将储箱压力传感器输出的毫伏级电压转换成数字量，并通过数字接口直接发送给箭上控制系统。压力变换器的两套处理模块采用并行独立工作的模式，与原有设计相比增加了与箭上控制系统直接通信的能力，虽然增加了产品复杂度，但是没有改变原有变换器的可靠性。通过对压力变换器的改进，使贮箱压力信号可以直接传送给箭上控制系统，减少了中间传输节点的数量，提高了整个储箱压力控制系统的可靠性。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明的意图包括这些改动和变型在内。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃料贮箱压力控制系统，其特征在于，包括：

箭上感应组件，所述箭上感应组件包括用于检测燃料贮箱压力的贮箱压力感应组件；

压力变换器，所述压力变换器包括模拟量调理模块和模数转换模块，所述贮箱压力感应组件分别与所述模拟量调理模块的数据接口和所述模数转换模块的数据接口信号连接；

用于与地面测试发控系统信号连接的箭上测量系统，所述模拟量调理模块的数据接口与所述箭上测量系统的数据接口信号连接；以及，

用于控制所述燃料贮箱压力的箭上控制系统，所述模数转换模块的数据接口与所述箭上控制系统的数据接口信号连接。

2.根据权利要求1所述的燃料贮箱压力控制系统，其特征在于，所述箭上测量系统的数据接口与所述箭上控制系统的数据接口信号连接。

3.根据权利要求2所述的燃料贮箱压力控制系统，其特征在于，所述燃料贮箱压力控制系统还包括：与所述箭上感应组件信号连接的故障检测装置，所述故障检测装置的信号接口与所述箭上控制系统信号连接。

4.根据权利要求3所述的燃料贮箱压力控制系统，其特征在于，所述箭上感应组件还包括非贮箱压力感应组件，所述箭上控制系统用于在接收到所述故障检测装置发送的箭上感应组件故障信息时，若基于所述箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件属于非贮箱压力感应组件，从所述模数转换模块获取所述贮箱的压力信息。

5.根据权利要求4所述的燃料贮箱压力控制系统，其特征在于，所述箭上控制系统还用于若基于所述箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件属于非贮箱压力感应组件，对所述模拟量调理模块发送的压力信息进行错误标记。

6.根据权利要求4所述的燃料贮箱压力控制系统，其特征在于，所述箭上控制系统还用于若基于所述箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件属于非贮箱压力感应组件，断开与所述模拟量调理模块的通信链路。

7.一种燃料贮箱压力控制方法，其特征在于，应用权利要求1~6任一项所述的燃料贮箱压力控制系统，所述方法包括：

模拟量调理模块和模数转换模块分别接收所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号；

所述模拟量调理模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上测量系统，所述模数转换模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上控制系统。

8.根据权利要求7所述的燃料贮箱压力控制方法，其特征在于，所述模拟量调理模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上测量系统，所述模数转换模块将所述贮箱压力感应组件监测到的压力信号进行转换后传输至箭上控制系统，包括：

所述模拟量调理模块将所述贮箱压力感应组件监测到的毫伏级电压转换为0V～5V的模拟电压信号，将所述0V～5V的模拟电压信号传输至所述箭上测量系统；

所述模数转换模块将所述贮箱压力感应组件监测到的毫伏级电压转换为数字量信号，将所述数字量信号传输至所述箭上控制系统。

9.根据权利要求8所述的燃料贮箱压力控制方法，其特征在于，所述燃料贮箱压力控制系统还包括：与箭上感应组件信号连接的故障检测装置，所述箭上感应组件还包括非贮箱压力感应组件，所述方法还包括：

在接收到所述故障检测装置发送的箭上感应组件故障信息时，若基于所述箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件属于非贮箱压力感应组件，从所述模数转换模块获取所述贮箱的压力信息。

10.根据权利要求9所述的燃料贮箱压力控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

若基于所述箭上感应组件故障信息确定出现故障的箭上感应组件属于非贮箱压力感应组件，对所述模拟量调理模块发送的压力信息进行错误标记，断开与所述模拟量调理模块的通信链路。