RU109880U1

RU109880U1 - AUTOMATED COMPLEX OF CHECKING THE STATE AND FUNCTIONING OF ON-BOARD MEANS OF CONTROL SYSTEMS OF ROCKET-CARRIER BLOCKS

Info

Publication number: RU109880U1
Application number: RU2011125720/08U
Authority: RU
Inventors: Олег Анатольевич Волнухин; Вадим Александрович Лисейкин; Валерий Вячеславович Милютин; Игорь Александрович Тожокин
Original assignee: Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности"
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2011-10-27

Abstract

Автоматизированный комплекс проверки состояния и функционирования бортовых средств систем управления ракет-носителей, содержащий управляемый персональным компьютером системный контроллер, выход которого образует системную шину, к которой подключены модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов и модуль сопряжения с дублированным интерфейсом последовательного типа, отличающийся тем, что в его состав введены подключенные к системной шине трехканальный адаптер связи с троированной периферийной частью бортовой системы управления и стендовый контроллер управления, выполняющий функции бортовой цифровой вычислительной машины, к каналу ввода-вывода которого подключены модули сопряжения с бортовой автоматикой ракеты-носителя. An automated complex for checking the status and functioning of onboard means of control systems of launch vehicles, containing a system controller controlled by a personal computer, the output of which forms a system bus, to which I / O modules of discrete and analog signals are connected, and a interface module with a duplicated serial interface, characterized in that that it included a three-channel communication adapter connected to the system bus with a troined peripheral part of the onboard control system a bench control controller that performs the functions of an on-board digital computer, the I / O channel of which is connected to the interface modules with the onboard automation of the launch vehicle.

Description

Полезная модель относится к области систем управления для испытаний сложных изделий ракетно-космической техники (РКТ).The utility model relates to the field of control systems for testing complex products of rocket and space technology (RKT).

При подготовке стендовых испытаний таких сложных изделий РКТ, как например, блоки ракет-носителей (РН) обязательной операцией перед установкой изделия на стенд является проверка пневматических, гидравлических и электрических бортовых систем. По сути эта операция, называемая обычно входным контролем, является после сборки блока РН на заводе-изготовителе первой проверкой взаимодействия систем этого блока. Для этого создаются специальные сооружения, называемые технической позицией или монтажно-испытательным корпусом (МИК), оснащенные системами подачи газов различного давления, маслостанциями для отработки электрогидросистем поворота камер сгорания, контрольно-проверочной аппаратурой. Эти проверки проводятся на «сухом» изделии (без заправки баков компонентами топлив), но программа проверок составляется с учетом максимально приближенной к работе изделия на стенде имитацией функционирования элементов изделия (датчиков, исполнительных органов). От полноты этих проверок зависит значение вероятности возврата изделия со стенда для устранения замечаний, выявленных при комплексных работах с изделием на стенде. Снятие изделия со стенда и его доработка на заводе или в МИК является дорогостоящей операцией и потерей порой драгоценного времени.When preparing bench tests for such complex RCT products, such as launch vehicle blocks (LV), a mandatory operation before installing the product on the stand is to check the pneumatic, hydraulic and electrical on-board systems. In fact, this operation, usually referred to as input control, is the first test of the interaction of the systems of this block after assembly of the LV block at the factory. To do this, special facilities are being created, called the technical position or the assembly and test building (MIC), equipped with gas supply systems of various pressures, oil stations for working out the electrohydrosystems for turning the combustion chambers, and test equipment. These checks are carried out on a “dry” product (without refueling the tanks with fuel components), but the test program is compiled taking into account the imitation of the functioning of the product elements (sensors, actuators) as close as possible to the operation of the product at the stand. From the completeness of these checks depends on the probability of the product returning from the stand to eliminate the comments identified during complex work with the product on the stand. Removing the product from the stand and finalizing it at the factory or in the MIC is an expensive operation and sometimes the loss of valuable time.

Одной из ответственных задач при этих проверках, является проверка бортовых средств штатных (летных) систем управления РН. К этим средствам относятся первичные измерительные преобразователи, входящие в контуры управления, исполнительные органы (электропневмоклапаны, электроприводы, в качестве которых могут быть реверсивные двигатели постоянного тока, шаговые двигатели, двухмоторные приводы с муфтами), штатные приборы для реализации связи с датчиками уровня в баках, аварийной защиты, с рулевыми машинами перемещения камер сгорания. Особенностью современных подходов к отработке ракет-носителей является участие при этом в максимальной степени средств бортовых систем управления. Практически это выражается в том, что при испытаниях блоков РН функции бортовой цифровой вычислительной машины должны выполняться стендовыми средствами, а периферийная часть систем управления РН проходит испытания в составе стендового изделия, одновременно обеспечивая функционирование пневматических и гидравлических систем изделия. Использование стендового вычислительного и управляющего оборудования связано со значительным отличием задач стендовых и летных испытаний. В свою очередь с этим связана уникальность программного обеспечения стендовой системы управления изделием при испытаниях РН на стенде.One of the crucial tasks in these inspections is to verify the on-board facilities of the standard (flight) LV control systems. These tools include primary measuring transducers included in control circuits, executive bodies (electro-pneumatic valves, electric drives, which can be reversible DC motors, stepper motors, twin-motor drives with couplings), standard devices for communicating with level sensors in tanks, emergency protection, with steering machines moving combustion chambers. A feature of modern approaches to the development of launch vehicles is the participation in this to the maximum extent of on-board control systems. In practice, this is expressed in the fact that when testing LV blocks, the functions of the on-board digital computer must be performed by bench means, and the peripheral part of the LV control systems is tested as part of the bench product, while ensuring the functioning of the pneumatic and hydraulic systems of the product. The use of bench computing and control equipment is associated with a significant difference in the tasks of bench and flight tests. In turn, this is associated with the uniqueness of the software of the bench product management system during the test of the LV on the bench.

Актуальность проверки состояния и функционирования бортовых средств систем управления РН связана, как и указано выше, в первую очередь с тем, что отдельные подсистемы бортовой системы, включая бортовую кабельную сеть, проверяются после изготовления при подготовке холодных и огневых испытаний блоков РН в комплексе.The relevance of checking the status and functioning of onboard facilities of LV control systems is connected, as indicated above, primarily with the fact that individual subsystems of the onboard system, including the onboard cable network, are checked after manufacturing in preparation for cold and fire tests of the LV units.

Известны автоматизированные испытательные комплексы для проверки бортовых электрических систем указанного типа, например, «АИК Тест-2402» разработки холдинга «Информтест» (Каталог продукции холдинга «Информтест»: «Контрольно-измерительное оборудование в VXI и LXI стандартах», 2011 г.).Automated test complexes for checking on-board electrical systems of the indicated type are known, for example, AIK Test-2402 developed by Informtest holding (Informtest holding product catalog: Control and measuring equipment in VXI and LXI standards, 2011).

Этот автоматизированный испытательный комплекс содержит управляемый персональным компьютером системный контроллер, выход которого образует системную шину, к которой подключены модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов и модуль сопряжения с дублированным интерфейсом последовательного типа.This automated test complex contains a system controller controlled by a personal computer, the output of which forms a system bus, to which I / O modules of discrete and analog signals and a pairing module with a duplicated serial interface are connected.

В данном комплексе системная шина выполнена в стандарте VXI, интерфейс последовательного типа - в стандарте MIL STD-1553 В для связи с устройствами объекта контроля.In this complex, the system bus is made in the VXI standard, the serial interface is in the MIL STD-1553 V standard for communication with the devices of the monitoring object.

С помощью модулей вывода на объект контроля подаются тестовые электрические сигналы необходимого уровня тока и напряжения в требуемой последовательности, задаваемой системным контроллером. Тестовые сигналы могут быть двух типов. Первый - это сигналы включения исполнительных органов. Второй - сигналы для оценки характеристик электрических цепей объекта контроля.Using output modules, test electrical signals of the required current and voltage levels are supplied to the control object in the required sequence specified by the system controller. Test signals can be of two types. The first is the inclusion signals of executive bodies. The second - signals for evaluating the characteristics of the electrical circuits of the control object.

Модули ввода служат для измерения параметров электрических цепей объекта контроля, выходных дискретных и аналоговых сигналов первичных измерительных преобразователей, входящих в состав объекта контроля.Input modules are used to measure the parameters of the electrical circuits of the control object, output discrete and analog signals of the primary measuring transducers that are part of the control object.

Из состава модулей этого комплекса видно, что в нем не ставится задача сопряжения с резервированной (троированной) штатной системой управления, обеспечения идентичности сигналов и команд, подаваемых на объект, с аналогичными сигналами и командами, циркулирующими в штатной системе управления. В связи с этим известный комплекс не позволяет обнаружить все неисправности в схемах бортовых систем управления. Кроме того к недостатку данного комплекса также относится отсутствие задачи отработки сопряжения периферийных бортовых приборов управления со стендовой системой управления. В результате отработка этого сопряжения проводится непосредственно с установленным на стенде изделием, что при выявлении замечаний к этому сопряжению приводит к задержкам испытаний и экономическому ущербу.From the composition of the modules of this complex it is clear that it does not set the task of interfacing with a redundant (tripled) full-time control system, ensuring the identity of signals and commands supplied to the object, with similar signals and commands circulating in a standard control system. In this regard, the known complex does not allow to detect all malfunctions in the circuits of onboard control systems. In addition to the disadvantage of this complex also relates to the lack of the task of working out the pairing of peripheral on-board control devices with a bench control system. As a result, the development of this pairing is carried out directly with the product installed on the stand, which, when revealing comments on this pairing, leads to test delays and economic damage.

Техническая задача, решаемая данной полезной моделью, заключается в повышении качества и сокращении сроков проверки функционирования бортовых средств и экономичности подготовки блоков РН к испытаниям на стенде.The technical problem solved by this utility model is to improve the quality and reduce the time required to verify the operation of on-board facilities and the cost-effectiveness of preparing LV units for testing at the test bench.

Это достигается тем, что в известный автоматизированный комплекс проверки состояния и функционирования бортовых средств систем управления блоков ракет-носителей, содержащий управляемый персональным компьютером системный контроллер, выход которого образует системную шину, к которой подключены модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов и модуль сопряжения с дублированным интерфейсом последовательного типа, согласно полезной модели введены, подключенные к системной шине, трехканальный адаптер связи с троированной периферийной частью бортовой системой управления и стендовый контроллер управления, выполняющий функции бортовой вычислительной машины, к каналу ввода-вывода которого подключены модули сопряжения с бортовой автоматикой ракеты-носителя.This is achieved by the fact that in the well-known automated system for checking the condition and functioning of onboard means of control systems of launch vehicle blocks, containing a personal computer-controlled system controller, the output of which forms a system bus, to which input / output modules of discrete and analog signals and an interface module with a redundant serial interface, according to a utility model, a three-channel communication adapter with a troirovanny peripheral connected to the system bus is introduced part of the onboard control system and a bench control controller that performs the functions of an onboard computer, the input / output channel of which is connected to the interface modules with the onboard automation of the launch vehicle.

На чертеже представлена структурная схема автоматизированного комплекса проверки состояния и функционирования бортовых средств системы управления блоков ракет-носителей.The drawing shows a structural diagram of an automated complex for checking the condition and functioning of on-board facilities of the control system of launch vehicle blocks.

Комплекс содержит системный контроллер 1, выполняющий через системную шину 2 функции вычисления и координации работы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов 3-1, …, 3-N и модуля сопряжения с дублированным интерфейсом последовательного типа 4, а также стендового контроллера управления 5 и трехканального адаптера связи с периферийной частью троированной бортовой системы управления 6. К каналу ввода-вывода стендового контроллера управления 5 подключены модули сопряжения с бортовой автоматикой ракет-носителей 7-1, …, 7-К. Персональный компьютер 8 является автоматизированным рабочим местом оператора.The complex contains a system controller 1 that performs, through the system bus 2, the functions of calculating and coordinating the operation of I / O modules of discrete and analog signals 3-1, ..., 3-N and a module for interfacing with a duplicated serial interface 4, as well as a bench control controller 5 a three-channel communication adapter with the peripheral part of the triple on-board control system 6. To the input / output channel of the stand-by control controller 5 are connected interface modules with the onboard automation of the launch vehicles 7-1, ..., 7-K. Personal computer 8 is an automated workstation of the operator.

Автоматизированный комплекс работает следующим образом. В исходном состоянии комплекса оператором с помощью персонального компьютера 8 в системный контроллер 1 и в стендовый контроллер управления 5 загружена программа тестирования периферии бортовой части системы управления изделия.Automated complex works as follows. In the initial state of the complex, the operator, using a personal computer 8, loaded into the system controller 1 and in the stand control controller 5 a test program for the periphery of the onboard part of the product control system was loaded.

Затем по командам оператора с персонального компьютера 1 реализуются контрольные тесты. Рассмотрим три из них, характеризующих работу модулей известного комплекса и дополнительных модулей.Then, according to the operator’s commands from the personal computer 1, control tests are implemented. Consider three of them, characterizing the operation of the modules of the well-known complex and additional modules.

Первый пример - это измерение сопротивления между разобщенными электрическими цепями кабельной сети изделия. По командам системного контроллера 1 в одном из модулей 3-1, …, 3-N включаются поочередно бесконтактные реле, подключающие попарно разобщенные цепи к входу модуля измерения сопротивления из того же состава модулей 3-1, …, 3-N. Эти значения переводятся в физические значения и запоминаются в системном контроллере 1. Результаты работы теста передаются в персональный компьютер 8, где отображаются в удобной для оператора форме.The first example is the measurement of resistance between disconnected electrical circuits of a cable network of a product. According to the instructions of the system controller 1, in one of the modules 3-1, ..., 3-N, contactless relays are switched on alternately, connecting pairwise disconnected circuits to the input of the resistance measurement module from the same composition of modules 3-1, ..., 3-N. These values are translated into physical values and stored in the system controller 1. The test results are transmitted to a personal computer 8, where they are displayed in a form convenient for the operator.

Второй пример - это проверка тракта регулирования тяги ракетного двигателя, входящего в состав РН. Привод регулятора тяги, датчик давления в камере ракетного двигателя и датчик угла поворота привода подключены через модули сопряжения с бортовой автоматикой 7-1, …, 7-К к стендовому контроллеру управления 5, реализующему при этих проверках, как и при огневых испытаниях РН алгоритм поддержания и изменения по заданию тяги ракетного двигателя. При этом алгоритм регулирования тяги по углу поворота привода регулятора проверяется в полном объеме. Алгоритм регулирования тяги по датчику давления проверяется с помощью программной или схемной имитации давления в камере сгорания ракетного двигателя через модули сопряжения с бортовой автоматикой 7-1, …, 7-К.The second example is a test of the thrust control path of a rocket engine, which is part of the launch vehicle. The thrust regulator drive, the pressure sensor in the rocket engine chamber and the angle of rotation of the actuator are connected via interface modules with on-board automation 7-1, ..., 7-K to the bench control controller 5, which implements the maintenance algorithm during these tests, as well as during the fire tests and changes to the thrust of the rocket engine. In this case, the traction control algorithm for the angle of rotation of the drive of the regulator is checked in full. The thrust control algorithm for the pressure sensor is checked using software or circuit simulation of the pressure in the combustion chamber of a rocket engine through the interface modules with on-board automation 7-1, ..., 7-K.

Третий пример - это проверка рулевого тракта поворота камер сгорания ракетного двигателя. В этот тракт входит троированный штатный бортовой прибор с последовательными цифровыми интерфейсами в каналах резервирования. На выходе этого прибора должен формироваться аналоговый (токовый синусоидальный) сигнал на гидропривод поворота камер сгорания с частотой до 25 Гц и амплитудой до 50 мА. Генерация последовательных кодов для передачи в бортовые интерфейсы обеспечивается адаптером связи с интерфейсом троированной бортовой системы управления 6.The third example is checking the steering path of the rotation of the combustion chambers of a rocket engine. This path includes a triple-staffed on-board unit with serial digital interfaces in the backup channels. At the output of this device, an analog (current sinusoidal) signal must be generated to the hydraulic drive to rotate the combustion chambers with a frequency of up to 25 Hz and an amplitude of up to 50 mA. The generation of serial codes for transmission to the airborne interfaces is provided by the communication adapter with the interface of the onboard control system 6.

Обычно в процессе этих проверок на гидропривод подается серия синусоидальных токов с разной частотой и с разной амплитудой в указанном диапазоне. Контроль поворота осуществляется по датчику угла поворота камер сгорания, подключенному к стендовому контроллеру управления 5 через один из модулей сопряжения с бортовой автоматикой 7-1, …, 7-К. Целью данных проверок является оценка правильности функционирования бортового прибора, в том числе выполнения операции мажоритирования аналоговых сигналов, а также оценка достаточности производительности стендового контроллера управления 4 для формирования частотного сигнала до 25 Гц. Проверка мажоритирования в троированных бортовых схемах проводится по исходным данным разработчика штатной системы управления. В ходе проверок на приборы подаются команды по троированной кодовой линии связи и возвращаются данные, которые формируются в контрольные массивы и сравниваются с заданными массивами. Эти тесты позволяют также сделать первую приближенную оценку амплитудно-фазочастотных характеристик тракта поворота камер сгорания, являющейся одной из задач огневых испытаний РН.Typically, in the process of these checks, a series of sinusoidal currents with different frequencies and with different amplitudes in the specified range are supplied to the hydraulic drive. Turn control is carried out by the angle of rotation of the combustion chambers connected to the bench control controller 5 through one of the interface modules with on-board automation 7-1, ..., 7-K. The purpose of these checks is to evaluate the correct functioning of the on-board device, including the operation of majorizing analog signals, as well as to evaluate the adequacy of the performance of the bench control controller 4 for generating a frequency signal up to 25 Hz. Verification of majorization in triple on-board circuits is carried out according to the source data of the developer of a standard control system. During the checks, the devices are given commands via a triple code line of communication and data is returned, which are generated in the control arrays and compared with the given arrays. These tests also make it possible to make the first approximate estimate of the amplitude-phase-frequency characteristics of the rotation path of the combustion chambers, which is one of the tasks of fire tests of the LV.

Из описания тестов этих трех примеров видно, что по первому из них они могут быть выполнены как в известном, так и в предлагаемом автоматизированных комплексах, а тесты второго и третьего примеров - только в предлагаемом.From the description of the tests of these three examples, it can be seen that according to the first of them they can be performed both in the known and in the proposed automated complexes, and the tests of the second and third examples only in the proposed one.

Повышение качества и экономичности испытаний обеспечиваются более полной проверкой бортовой системы управления перед установкой РН на стенд, упреждающей проверкой интерфейса между стендовой и бортовой системами управления.Improving the quality and cost-effectiveness of tests is provided by a more complete check of the onboard control system before installing the LV on the stand, by proactively checking the interface between the stand and onboard control systems.

Claims

An automated complex for checking the status and functioning of onboard means of control systems of launch vehicles, containing a system controller controlled by a personal computer, the output of which forms a system bus, to which I / O modules of discrete and analog signals are connected, and a interface module with a duplicated serial interface, characterized in that that it included a three-channel communication adapter connected to the system bus with a troined peripheral part of the onboard control system a bench control controller that performs the functions of an on-board digital computer, the I / O channel of which is connected to the interface modules with the onboard automation of the launch vehicle.