专利名称：一种舵系统动态测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种舵系统动态测试装置。
背景技术：
舵系统是导弹飞行控制系统中的重要组成部分，是导弹控制系统的执行机构，通过驱动舵面偏转，使导弹产生控制力或控制力矩，从而稳定导弹飞行状态或改变飞行状态。 舵系统通常由舵机、综合放大器、舵面、反馈装置、比较装置组成，首先比较装置接收外部的控制信号，与反馈装置反馈回来的反馈信号进行比较，当两个信号不等时，则把两者的差值送给综合放大器，由综合放大器控制舵机偏转，从而控制外部操纵部件动作。传统的舵系统测试方法多以静态性能参数测试为主，难以对各种瞬态异常现象做出及时准确的判定，舵系统的动态性能直接关系到导弹飞行的稳定性与调节的快速性。舵系统的动态性能测试指标主要有过渡过程、灵敏度、超调量以及弹道轨迹仿真等。对于过渡过程、灵敏度和超调量测试，测试流程明确，激励信号类型简单，通过现有的软硬件资源可以实现。而弹道轨迹仿真的激励信号则一般无规律，且该激励信号要求能够严格按照导弹飞行时的状态和控制时序来控制，现有的资源很难保证实时性，且计算机占用资源比较高。 传统的验证该性能方法都要用实际飞行试验来进行，成本高，且费时、费力。因此急需开发一种能够按照以往实际飞行试验中的实测数据，真实的生成相应的弹道轨迹曲线的舵系统控制信号装置，实现用地面模拟试验代替飞行试验。对舵系统进行动态性能检测，进而利用仿真动态过渡过程检测信息对控制模型进行辨识与仿真，将是舵系统综合性能分析、设计和动态性能评估、验证的有效手段。

实用新型内容本实用新型的技术解决问题是针对现有技术的不足，提供了一种舵系统动态测试装置。采用本实用新型可以用于地面模拟飞行状态试验，解决了在实验室条件下无法验证舵系统在真实弹道轨迹曲线控制情况下的动态运行状况和性能测试的问题。本实用新型的技术解决方案是一种舵系统动态测试装置，用于产生控制舵系统工作的控制信号，包括信号生成模块、控制模块和执行模块。所述信号生成模块根据输入的信号参数，产生解析信号并输出到控制模块；所述信号参数为直流信号的幅度、或交流信号的幅度和频率、或用于生成弹道轨迹曲线信号的弹道轨迹曲线；所述控制模块根据输入的解析信号产生测试信号，输出并存储于寄存器；所述执行模块将存储于寄存器中的测试信号进行数模转换和滤波后从多路输出。所述信号生成模块包括解析模块、滤波模块和SDRAM，所述解析模块接收输入的信号参数，将生成的直流信号或交流信号输出到SDRAM 中，或将生成的弹道轨迹曲线信号输出到滤波模块；[0012]所述滤波模块将弹道轨迹曲线信号滤波后输出到SDRAM ；所述SDRAM将输入的直流信号、交流信号或弹道轨迹曲线信号缓存后作为解析信号输出。所述控制模块包括接口时序模块、数据缓冲区和补偿模块，所述接口时序模块根据解析信号时序接收输入的解析信号，并输出到数据缓冲区中；所述补偿模块将对数据缓冲区中的解析信号补偿后获得生成测试信号输出。所述执行模块包括多个D/A转换模块和多个与D/A转换模块一一对应的滤波模块，多个所述的D/A转换模块将寄存器中的测试信号转换为模拟测试信号后，输出到滤波模块；多个所述的滤波模块将对应的D/A转换模块输出的模拟测试信号经RC滤波后输
出ο本实用新型与现有技术相比具有如下优点(1)本实用新型所述装置实时性好、定时精度高。传统的实验测试通过计算机软件来控制测试信号的输出，当弹道曲线的两个控制信号之间的时间间隔小于3ms时，计算机很难保证按照该时间输出控制信号且定时精度不高。本实用新型根据输入信号参数产生用于控制舵系统的测试信号，在输出前进行缓存，根据实际的测试需要进行输出，因此具体较高的实时性，例如在本实用新型实施例中采用2MHz的晶体震荡器，时间误差不大于 0. OOlms,能够满足严格按照外部输入信号的时间输出控制信号的要求。(2)可以有效节省计算机系统资源，使用本实用新型所述装置，可以将产生测试信号的流程固化到独立的硬件上，不占用计算机的系统资源，再获得输入信号参数后可以自动根据流程产生测试信号，不再需要计算机系统实时控制。(3)采用本实用新型可以同时输出一路或多路测试信号，最多可达6路测试信号的输出。通常一套舵系统为4只舵机，最多为6只，因此可以满足能够满足最大需求。(4)本实用新型根据输入信号参数可以产生包括直流、交流和根据实际弹道轨迹产生的弹道轨迹曲线在内的三种不同类型的测试信号，测试信号的输出类型丰富。(5)本实用新型在对弹道轨迹曲线测试信号输出前，根据舵系统的实际工作能力和产生的弹道轨迹曲线测试信号，可对测试信号进行多种形式的滤波，满足了测试要求的同时，也保证了测试的安全性，不会对被测的舵系统造成伤害。

图1为本实用新型示意图；图2为本实用新型流程图。
具体实施方式
下面就结合附图对本实用新型做进一步介绍。如图1所示，为本实用新型示意图，包括信号生成模块、控制模块和执行模块。各模块根据输入的信号参数和测试的要求利用产生的测试信号控制舵系统工作，对舵系统进行动态测试。如图2所示为本实用新型流程图，首先针对本实用新型的各个模块间的相互工作流程，并结合图2所示的流程图对本实用新型的原理进行介绍。(1)计算机根据产生用于确定测试信号的输入信号参数。本实用新型测试信号可以分为直流信号、交流信号和弹道轨迹曲线信号。对于直流信号，输入信号参数为信号的幅度；对于交流信号，输入信号参数为信号的幅度和频率；对于弹道轨迹曲线信号，计算机根据导弹飞行时的实际弹道轨迹，产生输入信号参数。(2)根据计算机产生的输入信号参数，构造解析信号。构造的解析信号类型与测试信号类型相对应，包括直流信号、交流信号和弹道轨迹曲线信号。(3)若解析信号为直流信号或交流信号，则因为该信号为测试装置内部产生，不会被环境所干扰，只需对其进行补偿即可，不需进行滤波。若解析信号为弹道轨迹曲线信号， 则外部输入信号由于导弹在飞行过程中受到环境干扰导致控制信号上叠加了一定的杂波信号或者用户想考察舵系统某一方面的性能指标，需要进行滤波。对于不同型号的舵系统所需要的控制信号最大幅值不同，可能是8V、IOV或12V， 如果超过最大值，则可能会对舵系统造成损坏，因此如果弹道轨迹曲线信号有超过被测舵系统控制信号最大幅值的时候，就要对该轨迹曲线进行限幅滤波；由于舵系统的响应速度比较慢，所以对信号的突然大幅度的变化不能及时响应且可能对舵系统内的电机造成损伤，因此当外部信号波形有幅度较大变化时应对其进行消抖滤波；舵系统是一个低频响应系统，对于高频信号无法及时响应，所以当弹道轨迹波形曲线频率高于被测舵系统所能响应的最高频率时，应对该曲线信号进行低通滤波处理；当用户想要测试舵系在某段频率区间的性能指标时可以采用带通滤波方式对弹道轨迹曲线信号进行滤波；如果用户想测试舵系统在高频控制信号下的工作状态时，则需要对外部信号进行高通滤波。完成步骤(3)的处理后，解析信号将作为测试信号转入步骤(4)。(4)在步骤中，需要对测试信号进行补偿。具体的补偿方法如下可采用y = ax+b形式的一阶模型或y = ax2+bx+c形式的二阶模型进行补偿，以满足控制信号输出精度满足设计要求。具体采用哪种模型进行补偿，取决于D/A芯片的线性度。其中表达式里的 y是输出给执行模块控制D/A输出用的，χ为步骤C3)处理后的解析信号，而a、b、c则是用户根据D/A芯片的线性度好坏拟合出来的系数。(5)补偿后的测试信号将被进行缓存，将测试信号进行数模转换和滤波后，根据实际的测试要求将测试信号从一路或多路输出。根据上述方法，本实用新型在具体实现时，采用硬件和VHDL语言编程相结合的方式将对测试信号生成和输出的整个流程进行固化。从而可在接收到计算机输出输入信号参数后，自主的完成对测试信号的输出，实现对舵系统的动态性能指标的测试。如图1所示，所述信号生成模块完成上述步骤(1) (3)的操作，其中，信号生成模块又包括解析模块、滤波模块和SDRAM。其中，解析模块完成对输入信号参数的解析生成解析信号，即结合输入信号的参数生成对应的信号。滤波模块根据解析信号的类型，是否对解析信号进行滤波。若解析信号为弹道轨迹曲线信号，则滤波模块对弹道轨迹曲线信号的解析信号进行如上所述的滤波后，再输出到SDRAM中进行缓存；否则直接将解析信号输出到SDRAM中进行缓存。在信号生成模块中，由SDRAM将存储的解析信号作为测试信号输出。
5[0040]所述控制模块完成上述步骤(4)的操作。在控制模块中，包括接口时序模块、数据缓冲区和补偿模块。接口时序模块根据测试信号的频率和SDRAM的输入时序进行接口时序的配置，计算出某一时刻执行模块应输出的控制信号幅值大小，以便执行模块输出控制信号。解析信号经接口时序模块后输入并存储到数据缓冲区中。然后，由补偿模块完成对测试信号的补偿，补偿方法如上所述。经补偿后的信号输出到寄存器中缓存。所述执行模块完成上述步骤(5)的操作，执行模块包括多个D/A转换模块和滤波模块。用户可根据实际的实用情况同时输出相同幅值的信号波形，也可以同时输出不同幅值信号的波形，亦或分时输出相同或不同幅值的信号波形。执行模块控制6路D/A转换模块输出直流信号、交流信号或弹道轨迹信号，信号经过滤波模块进行RC滤波(R= 100 Ω，C =0. luF，主要滤去工频干扰)处理后作为驱动舵系统的控制信号输出，进而实现模拟弹道轨迹曲线的工作。本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
权利要求1.一种舵系统动态测试装置，用于产生控制舵系统工作的控制信号，其特征在于包括信号生成模块、控制模块和执行模块；所述信号生成模块根据输入的信号参数，产生解析信号并输出到控制模块；所述信号参数为直流信号的幅度、或交流信号的幅度和频率、或用于生成弹道轨迹曲线信号的弹道轨迹曲线；所述控制模块根据输入的解析信号产生测试信号，输出并存储于寄存器； 所述执行模块将存储于寄存器中的测试信号进行数模转换和滤波后从多路输出。
2.根据权利要求1所述的一种舵系统动态测试装置，其特征在于所述信号生成模块包括解析模块、滤波模块和SDRAM ；所述解析模块接收输入的信号参数，将生成的直流信号或交流信号输出到SDRAM中， 或将生成的弹道轨迹曲线信号输出到滤波模块；所述滤波模块将弹道轨迹曲线信号滤波后输出到SDRAM ；所述SDRAM将输入的直流信号、交流信号或弹道轨迹曲线信号缓存后作为解析信号输出ο
3.根据权利要求1所述的一种舵系统动态测试装置，其特征在于所述控制模块包括接口时序模块、数据缓冲区和补偿模块，所述接口时序模块根据解析信号时序接收输入的解析信号，并输出到数据缓冲区中； 所述补偿模块将对数据缓冲区中的解析信号补偿后获得生成测试信号输出。
4.根据权利要求1所述的一种舵系统动态测试装置，其特征在于所述执行模块包括多个D/A转换模块和多个与D/A转换模块一一对应的滤波模块；多个所述的D/A转换模块将寄存器中的测试信号转换为模拟测试信号后，输出到滤波模块；多个所述的滤波模块将对应的D/A转换模块输出的模拟测试信号经RC滤波后输出。
专利摘要本实用新型公开了一种舵系统动态测试装置，用于产生控制舵系统工作控制信号，包括信号生成模块、控制模块和执行模块。所述信号生成模块包括解析模块、滤波模块和SDRAM；所述控制模块包括接口时序模块、数据缓冲区和补偿模块；所述执行模块包括多个D/A转换模块和滤波模块。采用本实用新型可以用于地面模拟飞行状态试验，解决了在实验室条件下无法验证舵系统在真实弹道轨迹曲线控制情况下的动态运行状况和性能测试的问题。
文档编号G01R31/00GK202204892SQ20112035666
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者于江海, 冯涌泉, 刘晓锋, 孙宏明, 李金金, 杨业明, 梁屹, 胡广明, 高岩 申请人:航天科工惯性技术有限公司