一种运载火箭控制系统半实物仿真试验方法

摘要

本发明公开了一种运载火箭控制系统半实物仿真试验系统及方法，包括半实物仿真模块、试验状态参数配置信息文件、仿真试验数据库、数据接口模块和仿真试验报告生成模块；仿真试验报告生成模块包含仿真试验报告模板和数据字典；仿真试验报告模板定义了仿真试验报告的文档结构表，数据字典包括试验状态参数数组中所有试验状态参数对应的变量名称，试验状态参数不同的取值，试验状态参数不同的取值所对应的仿真试验报告中的语义。本发明能够快速、自动生成仿真试验报告，保证试验结果数据和试验状态的一致性。

权利要求

1.一种运载火箭控制系统半实物仿真试验方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，通过试验状态参数配置信息文件设置试验状态参数；

第二步，在仿真模型文件中定义试验状态参数数组、实现了仿真模型，并将试验状态参数与仿真模型进行关联；通过运行仿真模型文件读入试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，解算仿真模型，产生仿真试验结果数据；

第三步，通过读试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，自动生成试验结果数据编号，对试验状态参数、试验结果数据编号和仿真试验结果数据进行存储；

第四步，建立仿真试验报告模板；仿真试验报告模板定义了仿真试验报告的文档结构表；

第五步，设置数据字典；数据字典包括试验状态参数数组中所有试验状态参数对应的变量名称，试验状态参数不同的取值，试验状态参数不同的取值所对应的仿真试验报告中的语义；

第六步，根据仿真试验报告模板定义的文档结构表提取存储的试验状态和试验结果数据编号；

第七步，根据提取的试验状态参数查询数据字典获得对应的语义，并将对应的语义及试验结果数据编号添加至仿真试验报告模板定义的文档结构表中，最终生成仿真试验报告。

说明书

一种运载火箭控制系统半实物仿真试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种运载火箭控制系统半实物仿真试验系统及方法。

背景技术

[0002] 运载火箭控制系统半仿真试验验证是运载火箭研制过程中不可或缺的技术手段，试验报告是对半实物仿真试验的过程总结，是试验任务完成的重要标志和对试验对象评估的重要依据。试验报告的主要内容之一是对试验结果的统计。

[0003] 试验报告对试验过程中所使用的各类设备、试验状态以及试验结果、试验数据统计结果等以表格化的形式进行记录。由于每次试验所需要验证的状态组合很多，因此产生的试验结果数据文件有成百上千甚至几千个，每一个试验结果数据文件称之为一条曲线，并且对应一个试验结果数据编号。试验报告中需要把试验状态以及该试验状态下产生的试验结果数据编号进行整理，用于对试验结果数据的分析。如果试验状态和试验结果数据编号对应错误则会导致错误的分析结果，产生错误的结论。以往采取人工方式对试验结果进行整理然后编写试验报告则造成了繁琐的低水平重复性劳动，一般需要耗费5人日，而且容易出错。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种运载火箭控制系统半实物仿真试验系统及方法，能够快速、自动生成仿真试验报告，保证试验结果数据和试验状态的一致性。

[0005] 本发明的技术方案是：

[0006] 一种运载火箭控制系统半实物仿真试验系统，包括半实物仿真模块、试验状态参数配置信息文件、仿真试验数据库、数据接口模块和仿真试验报告生成模块；

[0007] 试验状态参数配置信息文件对试验状态参数进行配置；

[0008] 半实物仿真模块包括仿真模型文件，在仿真模型文件中定义了试验状态参数数组、实现了仿真模型，并将试验状态参数与仿真模型进行关联；半实物仿真模块通过运行仿真模型文件读入试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，解算仿真模型，产生仿真试验结果数据，并将仿真试验结果数据通过数据接口模块发送至仿真试验数据库；

[0009] 仿真试验数据库通过数据接口模块读试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，仿真试验数据库自动生成试验结果数据编号，仿真试验数据库通过数据接口模块获得仿真试验结果数据，并对试验状态参数、试验结果数据编号和试验结果数据进行存储；

[0010] 仿真试验报告生成模块包含仿真试验报告模板和数据字典；仿真试验报告模板定义了仿真试验报告的文档结构表，数据字典包括试验状态参数数组中所有试验状态参数对应的变量名称，试验状态参数不同的取值，试验状态参数不同的取值所对应的仿真试验报告中的语义；

[0011] 仿真试验报告生成模块根据仿真试验报告模板定义的文档结构表从仿真试验数据库中提取试验状态参数和试验结果数据编号，根据提取的试验状态参数查询数据字典获得对应的语义，并将对应的语义及试验结果数据编号添加至仿真试验报告模板定义的文档结构表中，最终生成仿真试验报告。

[0012] 试验状态参数数组包括仿真试验中所使用的单机状态变量HITL，试验时所施加的偏差状态变量bias，仿真试验中加入的故障模式变量fault_type。

[0013] 在故障状态仿真时，所述文档结构表包括序号、偏差状态、单机状态、故障模式和数据编号。

[0014] 所述数据字典包括偏差状态变量bias、取值及对应的语义；单机状态变量HITL、取值及对应的语义，故障模式变量fault_type、取值及对应的语义。

[0015] 一种运载火箭控制系统半实物仿真试验方法，包括如下步骤：

[0016] 第一步，通过试验状态参数配置信息文件设置试验状态参数；

[0017] 第二步，在仿真模型文件中定义试验状态参数数组、实现了仿真模型，并将试验状态参数与仿真模型进行关联；通过运行仿真模型文件读入试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，解算仿真模型，产生仿真试验结果数据；

[0018] 第三步，通过读试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，自动生成试验结果数据编号，对试验状态参数、试验结果数据编号和仿真试验结果数据进行存储；

[0019] 第四步，建立仿真试验报告模板；仿真试验报告模板定义了仿真试验报告的文档结构表；

[0020] 第五步，设置数据字典；数据字典包括试验状态参数数组中所有试验状态参数对应的变量名称，试验状态参数不同的取值，试验状态参数不同的取值所对应的仿真试验报告中的语义；

[0021] 第六步，根据仿真试验报告模板定义的文档结构表提取存储的试验状态和试验结果数据编号；

[0022] 第七步，根据提取的试验状态参数查询数据字典获得对应的语义，并将对应的语义及试验结果数据编号添加至仿真试验报告模板定义的文档结构表中，最终生成仿真试验报告。

[0023] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：

[0024] 本发明通过改变试验状态参数配置信息文件，可以改变试验状态配置参数，从而实现仿真试验状态的切换。通过数据接口模块仿真试验结果数据以及仿真试验状态参数被保存到仿真试验数据库中。通过采用数据字典、试验报告模板和仿真试验数据库自动生成试验报告；数据字典定义了试验状态参数变量名称、取值和语义，试验状态参数变量名称、取值应用于对半实物仿真试验模块实现对仿真试验状态的设定，试验状态参数变量取值和语义相对应构成仿真试验状态的直译，由半实物仿真模块中所使用的数字直译为仿真试验报告中的语义并写入仿真试验报告的表格中；从而在能够快速、自动生成仿真试验报告的同时，保证试验结果数据和试验状态的一致性。

附图说明

[0025] 图1为本发明的半实物仿真试验系统构成图。

[0026] 图2为本发明的半实物仿真试验方法流程图。

具体实施方式

[0027] 如图1所示，运载火箭控制系统半实物仿真试验系统包括半实物仿真模块、试验状态参数配置信息文件、仿真试验数据库、数据接口模块和仿真试验报告生成模块。

[0028] 半实物仿真模块包括仿真模型文件，在仿真模型文件中定义了试验状态参数数组、实现了仿真模型，并将试验状态参数与仿真模型进行关联。半实物仿真模块通过运行仿真模型文件读入试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，解算仿真模型，产生仿真试验结果数据，并将仿真试验结果数据通过数据接口模块发送至仿真试验数据库。所述试验状态参数数组例如包括仿真试验中所使用的单机状态变量HITL，试验时所施加的偏差状态变量bias，仿真试验中加入的故障模式变量fault_type。运载火箭控制系统的仿真模型包括箭体运动模型、控制律模型、惯组模型、伺服机构模型等。例如，在控制律模型中，令a0＝(1+0.2*bias)*a0，当偏差变量bias取为1，则将控制律中的静态增益a0变为初始设定值的1.2倍，从而实现了控制律模型与试验状态的关联。

[0029] 试验状态参数配置信息文件对试验状态参数进行配置。例如给单机状态变量HITL赋值为0，偏差状态变量bias赋值为1，故障模式变量fault_type赋值为2。

[0030] 仿真试验数据库实现对半实物仿真试验结果的存储，半实物仿真试验结果包括试验状态、试验结果数据编号和试验结果数据。仿真试验数据库通过数据接口模块读取试验状态参数配置信息文件，并进行解析获得试验状态。试验结果数据编号在试验状态参数配置信息文件设置。试验结果数据来自于半实物仿真模块。

[0031] 仿真试验报告生成模块包含仿真试验报告模板和数据字典；仿真试验报告 模板定义了仿真试验报告的文档结构表；数据字典包括试验状态参数数组中所有试验状态参数对应的变量名称，试验状态参数不同的取值，试验状态参数不同的取值所对应的仿真试验报告中的语义；实现仿真试验数据库中的试验状态参数与仿真试验报告中试验状态的关联。

[0032] 仿真试验报告生成模块根据仿真试验报告模板定义的文档结构表从仿真试验数据库中提取试验状态参数和试验结果数据编号，根据提取的试验状态参数查询数据字典获得对应的语义，并将对应的语义及试验结果数据编号添加至仿真试验报告模板定义的文档结构表中，最终生成仿真试验报告。

[0033] 如图2所示，基于上述半实物仿真试验系统，本发明的运载火箭控制系统半实物仿真试验方法包括如下步骤：

[0034] (1)通过试验状态参数配置信息文件设置试验状态参数。

[0035] 例如给单机状态变量HITL赋值为0，偏差状态变量bias赋值为1，故障模式变量fault_type赋值为2。

[0036] (2)通过半实物仿真模块运行仿真模型文件读入试验状态参数配置信息文件获得试验状态参数，解算仿真模型，产生仿真试验结果数据，并将仿真试验结果数据通过数据接口模块发送至仿真试验数据库。

[0037] (3)仿真试验数据库通过数据接口模块读试验状态参数配置信息文件，并进行解析获得试验状态，仿真试验数据库自动生成试验结果数据编号，仿真试验数据库通过数据接口模块获得仿真试验结果数据，并实现对试验状态、试验结果数据编号和试验结果数据的存储。

[0038] (4)建立仿真试验报告模板

[0039] 根据试验的目的建立试验报告模板，试验报告模板定义了试验报告的文档结构表。例如，在故障状态仿真时，所建立的试验报告模板的文档结构表如表1所示，包括序号、数据编号，偏差状态、单机状态和故障模式。

[0040] 表1文档结构表

[0041]序号 偏差状态 单机状态 故障模式 数据编号

[0042]         
         
         
         

[0043] (5)设置数据字典

[0044] 在试验状态参数中使用了“bias”这个变量表示试验时所施加的偏差状态。参数的取值为-1、0、1，其中-1表示负偏差，0表示无偏差，1表示正偏差。则此参数的数据字典形式为：

[0045]变量名称 取值 语义
bias -1 负偏差
bias 0 无偏差
bias 1 正偏差

[0046] 在试验状态参数中使用了“HITL”这个变量表示仿真试验中所使用的单机状态。参数的取值为0、1、2，其中0表示数学、1表示半实物，2表示实物，则此参数的数据字典形式为：

[0047]变量名称 取值 语义
HITL 0 数学
HITL 1 半实物
HITL 2 实物

[0048] 在试验状态参数中使用了“fault_type”这个变量表示故障模式。参数的取值为1、2，其中1表示模式1，2表示模式2，则此参数的数据字典形式为：

[0049]变量名称 取值 语义
fault_type 1 模式1
fault_type 2 模式2

[0050] (6)仿真试验报告生成模块根据仿真试验报告模板定义的文档结构表从仿 真试验数据库中提取试验状态和试验结果数据编号。

[0051] 在故障状态仿真时，仿真试验数据库中存储的试验状态和试验结果数据编号信息如下：

[0052] 试验结果bias取值为1，HITL取值为1，fault_type取值为1得到的试验结果数据编号为：2013010201，bias取值为1，HITL取值为1，fault_type取值为2得到的试验结果数据编号为：2013010202，bias取值为-1，HITL取值为1，fault_type取值为1得到的试验结果数据编号为：2013010203、bias取值为-1，HITL取值为1，fault_type取值为2得到的试验结果数据编号为：2013010204。

[0053] (7)仿真试验报告生成模块根据提取的试验状态查询数据字典获得对应的语义，并将对应的语义及数据编号添加至试验报告模板定义的文档结构表中，最终生成仿真试验报告如表2所示。

[0054] 表2仿真试验报告

[0055]序号 偏差状态 单机状态 故障模式 数据编号
1 正偏差 半实物 模式1 2013010201
2 正偏差 半实物 模式2 2013010202
3 负偏差 半实物 模式1 2013010203
4 负偏差 半实物 模式2 2013010204