航天发射科学与技术 发射控制技术PDF电子书下载

第一篇 发射控制技术概论 3

第1章 概述 3

1.1 发射控制系统 3

1.2 发射方式及其分类 3

1.3 发射控制系统的功能及组成 4

1.3.1 发射控制系统的功能 4

1.3.2 发射控制系统的组成 4

1.4 发射控制系统设计的基本要求 4

1.4.1 发射方式及装载平台对发射控制系统设计的影响 4

1.4.2 发射装置控制系统的主要技术指标 5

1.4.3 倾斜发射装置控制系统主要技术指标 6

1.4.4 垂直发射装置控制系统主要技术指标 7

1.4.5 发射装置控制系统设计影响因素 7

1.4.6 导弹发射控制系统及设备 7

1.5 发展趋势 10

1.5.1 测试发控一体化系统 10

1.5.2 通用化发控系统 10

第二篇 发射装置控制技术 15

第2章 概述 15

2.1 发射装置伺服系统简介 15

2.2 发射装置伺服系统工作原理和组成 15

2.2.1 发射装置的运动分析 15

2.2.2 发射装置伺服系统的组成 16

2.2.3 发射装置伺服系统主要部件 17

2.3 发射装置伺服系统误差分析 21

2.3.1 静态误差 21

2.3.2 动态误差 21

2.4 影响系统性能的扰动因素 21

2.4.1 系统外部扰动 22

2.4.2 系统内部扰动 23

2.5 发射装置控制方式 24

2.5.1 发射装置控制方式的分类 24

2.5.2 发射装置控制系统技术要求 24

第3章 发射装置直流伺服系统 25

3.1 概述 25

3.1.1 直流伺服系统简介 25

3.1.2 直流伺服系统分类及发展历史 26

3.2 直流伺服电动机及其控制原理 27

3.2.1 直流伺服电动机的结构 28

3.2.2 直流伺服电动机的基本工作原理 28

3.2.3 旋转变流机组直流伺服电动机控制系统原理 30

3.2.4 晶闸管-直流电动机控制系统原理 36

3.2.5 直流伺服电动机的PWM控制原理 38

3.3 直流伺服电动机的控制特性 40

3.3.1 直流伺服电动机的启动 40

3.3.2 直流伺服电动机的运行 40

3.3.3 直流伺服电动机的制动 42

3.4 直流伺服电动机的驱动方式 43

3.4.1 单极性可逆PWM驱动系统 43

3.4.2 双极性可逆PWM驱动系统 44

3.4.3 单、双极性可逆PWM驱动系统的比较 45

3.5 直流伺服系统三闭环控制设计 45

3.5.1 调速系统双闭环设计 46

3.5.2 伺服系统位置环闭环设计 62

第4章 发射装置交流伺服系统 65

4.1 无刷直流伺服电动机及其工作原理 65

4.1.1 无刷直流伺服电动机的发展现状 65

4.1.2 无刷直流伺服电动机的基本原理 67

4.1.3 无刷直流伺服电动机的数学模型 72

4.2 无刷直流伺服电动机控制策略 74

4.2.1 无刷直流电动机的调速方法 74

4.2.2 无刷直流电动机双闭环系统 75

4.3 永磁同步电动机及其工作原理 78

4.3.1 永磁同步电动机系统发展现状 78

4.3.2 永磁同步电动机的组成及工作原理 82

4.3.3 永磁同步电动机的数学模型 86

4.3.4 空间矢量脉宽调制技术 88

4.4 永磁同步电动机矢量控制系统 92

4.4.1 永磁同步电动机矢量控制基本原理 92

4.4.2 基于id=0的永磁同步电动机矢量控制系统 94

4.4.3 基于最大转矩电流比的永磁同步电动机矢量控制系统 96

4.5 永磁同步电动机直接转矩控制系统 97

4.5.1 永磁同步电动机直接转矩控制基本原理 98

4.5.2 永磁同步电动机直接转矩控制系统框图 99

4.6 永磁同步电动机新型控制策略 102

4.6.1 永磁同步电动机自抗扰控制策略 102

4.6.2 永磁同步电动机卡尔曼滤波器控制策略 107

4.6.3 永磁同步电动机无位置传感器控制策略 113

第5章 发射装置全数字化伺服控制器设计 118

5.1 伺服系统数字控制器设计基础 121

5.1.1 数字信号处理器TMS320F2812 121

5.1.2 M/T测速方法 132

5.1.3 常用位置和速度传感器 135

5.1.4 功率开关器件 148

5.1.5 正弦波发生技术 151

5.1.6 信号采集和保持 155

5.1.7 数字滤波器 160

5.2 数字PID控制器设计 173

5.2.1 PID控制原理与程序流程 173

5.2.2 标准PID算法的改进 176

5.2.3 数字PID参数的选择 179

5.3 全数字化直流电动机伺服控制器设计 180

5.3.1 控制器的硬件设计 180

5.3.2 控制器的软件设计 187

5.4 全数字化无刷直流电动机伺服控制器设计 192

5.4.1 无刷直流电动机伺服系统的硬件设计 192

5.4.2 无刷直流电动机伺服系统的软件设计 199

5.5 全数字化交流电动机伺服控制器设计 203

5.5.1 数字控制器的硬件设计 203

5.5.2 数字控制器的软件设计 221

第6章 发射装置液压伺服系统 231

6.1 概述 231

6.1.1 液压伺服控制系统的组成 231

6.1.2 液压伺服控制系统的分类 232

6.1.3 液压伺服控制的优缺点 232

6.2 液压放大元件 233

6.3 液压动力元件 233

6.3.1 阀控液压缸 234

6.3.2 阀控液压马达 235

6.3.3 泵控液压马达 238

6.3.4 泵控液压缸 239

6.4 动力元件与负载匹配 240

6.4.1 负载特性 240

6.4.2 液压动力元件的输出特性 240

6.4.3 负载匹配 240

6.5 电液伺服阀 240

6.5.1 电液伺服阀的组成、分类及工作原理 241

6.5.2 电液伺服阀的特性 244

6.5.3 电液伺服阀的选择 248

6.6 电液伺服系统 249

6.7 液压伺服系统设计 250

6.7.1 液压伺服系统研制流程 250

6.7.2 液压伺服系统的设计要求 251

6.7.3 拟定控制方案、绘制系统原理图 251

6.7.4 液压动力元件参数选择 251

6.7.5 反馈元件的选择 252

6.7.6 确定系统方框图 252

6.7.7 绘制系统开环波德图并确定开环增益 252

6.7.8 系统静、动态品质分析 252

6.8 某发射架伺服系统设计实例 252

6.8.1 某发射架伺服系统功能要求 252

6.8.2 某发射架伺服系统组成 252

6.8.3 某发射架伺服系统技术指标 253

6.8.4 系统负载 253

6.8.5 电液伺服系统工作原理 253

6.8.6 液压系统主要参数计算 257

6.8.7 精度核算与仿真 260

6.8.8 系统仿真 261

6.9 液压伺服系统设计注意事项 266

第7章 发射装置伺服系统综合设计 267

7.1 发射装置伺服系统技术要求 267

7.2 发射装置伺服系统设计 268

7.2.1 伺服系统设计流程 268

7.2.2 控制方式选择 269

7.2.3 功能和组成 274

7.2.4 工作原理 276

7.2.5 技术性能分析 280

7.2.6 精度分析 289

7.2.7 原理仿真设计 293

7.2.8 主要组成部分的设计 305

7.2.9 能量泄放装置设计 321

7.2.10 伺服系统控制软件设计 324

7.3 发射装置伺服系统设计实例 325

7.3.1 伺服系统的性能指标 326

7.3.2 伺服系统方案的选择 326

7.3.3 伺服电动机容量选择 327

7.3.4 位置信号检测装置选择 329

7.3.5 伺服系统控制算法设计 330

7.3.6 伺服系统软件中软件处理问题 331

第三篇 导弹发射过程控制技术 337

第8章 概论 337

8.1 导弹发射控制系统的地位和作用 337

8.2 导弹发射控制系统的功能和组成 337

8.3 导弹发射控制系统的影响因素 338

8.4 导弹发射控制系统的发展演变 339

8.5 导弹发射控制系统的发展展望 340

第9章 导弹发射控制系统设计 342

9.1 武器系统对发射控制系统的要求 342

9.2 确定发射控制系统方案 342

9.3 导弹射前检查 344

9.4 导弹加电准备 344

9.5 导弹发射控制 346

9.5.1 导弹发射条件 346

9.5.2 导弹发射过程与时序 347

9.6 典型系统设计实例 349

9.6.1 功能分析 349

9.6.2 基本原理 349

9.6.3 发射控制顺序 351

9.7 发射控制软件设计 351

9.8 导弹模拟器 352

9.9 导弹发射控制系统的远程控制 353

9.9.1 远程发射控制技术 353

9.9.2 远程控制的信息加密技术 353

第10章 导弹发射控制系统的通用化 357

10.1 MK41垂直发射系统 357

10.1.1 发射控制系统 358

10.1.2 发射程序器 360

10.1.3 供电电源 361

10.1.4 状态监控箱 361

10.1.5 MK41的系统工作过程 362

10.2 CCL同心筒垂直发射系统 364

10.2.1 发射控制系统 364

10.2.2 技术特点 365

10.3 MK57垂直发射系统 365

10.4 通用导弹发射控制系统 366

10.4.1 导弹发射控制系统通用化思路 366

10.4.2 通用导弹发射控制系统的需求分析 368

10.4.3 通用导弹发射控制系统的关键技术 368

10.4.4 导弹通用发射控制的发射协调 370

10.5 通用化导弹发射控制的发展趋势 370

第11章 导弹发射控制系统的故障诊断 371

11.1 发射控制系统故障诊断的需求分析 371

11.2 故障诊断方法的分类 371

11.3 基于解析模型的故障诊断方法 374

11.4 基于数据驱动的故障诊断方法 375

11.5 基于图论的故障诊断方法 379

11.6 基于专家系统的故障诊断方法 380

11.7 基于定性仿真的故障诊断方法 381

11.8 多种诊断方法的融合 381

11.9 导弹发射控制系统故障诊断技术 382

11.9.1 基于故障传播有向图的导弹发射控制系统故障诊断 382

11.9.2 基于专家系统的导弹发射控制系统故障诊断 383

11.9.3 基于多种智能方法结合的导弹发射控制系统故障诊断 384

11.10 导弹发射控制系统故障预测与健康管理技术 385

11.10.1 故障预测与健康管理技术 385

11.10.2 导弹发射控制系统的故障预测与健康管理技术 387

第12章 导弹发射的安全性 390

12.1 安全性问题分析 390

12.2 MK41的导弹发射安全性 390

12.2.1 发射安全使能功能 391

12.2.2 系统软件安全性 392

12.2.3 发射异常状况处理 394

12.2.4 多类型武器发射协调问题 395

第13章 发射控制总线技术 396

13.1 概述 396

13.2 CAN总线通信技术 397

13.2.1 CAN总线的主要特点 397

13.2.2 CAN总线通信技术 397

13.3 MIL-STD-1553B总线 400

13.3.1 1553B总线简介 400

13.3.2 1553B总线的终端类型 401

13.3.3 1553B总线的信息组成 401

13.3.4 1553B总线的信息传输格式 402

13.3.5 1553B总线系统结构 402

13.4 串行总线 404

13.4.1 RS422总线 405

13.4.2 RS485总线 408

13.5 以太网 410

13.6 光纤通道 413

13.6.1 光纤通道分层结构 413

13.6.2 光纤通道拓扑结构 414

13.6.3 光纤通道端口类型 415

13.6.4 光纤通道服务类型 415

13.6.5 光纤通道数据帧 416

13.6.6 FC-AE标准分析 417

13.6.7 FC-AE-1553光纤总线 417

第四篇 系统试验 421

第14章 导弹武器系统的系统试验 421

14.1 概述 421

14.2 系统试验的分类 421

14.3 系统试验的特点及主要内容 423

第15章 发射装置伺服系统试验 425

15.1 发射装置伺服系统台架试验 425

15.1.1 试验设备技术要求 425

15.1.2 负载测试台技术要求 426

15.1.3 信号源的技术要求 426

15.2 数字控制器调试及试验 427

15.2.1 数字控制器调试 427

15.2.2 数字控制器试验 430

15.3 环试验 431

15.4 闭环试验 431

15.5 性能试验 432

第16章 导弹发射控制系统试验 433

16.1 发控对接试验 433

16.2 发控点爆试验 434

16.3 与其他设备的对接 434

16.4 武器系统对接试验 434

第17章 相关试验 435

17.1 环境适应性设计及试验 435

17.1.1 热设计 435

17.1.2 振动与冲击防护 435

17.1.3 湿热、盐雾、霉菌防护 435

17.1.4 环境试验 435

17.2 可靠性设计及试验 437

17.2.1 可靠性设计 437

17.2.2 可靠性模型的建立 437

17.2.3 可靠性预计 438

17.2.4 可靠性试验 439

17.3 维修性设计及试验 440

17.3.1 维修性设计 440

17.3.2 维修性预计 441

17.3.3 维修性鉴定试验方法 441

17.4 电磁兼容性设计及试验 442

17.4.1 隔离设计 442

17.4.2 走线和布局设计 442

17.4.3 屏蔽设计 443

17.4.4 滤波吸收设计 443

17.4.5 接地设计 443

17.4.6 电磁兼容性试验 443

参考文献 445

索引 447