[发明专利]一种通用数字式喷管等效器

说明书

技术领域

本发明涉及一种通用数字式喷管等效器。

背景技术

在各型运载火箭控制系统的研制阶段，仿真试验中不具备实物喷管，或有可能因试验环境而对实物喷管产生严重破坏的情况时，为了验证姿控系统设计的正确性，一般采用喷管等效器实现对实物喷管的特性模拟，构成系统的闭合，完成仿真试验内容。

传统的实现方法有：

模拟式喷管等效器：参试箭上喷管的特性通常是用一阶环节和纯延时环节的传递函数所描述的。在设计过程中使用模拟电路元器件分别搭建各个环节，然后将这些电路所表示的环节串联起来以模拟整个喷管的启动/闭合特性。模拟式喷管等效器的缺点在于：为能模拟出较为逼真的喷管特性，在设计过程中对于电阻、电容和运放的选择是非常困难和挑剔的。这就意味着采用模拟电路所设计的喷管等效器不仅生产、调试过程非常繁琐，而且在等效器使用过程中，设备根本不可能根据试验的需要来更改参数，极大的限制了喷管等效器的应用范围。

基于VHDL浮点运算实现传递函数的数字式喷管等效器：若已知喷管特性的数学模型，可以用VHDL实现传递函数的高精度浮点运算处理的技术来实现喷管特性曲线的输出。该型喷管等效器在遇到喷管的实际特性与其数学模型有较大差别时，或是由试验产生的一组实物喷管的特性数据时，其各种特性是无法立即被传递函数精确描述的，此时该型喷管等效器便无法顺利模拟出实物喷管的特性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种通用数字式喷管等效器。

本发明的技术解决方案是：

一种通用数字式喷管等效器，包括：输入模块、逻辑控制模块、运算处理模块和输出模块。

输入模块将箭上计算机输出的12路喷管开关控制信号转化为12路TTL电平的开关量信号输入至运算处理模块中，运算处理模块根据接收到的所述12路TTL电平开关量信号，分别进行喷管特性曲线的插值数据运算，将12路插值数据运算结果发送给输出模块，逻辑控制模块根据外部输入的时钟信号，产生DA转换触发信号，并将该DA转换触发信号传送给输出模块，输出模块接收到所述DA转换触发信号之后，对所述12路插值数据运算结果进行DA转换，产生12路模拟量并输出。

运算处理模块包括时序子模块、触发子模块、控制子模块、存储子模块和运算子模块；

时序子模块将外部输入的时钟信号进行分频，生成12路喷管运算周期和单路喷管运算周期，并将这两种运算周期输出给触发子模块；触发子模块根据接收的运算周期，在12路喷管运算周期内，按单路喷管运算周期顺序产生各路喷管的触发使能信号，并将该触发使能信号传送给控制子模块和存储子模块；

控制子模块接收由触发子模块传送的当前路喷管的触发使能信号、由输入模块传送的当前喷管的TTL电平开关量信号以及上一周期由存储子模块传送的标志位和差值地址，由当前喷管的开关信号与上一周期的标志位合成新的标志位，在喷管的触发使能信号有效期间，根据这一新标志位产生差值读取地址、差值读使能信号和前值读使能信号，并将产生前值读使能信号、差值读使能信号与差值读取地址传送给存储子模块，将产生的差值读取地址和标志位传送给运算子模块；

存储子模块接收由触发子模块传送的当前路喷管的触发使能信号，由控制子模块传送的前值读使能信号、差值读使能信号和差值读取地址，由运算子模块传送的写使能信号以及更新后的标志位、差值地址和前值数据；在当前路喷管的触发使能信号的下降沿初始化标志位并在此之后将上一周期锁存的标志位和差值地址传送给控制子模块；根据写使能信号锁存当前周期更新后前值数据、标志位和差值地址；根据前值读使能信号将上一周期锁存的前值数据传送给运算子模块；根据差值读使能信号将事先存储于存储子模块中的对应的差值数据读出并传送给运算子模块；

运算子模块接收由控制子模块传送的差值读取地址和标志位、由存储子模块传送的上一周期锁存的前值数据和本周期查找出的差值数据，根据标志位计算当前周期的前值数据，产生写使能信号，并根据上下溢出与否产生新的标志位和差值地址；最后将这些数据传送给存储子模块，并将当前周期的前值数据输出给输出模块。

所述输入模块采用光耦实现。

所述控制子模块的具体工作流程为：

（1）判断所述由输入模块传送的当前喷管的TTL电平开关量信号是开信号1还是关信号0，若是开信号1，则进入步骤（2）；否则由当前喷管的开关信号与上一周期的标志位合成新的标志位，之后进入步骤（5）；

（2）由当前喷管的开关信号与上一周期的标志位合成新的标志位，之后进入步骤（3）；