[发明专利]伺服系统能耗评估系统及评估方法

说明书

本申请实施例中提供了一种伺服系统能耗评估系统及评估方法，仿真评估计算机根据运行飞行控制系统仿真模型生成舵机动态指令序列以及对应的气动载荷谱，加载主控设备根据气动载荷谱生成驱动指令发送至动态加载台，动态加载台根据驱动指令生成负载力控制信号发送至被测伺服系统实现动态加载技术，可模拟伺服系统飞行剖面下的带载工况，有效提高伺服系统工作特性评估的可信度，提高了伺服系统系统功耗评估的准确性。

技术领域

本申请属于航空航天技术领域，具体地，涉及一种伺服系统能耗评估系统及评估方法。

背景技术

伺服系统(又称为：伺服舵机系统)是大多数航空航天飞行器的核心控制执行机构，也是除发动机外输出功率最大的子系统。作为一个复杂的高阶多变量系统，伺服舵机用电特性具有波动大(峰值电流可达数百安培)、随机性强(峰值电流可出现在任意时刻)、正反向电流交替等特点，与常规电气设备存在很大差异，导致对其功耗的精确评估较为困难。因此，在传统导弹、火箭等飞行器中，通常由伺服舵机研制单位配套专用的动力电池组直接为伺服舵机供能，在该模式下，一方面电池组直接供电可较好的适应舵机正/反向瞬态峰值电流，另一方面在伺服单机研制、半实物仿真及分系统综合试验等各阶段可对电池容量及放电能力进行充分的验证。而对于以空天飞行器为代表的新型航天器而言，由于其任务剖面涵盖发射上升、长期在轨、再入返回等，传统的动力电池直供电模式难以适应此类任务剖面。从总体最优角度出发，应使用全飞行器统一供配电体制，通过全器统一供配电系统负责实现伺服动力电池的配电控制，以适应飞行器长期在轨储存、返回周期不确定的复杂任务剖面。

在全飞行器统一供配电体制下，需要在地面试验阶段完成对伺服舵机能源需求的精确评估，作为供配电系统的设计输入。在传统导弹、火箭等航天器伺服能耗评估中，多采用基于标称设计轨迹的静态计算方法，该方法在不考虑偏差因素的情况下，通过制导控制系统输出的与舵面偏转相关控制指令计算出标称轨迹下伺服舵机的输出功率曲线，并根据公式“功耗＝输出功率/工作效率”计算伺服舵机常值功耗，其中工作效率通常根据工程经验估算，采用此传统评估方法所确定的伺服舵机系统功耗指标难以准确反应舵机工作中各种非线性因素及不确定因素，导致伺服舵机系统功耗评估不准确。

发明内容

本申请提出了一种伺服系统能耗评估系统及评估方法，旨在解决现有技术的伺服系统能耗评估方法中伺服系统功耗评估不准确的问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种伺服系统能耗评估系统，包括：仿真评估计算机，用于根据运行飞行控制系统仿真模型生成舵机动态指令序列以及对应的气动载荷谱，所述舵机动态指令序列发送至被测伺服系统，所述气动载荷谱发送至加载主控设备；加载主控设备，用于根据所述气动载荷谱生成驱动指令并发送至动态加载台；动态加载台，用于根据所述驱动指令生成负载力控制信号并发送至所述被测伺服系统；数据采集与记录设备，用于采集并存储所述被测伺服系统根据所述舵机动态指令及负载力控制信号进行试验生成的试验过程数据，所述数据采集与记录设备将所述试验过程数据发送至所述仿真评估计算机；所述仿真评估计算机用于根据所述试验过程数据得到伺服系统的能耗曲线集并根据所述能耗曲线集进行能耗评估。

根据本申请实施例的第二个方面，还提供了一种伺服系统能耗评估方法，包括：仿真评估计算机根据飞行控制系统仿真模型生成舵机动态指令序列以及对应的气动载荷谱，所述舵机动态指令序列发送至被测伺服系统，所述气动载荷谱发送至加载主控设备；加载主控设备根据所述气动载荷谱并生成驱动指令并发送至动态加载台；动态加载台根据所述驱动指令生成负载力控制信号并发送至所述被测伺服系统；所述被测伺服系统根据所述舵机动态指令序列及负载力控制信号进行特定飞行轨迹下的舵机偏航运动试验生成试验过程数据；数据采集与记录设备采集试验过程数据并发送至所述仿真评估计算机；仿真评估计算机根据试验过程数据进行试验结果评估得到伺服系统的能耗曲线集。