作者 崔洪亮 火箭军士官校园(山东 潍坊 262500)
摘要：从剖析影响某类型导弹再入空气舵机单元测验教育练习作用的约束要素动身，运用PLC智能操控、机电液一体化技能、虚拟现实等办法，研发了某导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备。介绍了某导弹再入空气舵机及其作业原理，在此基础上对体系硬件各功用模块的规划制造进程进行了论述，并对体系软件的规划思路和完结办法进行了阐明。实验结果表明，该体系功用安稳、可操作性强，减少了动装用装次数，进步了教育练习作用，可延伸导弹兵器体系的运用寿命，具有较高的军事含义和经济效益。
0 导言
再入空气舵机作为导弹操控体系在导弹再入段飞翔的履行机构，已被用于多种类型的弹道式导弹上，其操控精度和对操控信号的响应速度，对进步导弹的射中精度有很大的影响。关于再入空气舵机这样一个结构杂乱、仪器精细的导弹兵器配备，触及电工、液压和空气动力学多方面的常识，而且再入空气舵机在地上测验进程中的通电时刻有着严厉的时刻要求约束。现在在火箭军导弹底层部队练习和院校教育进程中，某类型导弹的再入空气舵机单元测验受通电时刻所限，只能依托教练员的解说加上部分实装图片、Flash动画演示以及短期的操作练习进行岗位任职技能培训，这种办法办法现已无法满意火箭军士官应对实战化教育练习的需求，导弹再入空气舵机操作号手不能直观地知道和体会其内部部件的衔接办法和作业进程，不利于操作号手深化原理、认知配备的练习需求，成为约束火箭军部队士官操作练习与院校理论教育的瓶颈问题。为了进步再入空气舵机测验操作的练习作用和教育质量，延伸导弹兵器设备的运用年限，研发了根据PLC的某导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备。
1 再入空气舵机简介
某导弹是我国遂行特定作战使命要求的杀手锏兵器，为了进步打破PAC3爱国者导弹防御才能、进步准确冲击才能，在导弹的再入飞翔段，再入空气舵机经过对弹头飞翔姿势(俯仰、偏航、翻滚)的操控，完结弹头的机动飞翔、现象匹配及战胜搅扰安稳飞翔。某导弹再入空气舵机有4个彼此独立的伺服操控回路，每个操控回路均由阀控作动筒、电液伺服阀、反应电位计、伺服扩大器等组成，再入空气舵机组成结构框图如图1所示。
伺服作动器是再入空气舵机的履行元件，将伺服阀输出的高压油转化成具有必定速度的活塞杆的运动并由此带动空气舵的摇摆;电液伺服阀是舵机液压体系的转化和扩大元件，将伺服扩大器输出的功率很小的指令信号改换并扩大成必定功率的高压液体油输入作动器，推进活塞杆运动;反应电位计是体系的反应元件，一起也是体系位移输出的监测元件;燃气涡轮动力设备根据操控体系指令，发生高温、高压的燃气流，吹动涡轮转子高速旋转，经减速器减速带动油泵转子旋转，输出——定流量——定压力的液压油，将涡轮的旋转机械能转化为液压能。
2 再入空气舵机的根本作业原理
导弹弹头再入大气层后，根据操控体系的指令，发生高温、高压的燃气流，吹动涡轮转子到达高速旋转并输出必定的转矩和转速，经减速器减速带动油泵，油泵输出必定流量和压力的液压油至空气舵机的液压体系，整个伺服体系处于零位待命状况。液压体系的溢流阀主动调理流向操控回路的油液的流量。
当弹头进行程序飞翔、现象匹配或战胜搅扰安稳飞翔时，操控体系给舵机的四个操控回路宣布相应的指令信号，经弹上再入操控扩大器的改换扩大，成为伺服阀的操控电流，伺服阀根据指令信号极性和巨细，使伺服作动器的活塞杆发生相应的运动并经过摇臂带动空气舵的舵面摇摆。
作动器活塞杆带动反应电位器作相应的运动，输出一个正比舵摆角方位的反应信号，并以负反应的方式与指令信号进行归纳比较，构成液压体系的闭环操控。空气舵在方位上发生相应的操控力矩，改动弹头的俯仰、偏航或滚转的姿势。跟着弹头姿势的改动，指令信号不断地改动，空气舵摆角在伺服作动器活塞杆的带动下亦跟着操控指令同步改动，完结了舵面摇摆的随动操控。
3 体系硬件规划与完结
根据某导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备的规划要求，依照“结构仿真、电气等效、信号模仿、现象共同”的准则，结合该导弹再入空气舵机及其单元测验的特色和作业原理，运用PLC智能操控、机电液一体化技能、虚拟现实等办法，确认了根据PLC的某导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备的硬件结构，如图2所示。
由图2不难看出，导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备硬件包含操控回路和动力回路两个不同回路。其间动力回路的功用是为体系供给必定的液压压力，为操控回路的正常作业供给动力，其首要设备有油箱、蓄能器、直流电动机、溢流活门、柱塞泵、安全阀门、油滤组件等。而体系的操控回路是再入空气舵机操控体系的中心，首要由电液伺服阀、伺服扩大器、反应电位器和作动筒等组成，其作用是为体系供给操控信号，操控动力回路履行机构发生相应的动作，反应回路的作用是检测动力回路动作，从而判别整个再入空气舵机体系能否已依照操控指令完结相应的操控使命。
该体系的操控电路采纳功用仿真的办法进行规划，运用PLC构成再入空气舵机单元测验模仿练习配备的操控体系。硬件部分的规划首要包含：PLC、驱动板、各设备电路、接口模块等部分。选用老练的智能检测与操控办法，以PLC为中心，合作自主研发的驱动板和接口板，使体系可以实时地收集各种反应信号并及时地输出相应的操控信号。归纳各子体系不同的功用需求，采纳老练工业操控技能，规划制造了总线操控板、I/O输入输出板、A/D转化板、电机和数码管驱动板等各种功用接口板，完结信号收集、开关量操控、时序操控、电平转化等功用，并经过驱动板满意部分器材和电路的功率需求。外围接口模块首要结构如图3所示。
再入空气舵机操控单元测验电路功用模块首要选用对外接口功用仿真，即运用某导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备可以完结技能阵地再入空气舵机零位测验、运转时刻测验、动态功用测验、静态功用测验等测验项目的测验，对再入空气舵机的频率特性、阶跃特性、方位特性进行全面的检测，一起体系可以实时地检测再入空气舵机油面压力、充气压力、液压油温度等首要技能指标;结合某导弹再入空气舵机单元测验流程，经过单元测验模仿软件，给导弹再入空气舵机发送各种操控指令，模仿配备根据体系宣布的指令类型结合单元测验进程，模仿单元测验进程中的各种现象，并在测验操作面板上显现各种状况信息。再入空气舵机单元测验操作面板如图4所示。
PLC归纳处理由再入空气舵机单元测验模仿练习配备发来的操作操控信号，将操作操控信号发送到外围接口设备处理模块，和谐各分电路作业，完结各分体系信息同步;一起将相关的操控信号上传到教育机终端，进行操作练习监控与办理并完结多媒体教育互动。
导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备实时接纳测验操作操控面板发送的操控信号，经过串口与上位机进行实时的信号传递，完结软件演示体系同步改写电路、气路和液路作业原理演示的功用，可形象、直观地展示再入空气舵机各部件结构、作业进程及其衔接联系，对操作号手把握单元测验原理、认知再入空气舵机结构组成，具有很好的支撑作用。
4 体系软件规划与完结
为了进步编程功率，软件体系选用了模块化规划，首要包含主控软件、通讯软件、毛病诊断软件、虚拟仿真软件、教育办理软件等，体系软件组成框图如图5所示。
主控软件：首要是合作相应的硬件电路并进行操控逻辑和操作进程的仿真，完结再入空气舵机单元测验操作练习进程中各种信号的收集、核算、输出。在单元测验操作进程中，根据号手的操作动作在各显现界面之间进行跳转，并完结测验数据的主动判读。操控软件的操控流程图如图6所示。
通讯软件：首要完结PLC与上位机以及PLC与各I/O模块之间通讯，为了简化硬件规划，该体系选用的是RS232串行通讯协议。
虚拟仿真软件：为了进步教育练习作用，体系选用Unity3D和Flash相结合的办法对体系的作业进程和作业原理进行动态演示，使操作号手可以直观的看到再入空气舵机单元测验进程中配备状况的改动状况。
毛病诊断软件：首要是经过树立毛病库的办法，记载操作动作，并结合操作流程进行剖析判别，给出测验操作成果，为操作号手的操作等级鉴定供给现实根据。
5 定论
本文研发的某导弹再入空气舵机单元测验模仿练习配备，硬件上归纳运用了机电液一体化技能、嵌入式智能操控技能和虚拟仿真技能，集成了某导弹再入空气舵机单元测验的操作练习功用与理论教育功用，研发完结后的体系如图7所示。经部队和相关院校试用后，实验结果表明，该体系可完结某导弹技能阵地再入空气舵机零位测验、运转时刻测验、动态功用测验、静态功用测验等测验项目，处理了再入空气舵机的频率特性、阶跃特性、方位特性测验进程中存在的作业进程难演示、作业原理难学习、毛病现象难仿真等问题，减少了导弹部队动用实装练习的次数，确保了操作号手教育练习时刻，进步了部队的练习作用和院校的教育质量。
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本文来源于《电子产品世界》2018年第7期第66页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
