航天控制仿真系统设计

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1、2011全国仿真技术学术会议论文集’航天控制仿真系统设计王会霞(北京航天自动控制研究所，北京，100854)摘要：根据航天控制系统设计方案的考核验证需求，分析了仿真系统的发展趋势，提出了控制系统仿真的试验系统，总结分析了新型仿真体系结构下的关键技术，对于控制系统仿真的开展具有指导意义。关键词：控制系统；仿真；虚拟试验中图分类号：TP391．9文献标识码：ADesignofSimulationSystemforAerospaceControlSystemWANGHUi—xia(BeijingAerospaceAutomaticControlInstitute，B

2、eijing100854，China)ABSTRACT：Simulationofcontrolsystemisoneoftheimportantsystemexperimentsduringspacecraftprojectdevel-opment．Accordingtothetestsandevaluationdemandsofcontrolsystemscheme，d宴yelopmenttrendofsimulationsystemisanalyzed，andatypeofsimulationsystemarchitectureforcontrolsyst

3、emisproposed．Keytechnologiesusedinthenewsimulationsystemarchitecturearesummarized．Theachievementshavesomereferenceforcarryingoutcontrolsystemsimulationexperiments．KEYWORDS：Controlsystem；Simulation；Virtualtestl引言在航天型号研制阶段，控制系统仿真是地面开展的大型系统试验之一，主要进行姿态控制系统、制导系统、导航系统性能的仿真。利用仿真技术，对控制系统施加模

4、拟干扰、分析系统在一定输入下的动力学响应、分析各系统的性能指标，以评定控制系统的性能。在概念研究和方案论证过程中，仿真技术也发挥着蕈要作用，利用仿真技术可以对新概念进行演示，验证方案的可行性。目前我国航天工业部门面临时间紧张、技术复杂、任务难度大的挑战，因此必须在方案、设计、集成、测试和运行各个阶段进行仿真验证，采用先进的仿真技术来解决这些问题，优化总体性能，缩短研制周期，降低研制成本。本文根据控制系统设计方案的考核验证需求，提出了控制系统仿真的体系架构，总结分析了新型仿真体系结构下的关键技术，对于控制系统仿真的开展具有指导意义。2仿真试验系统发展趋势随着任务

5、的复杂，仿真资源的共享和重用逐渐被人们所重视。近年来提出了“可扩展建模仿真框架(XMSF)”、“仿收稿日期：2011一06—02真一CAISR共同框架”、“面向技术、研究和试验的建模结构(MATREX)”、“面向虚拟靶场应用的测试与训练使能体系结构(TENA)”，通过促进资源的重用和可组合，从而达到快速、高效地采办、开发、试验的目的。为了充分利用各种试验室和靶场资源，提高试验和训练能力，美国国防部构建试验与训练使能体系结构(TestandtrainingEnablingArchitecture，"lENA)。在联合任务环境试验能力(JointMissionEn

6、vironmentTestCapability，JMETC)计划中，采用试验与训练使能体系结构(TENA)作为其基础体系结构，提供了一种分布的、实时的、虚拟的、协同(LVC)的试验验证能力。能够对采办过程中的型号设计、初样试验、飞行试验、互操作性试验，以及在特定的联合作战环境(JME)条件下对关键性能参数(KPP)进行演示验证，并且将分布的试验设备、仿真资源和工业内部的试验资源连接起来。．·联合建模与仿真环境(JointModelingAndSimulationEn．vironment，JMASE)，支持从工程级、平台级、任务级到交战级的系统仿真与建模环境，为

7、仿真建模、配置、运行、仿真数据处理分析提供支持。JMASE由三部分组成：JMASE体系结构、模型与JMASE体系结构之间的标准接口以及基于GUI的一系列工具。JMASE体系结构包括仿真引擎和服务。服务完成常用功能。仿真引擎调度服务和其它模型，负责更新消息的转发一153—和更新函数的调用。JMASE提供一系列工具对从建立模型到仿真数据分析的全过程提供支持，例如，模趔编辑工具，配置工具，显示工具等。3控制系统仿真3．1控制系统组成控制系统的主要任务是控制飞行器的有效载荷投掷精度；对飞行器施加姿态控制，保证在各种条件下的1s行稳定性。飞行器在飞行过程中受内外干扰和多

8、种环境条件的影响，往往会偏离预计轨道和