QJ 1659A-2008 控制系统仿真试验要求

中华人民共和国航天行业标准控制系统仿真试验要求Requirementforexperimentsoncontrolsystemsimulation2008－03－17发布2008－10－01实施国防科学技术工业委员会发布FL1680QJ1659A—2008代替QJ1659—1989QJ1659A—2008I前言本标准代替QJ1659－1989《控制系统仿真试验规范》。本标准与QJ1659－1989相比，主要有以下变化：a)去掉了原标准的术语，直接引用相关标准；b)明确试验的各种目的和要求，明确试验系统组成和试验基本方法，修改试验流程，其他各章节进行适应性修改；c)取消附录A、附录B和附录C。本标准由中国航天科技集团公司提出。本标准由中国航天标准化研究所归口。本标准起草单位：中国航天科技集团公司一院十二所。本标准主要起草人：王玲、王会霞、田海涛。本标准于1989年2月首次发布。QJ1659A—20081控制系统仿真试验要求1范围本标准规定了导弹和运载火箭控制系统仿真试验的基本要求、试验流程与基本方法。本标准适用于导弹和运载火箭控制系统仿真试验；其他领域仿真试验可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GJB3588导弹控制系统术语GJB/Z25电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南QJ2643控制系统仿真术语3术语和定义GJB3588、QJ2643确立的术语和定义适用于本标准。4试验目的试验目的一般为：a)检验控制系统设计的正确性；b)检验控制系统参数选择的合理性；c)检测控制系统在各种干扰作用下的性能指标；d)检验控制系统的抗干扰能力；e)检验弹（箭）上计算机系统的软硬件功能及其他弹（箭）上实物的功能；f)检查各种因素对制导精度的影响，检查制导精度设计的合理性；g)检验制导系统和姿控系统之间的协调性；h)复现飞行故障，分析故障原因及采取措施后的效果；i)作为验收控制系统设计时的试验手段。5试验仪器及设备5.1仿真计算机系统5.1.1仿真计算机系统一般包括数学仿真计算机系统和半实物仿真计算机系统；对数学仿真计算机系统不做特殊要求，半实物仿真计算机系统的基本构成一般应包括：a)实时仿真主控计算机；b)建模仿真环境；c)实时I/O系统。QJ1659A—200825.1.2根据仿真的对象、模型的形式、解题精度、试验目的进行全面考虑，仿真计算机系统一般应满足以下要求：a)应有精确的帧计时功能，以保证其实时性；b)应有良好的建模环境和运行环境；c)应有足够的运算速度、内存容量；d)应能提供试验要求的各种高速I/O接口，并有足够的通讯带宽和通讯能力；e)应有较强的系统扩展能力；f)应有与仿真设备及弹（箭）上设备同步的时钟；g)如仿真规模较大，可建立分布式仿真机系统。5.2仿真设备5.2.1仿真设备一般包括：a)单轴、三轴飞行转台等角运动仿真设备；b)线加速度仿真设备；c)模拟力、力矩、惯性、弹性等特性的伺服机构负载仿真设备；d)各种弹（箭）上控制设备等效器；e)仿真试验控制台、系统电缆网、各种转接装置等；f)各种目标仿真器和环境物理效应仿真器等。5.2.2仿真设备一般应满足以下要求：a)弹（箭）上设备等效器应按试验要求研制配套，其性能应满足相关技术参数要求规定的性能指标，并附技术说明；b)转台、负载台等仿真设备应满足相应的技术指标和试验要求，运行正常可靠；c)其它环境模拟设备均应满足相应的技术指标要求，运行正常可靠。5.3弹（箭）上设备5.3.1弹（箭）上设备包括弹（箭）上仪器及其辅助设备，一般有：a)弹（箭）上计算机；b)惯性设备；c)伺服机构；d)发动机喷管或燃气舵、空气舵等；e)各种制导探测及导引装置；f)各种卫星导航设备。5.3.2弹（箭）上设备一般应满足以下要求：a)所使用的弹（箭）上实物的技术状态应与正式产品一致；b)其特性应满足技术参数要求规定的性能指标；c)正确安装、联接和检测弹（箭）上设备及飞行控制软件。5.4通用设备5.4.1通用设备一般包括：a)交流稳压电源；b)直流稳压电源；QJ1659A—20083c)信号处理与分析设备：如频率响应仪、频谱分析仪、数字信号发生器等；d)信号测试仪表，如数字万用表、数字示波器等；e)用于通讯、遥测和数据处理等的计算机；f)数据记录仪器；g)其他需要的设备。5.4.2各种通用设备应经过计量检定或校准并在有效期内。5.5软件5.5.1软件一般包括：a)控制系统飞行控制软件；b)仿真软件；c)数据处理软件；d)其他需要的通用或专用软件。5.5.2控制系统飞行控制软件是半实物仿真试验必不可少的弹（箭）上产品，在参加仿真试验时应满足以下要求：a)满足任务书规定的技术要求；b)应提供飞行控制软件操作使用说明；c)应能进行额定、上限、下限、上极限、下极限等状态的试验；d)应能分别进行加导引和不加导引状态试验。5.5.3仿真软件一般应满足以下要求：a)应按照软件工程化的要求进行开发研制；b)具有良好的模块化结构、可扩充、易维护；c)在开发的各个阶段应建立相应的技术文档；d)仿真软件应选取合适的算法，保证半实物仿真的实时性和仿真模型的正确性；e)能实现导弹或运载火箭的动力学和运动学模型、惯性设备和伺服机构模型、控制稳定网络和制导律模型；f)在有末制导的情况下，应实现目标运动模型、弹目相对运动模型、以及目标环境特征数学模型；g)一套仿真软件应能够同时实现数学仿真和半实物仿真，以保证在进行仿真试验时，随时对同一种状态的数学仿真和半实物仿真的结果比对；h)能进行仿真时序控制；i)能对仿真试验中出现异常情况时进行系统保护处理。5.5.4其他需要的通用或专用软件应满足相关技术要求。6试验要求6.1试验文件试验文件一般包括：a)试验任务书；b)试验大纲；QJ1659A—20084c)试验细则；d)其他试验用技术文件。各种试验文件应有完整的签署，并保持与试验技术状态的一致性。6.2仿真系统检测所有检测结果应满足相关技术文件要求。仿真系统检测一般包括：a)仿真机系统的检测；b)仿真模型动静态特性的检测，检测结果与理论特性比较，应满足精度要求；c)各种仿真设备的特性、功能、极性检测；d)弹（箭）上设备动、静态性能检测；e)飞行控制软件静态增益和极性的检测，检测按分级分段进行；f)仿真系统静态放大倍数检测，调整使其满足绝对值不大于5%的要求；g)仿真系统动态特性检测；h)其他相关设备的检测。6.3试验操作试验操作要求为：a)应制定严格的操作规程，避免人为责任事故，保证试验设备和人员安全；b)应按照试验需要，合理配置人员，明确岗位分工，加强指挥协调，保证试验顺利进行；c)参试人员按分工上岗，按操作规程的要求操作；d)在加电前应查阅有关设备的技术文件，熟练掌握设备的电气性能及插座上各点的功能，并对电缆及设备进行导通及绝缘检查，检查地面电源并调整到额定工作状态；e)通电时应按正确的操作规范对设备进行动、静态特性检测；f)每一次仿真结束后，应按正确的操作规范操作；g)试验过程中改变状态时，应充分论证，各方认可，方可操作；h)设备运行中出现故障或差错时，应在负责人指挥下有秩序地排除，不得轻易或擅自改动系统状态、系统参数和模型结构；i)对每一个试验状态的条件、内容、结果、出现的问题、解决的措施等应认真做好记录，详细填写工作日志。6.4技术安全技术安全要求一般包括：a)安全员应监督各种操作、电源电路和设备安装的安全性；b)对重要设备如转台等应制定应急预案，采取相应保护措施，加设对转台各框架的转角、角速度等保护门槛值，避免系统发散造成弹（箭）上设备和仿真设备损坏；c)严格执行技安守则；d)试验前应由专人对试验场地进行技安检查，并满足技安要求。6.5试验质量控制试验质量控制要求一般包括：a)对试验全过程进行严格管理；b)上岗人员应明确其岗位分工和本岗的质量职责；QJ1659A—20085c)仿真系统各项测试检查应按技术要求进行，认真记录测试结果，并对结果进行仔细分析，确保试验真实、可信；d)控制系统设计人员应认真判读试验结果；e)对试验过程中出现的异常或故障现象，应查明原因，并采取有效的纠正措施。6.6岗位职责试验人员岗位职责要求如下：a)试验负责人负责组织协调指挥仿真试验，对试验有综合判断能力和解决处理问题能力；b)软件设计人员应完成数学模型的处理、仿真模型建立、仿真程序设计和模型动态特性测试，熟练掌握仿真机系统的操作，并具有结果分析判断能力；c)硬件设计人员应能根据仿真任务的需要设计相应配套的接口和电缆网、各种等效器及仿真设备，熟悉掌握各种仿真设备的操作使用方法，并具有差错判断和处理能力。6.7试验环境试验环境要求如下：a)试验室内温、湿度和洁净度应保持在计算机和各种仿真设备和弹（箭）上设备要求的范围内，并保持清洁整齐；b)专用设备、通用设备、电源、电缆、工具及辅助设备均应安装和安放得当，确保方便、安全，与试验无关的物品应远离试验现场停放；c)仿真设备之间，仿真机与仿真设备之间的地线系统应合理、可靠，并有有效的抗干扰措施；d)各种设备接地应符合GJB/Z25的规定；e)微波暗室的屏蔽度、工作区反射电平应能满足试验要求；f)红外仿真试验室的照明强度在离地１m处不小于400Lx；g)各试验室之间应有通畅的通讯、监视手段；h)参试人员应着工作服进行操作；i)试验现场应减少人员流动，保持肃静，工作完毕及时断电，整理现场资料和仪表工具。7仿真试验项目和程序7.1试验类别试验类别一般包括：a)数学仿真；b)半实物仿真。7.2试验项目7.2.1数学仿真数学仿真一般应用于以下试验：a)姿态稳定控制系统设计仿真验证；b)制导系统设计仿真验证；c)全系统设计仿真验证；d)制导精度设计验证。7.2.2半实物仿真QJ1659A—20086半实物仿真一般应用于以下试验：a)姿态稳定系统仿真；b)制导系统仿真；c)全控制系统仿真试验。7.3仿真试验程序7.3.1数学仿真7.3.1.1试验准备试验准备包括：a)接收仿真任务书；b)确定仿真方案；c)建立仿真系统，试验设备包括数学仿真计算机、仿真软件，其中仿真软件应满足5.5的要求。7.3.1.2仿真建模及计算仿真建模及计算内容包括：a)定义系统模型，分析系统参数；b)编制仿真软件框图；c)选择算法与仿真语言；d)选取仿真步长；e)编制仿真程序；f)审核程序，编写程序说明；g)调试程序；h)进行仿真模型动静态特性检测；i)验证调整积分算法及步长；j)仿真模型定型；k)按任务书规定的试验内容要求，逐项进行仿真计算。7.3.1.3试验结果处理对试验数据进行分类、整理，按第10章的要求编写试验报告，并经过评审。7.3.2半实物仿真7.3.2.1试验阶段7.3.2.1.1试验准备试验准备的内容包括：a)接收仿真试验任务书，明确仿真试验要求，确定仿真试验方案，进行仿真系统策划，试验负责人应根据仿真任务书或合同要求编写仿真试验大纲；b)按7.3.1.2的要求进行仿真建模；c)建立仿真系统，试验设备一般包括半实物仿真计算机系统、弹（箭）上设备、等效器、仿真软件和飞行控制软件，各设备和软件应满足第5章和6.2的相应要求；d)根据控制系统仿真试验和仿真系统组成的要求，设计仿真系统电缆网、设备安装过渡装置、以及惯性设备和伺服机构等效器，所研制的仿真等效设备的特性和接口形式应与真实设备QJ1659A—20087一致；e)进行实物设备齐套；f)进行仿真系统检测，检查线路的正确性、软硬件系统的协调性、测试系统的极性和静态增益；完成仿真系统建立。7.3.2.1.2等效器状态试验该状态下的系统组成一般包括：a)弹（箭）上计算机和飞行控制软件；b)控制系统弹（箭）上设备（如惯性设备、伺服机构、导引头等）用等效器代替；c)弹（箭）体仿真模型。该状态的试验内容重点是：——进行系统联调，检验软硬件的