引信電子安全與控制系統(tǒng)設計
發(fā)布時間:2021-07-27 21:18
本文對電子引信的安全狀態(tài)控制方案進行了深入分析和研究,以此為基礎提出了通用化、小型化安全可靠的設計方案。安全保險通過三個串聯(lián)的開關(guān)實現(xiàn),保險關(guān)閉時電能無法集中到儲能電容使雷管無法被引爆,解除保險需要不同的環(huán)境信息激勵,使用順序、時間窗和指令結(jié)合的方法提高解除保險的安全性。進一步研究了直流升壓電源技術(shù),設計了用于高壓電容充電的反激式開關(guān)電源,該電源的PWM驅(qū)動信號通過CPLD輸出,CPLD可以通反饋電路得到電容充電狀態(tài)從而控制PWM輸出。通過深入研究沖擊片雷管的引爆方案設計了起爆電路和觸發(fā)電路,因為起爆電路開關(guān)對速度和電壓要求較高,所以選用氣體觸發(fā)管作為開關(guān)。并且設計了將低壓控制信號能量放大的觸發(fā)電路,該電路使用兩個互感線圈利用匝數(shù)比不同實現(xiàn)電壓放大功能,輸出端高壓將氣體放電開關(guān)管打開。硬件電路仿真驗證、CPLD邏輯仿真以及樣板的放電實驗表明,其硬件電路、軟件和CPLD達到設計目的,基于制導引信信息一體化設計的電子安全控制系統(tǒng)能夠完成安保解除和起爆電流輸出。
【文章來源】:北華航天工業(yè)學院河北省
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
安全保險模型
引信電子安全與控制系統(tǒng)設計8k4關(guān)閉。此時Δt時間窗開始計時。在時間窗結(jié)束之后,即使環(huán)境激勵2出現(xiàn)也不會導致k2的閉合,只有在時間窗內(nèi)時k5閉合,此時環(huán)境激勵2才能使k2閉合。K2閉合之后會導致k6閉合,此時環(huán)境激勵3出現(xiàn)會導致k3閉合,三個環(huán)境激勵按照順序出現(xiàn)才能使保險完全解除[20]。圖2.1安全保險模型從安全到解保過程中,一個動態(tài)電開關(guān)和兩個非動態(tài)電開關(guān)可能有四種狀態(tài),如圖2.2所示。圖中圓圈序號表示安全保險的一種狀態(tài),前頭表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,P代表本次轉(zhuǎn)換狀態(tài)的概率。其中①表示保險狀態(tài),此時k1,k2,k3打開;②表示半保險狀態(tài),k1,k2閉合,k3打開;③表示解保狀態(tài),k1,k2,k3均閉合;④表示系統(tǒng)故障,k1閉合,k5打開。圖2.2狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖在t0~t1期間從①狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換到②、③、④的任意一種狀態(tài),也可以保持①狀態(tài)不變,他們的轉(zhuǎn)換概率如下。狀態(tài)①~狀態(tài)①:環(huán)境1沒有出現(xiàn),狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為111P1P(2.1)狀態(tài)①~狀態(tài)②:系統(tǒng)從保險狀態(tài)轉(zhuǎn)換到半保險狀態(tài),狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率有下面多種情況,第一種為環(huán)境激勵1與環(huán)境2順序出現(xiàn),但是環(huán)境3未出現(xiàn),則
采集的成本,減小了設備體積和成本。制導引信一體化設計包含兩個方面,一方面是硬件一體化設計,這種設計的做法是將引信和制導控制器一起設計,將它們看作是一個設備,但是同時具有引信的功能和制導控制的功能,這樣設計的優(yōu)點是節(jié)省空間和硬件成本,是制導引信一體化設計的目標。另方面是功能一體化設計,這種設計方法是保持現(xiàn)有制導控制器和引信的位置不變,但是邏輯上將他們看作一個整體,這種設計方案是硬件一體化設計的這種方案,因為當前制導引信一體化設計的理論還未完善,尚在研究階段,因此本文選用功能一體化設計,圖2.3為引信安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2.3引信安全與控制系統(tǒng)框圖圖中框圖代表一個功能相對完整的模塊,實線表示電源的流動方向,虛線表示控制信號和狀態(tài)檢測信號。引信安全控制系統(tǒng)設計分為低壓控制區(qū)域和高壓起爆區(qū)域,低壓控制區(qū)域主要實現(xiàn)與上級控制器的信息傳輸、系統(tǒng)的安全狀態(tài)檢測和安全保險開關(guān)的控制。高壓區(qū)域主要由高壓電源、觸發(fā)電路和起爆電路組成,主要負責起爆沖擊片雷管任務的執(zhí)行。(1)電源模塊由于引信安全控制控制系統(tǒng)有各個不同的模塊,而有些模塊則需要不同的電壓,本文設計中控制模塊供電為3.3V、內(nèi)部控制信號為5V、高壓電源模塊12V。因此供電方案有兩種選擇,第一種分三路輸出,選用三塊電源芯片分別輸出三種電壓,但是這種方法成本較高且體積龐大。第二種方法分兩路輸出,其中一路輸出功率較大的12V,另一路輸出5V和3.3V,3.3V由5V經(jīng)過線性穩(wěn)壓器降壓得到。第三種設計為一路輸出,三個降壓
【參考文獻】:
期刊論文
[1]一種單端反激式開關(guān)電源設計[J]. 嚴會會,韓敏. 信息通信. 2019(10)
[2]單端反激開關(guān)穩(wěn)壓電源設計與制作[J]. 管尚書,趙雨桐,宋桂英. 通信電源技術(shù). 2019(04)
[3]鴨舵式二維彈道修正引信發(fā)展綜述[J]. 劉宗源,高敏,宋衛(wèi)東,王毅. 現(xiàn)代防御技術(shù). 2019(01)
[4]淺談國外引信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 高野軍. 制導與引信. 2018(01)
[5]引信的三大基礎技術(shù)與發(fā)展要求[J]. 施坤林,黃崢,牛蘭杰,鄒金龍,劉忙龍,梁軻. 探測與控制學報. 2018(01)
[6]引信可靠性考核的系統(tǒng)性錯誤及統(tǒng)計檢驗方法[J]. 張龍山. 探測與控制學報. 2016(03)
[7]微機電技術(shù)在引信中的應用綜述[J]. 王輔輔,婁文忠. 探測與控制學報. 2016(03)
[8]控制開關(guān)周期的高壓電容電壓無反饋維持方法[J]. 蘇鋒,康興國,鄭松. 探測與控制學報. 2016(03)
[9]國外引信電子安全與解除保險裝置研究進展[J]. 單體強,齊杏林,范志鋒,劉加凱. 飛航導彈. 2016(06)
[10]引信電子安全定向多點起爆控制電路設計[J]. 韓克華,周俊,任西,褚恩義. 控制工程. 2016(04)
本文編號:3306558
【文章來源】:北華航天工業(yè)學院河北省
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
安全保險模型
引信電子安全與控制系統(tǒng)設計8k4關(guān)閉。此時Δt時間窗開始計時。在時間窗結(jié)束之后,即使環(huán)境激勵2出現(xiàn)也不會導致k2的閉合,只有在時間窗內(nèi)時k5閉合,此時環(huán)境激勵2才能使k2閉合。K2閉合之后會導致k6閉合,此時環(huán)境激勵3出現(xiàn)會導致k3閉合,三個環(huán)境激勵按照順序出現(xiàn)才能使保險完全解除[20]。圖2.1安全保險模型從安全到解保過程中,一個動態(tài)電開關(guān)和兩個非動態(tài)電開關(guān)可能有四種狀態(tài),如圖2.2所示。圖中圓圈序號表示安全保險的一種狀態(tài),前頭表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,P代表本次轉(zhuǎn)換狀態(tài)的概率。其中①表示保險狀態(tài),此時k1,k2,k3打開;②表示半保險狀態(tài),k1,k2閉合,k3打開;③表示解保狀態(tài),k1,k2,k3均閉合;④表示系統(tǒng)故障,k1閉合,k5打開。圖2.2狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖在t0~t1期間從①狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換到②、③、④的任意一種狀態(tài),也可以保持①狀態(tài)不變,他們的轉(zhuǎn)換概率如下。狀態(tài)①~狀態(tài)①:環(huán)境1沒有出現(xiàn),狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為111P1P(2.1)狀態(tài)①~狀態(tài)②:系統(tǒng)從保險狀態(tài)轉(zhuǎn)換到半保險狀態(tài),狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率有下面多種情況,第一種為環(huán)境激勵1與環(huán)境2順序出現(xiàn),但是環(huán)境3未出現(xiàn),則
采集的成本,減小了設備體積和成本。制導引信一體化設計包含兩個方面,一方面是硬件一體化設計,這種設計的做法是將引信和制導控制器一起設計,將它們看作是一個設備,但是同時具有引信的功能和制導控制的功能,這樣設計的優(yōu)點是節(jié)省空間和硬件成本,是制導引信一體化設計的目標。另方面是功能一體化設計,這種設計方法是保持現(xiàn)有制導控制器和引信的位置不變,但是邏輯上將他們看作一個整體,這種設計方案是硬件一體化設計的這種方案,因為當前制導引信一體化設計的理論還未完善,尚在研究階段,因此本文選用功能一體化設計,圖2.3為引信安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2.3引信安全與控制系統(tǒng)框圖圖中框圖代表一個功能相對完整的模塊,實線表示電源的流動方向,虛線表示控制信號和狀態(tài)檢測信號。引信安全控制系統(tǒng)設計分為低壓控制區(qū)域和高壓起爆區(qū)域,低壓控制區(qū)域主要實現(xiàn)與上級控制器的信息傳輸、系統(tǒng)的安全狀態(tài)檢測和安全保險開關(guān)的控制。高壓區(qū)域主要由高壓電源、觸發(fā)電路和起爆電路組成,主要負責起爆沖擊片雷管任務的執(zhí)行。(1)電源模塊由于引信安全控制控制系統(tǒng)有各個不同的模塊,而有些模塊則需要不同的電壓,本文設計中控制模塊供電為3.3V、內(nèi)部控制信號為5V、高壓電源模塊12V。因此供電方案有兩種選擇,第一種分三路輸出,選用三塊電源芯片分別輸出三種電壓,但是這種方法成本較高且體積龐大。第二種方法分兩路輸出,其中一路輸出功率較大的12V,另一路輸出5V和3.3V,3.3V由5V經(jīng)過線性穩(wěn)壓器降壓得到。第三種設計為一路輸出,三個降壓
【參考文獻】:
期刊論文
[1]一種單端反激式開關(guān)電源設計[J]. 嚴會會,韓敏. 信息通信. 2019(10)
[2]單端反激開關(guān)穩(wěn)壓電源設計與制作[J]. 管尚書,趙雨桐,宋桂英. 通信電源技術(shù). 2019(04)
[3]鴨舵式二維彈道修正引信發(fā)展綜述[J]. 劉宗源,高敏,宋衛(wèi)東,王毅. 現(xiàn)代防御技術(shù). 2019(01)
[4]淺談國外引信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 高野軍. 制導與引信. 2018(01)
[5]引信的三大基礎技術(shù)與發(fā)展要求[J]. 施坤林,黃崢,牛蘭杰,鄒金龍,劉忙龍,梁軻. 探測與控制學報. 2018(01)
[6]引信可靠性考核的系統(tǒng)性錯誤及統(tǒng)計檢驗方法[J]. 張龍山. 探測與控制學報. 2016(03)
[7]微機電技術(shù)在引信中的應用綜述[J]. 王輔輔,婁文忠. 探測與控制學報. 2016(03)
[8]控制開關(guān)周期的高壓電容電壓無反饋維持方法[J]. 蘇鋒,康興國,鄭松. 探測與控制學報. 2016(03)
[9]國外引信電子安全與解除保險裝置研究進展[J]. 單體強,齊杏林,范志鋒,劉加凱. 飛航導彈. 2016(06)
[10]引信電子安全定向多點起爆控制電路設計[J]. 韓克華,周俊,任西,褚恩義. 控制工程. 2016(04)
本文編號:3306558
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