一种用于重复使用运载火箭的发动机控制器
本发明涉及控制器设计技术领域，公开了一种用于重复使用运载火箭的发动机控制器，包括：电源模块、主控模块及多个业务模块，电源模块、主控模块及多个业务模块分别采用相同的多模冗余架构，电源模块包括多个电源单元；主控模块包括多个控制单元，多个控制单元之间互相连接；每个业务模块包括多个业务单元；多个电源单元与多个控制单元、多个业务单元一一对应，并分别为其提供电源；多个控制单元与多个业务单元一一对应，用于一一进行数据传输，并控制各业务单元。本发明利用多模冗余架构及高速串行总线数据传输，实现了对发动机变推力及摇摆的全权限控制，提升了发动机控制器的控制能力，各模块均采用多模冗余架构，提高了发动机控制器的可靠性。
发明专利
CN202410533633.2
2024-04-28
CN118327812A
2024-07-11
F02K9/00(2006.01)
北京理工大学%北京星际荣耀科技有限责任公司%北京星际荣耀空间科技股份有限公司
江良伟;彭小波;李彦辰
100081 北京市海淀区中关村南大街5号;;
北京三聚阳光知识产权代理有限公司
秦然
北京;11
1.一种用于重复使用运载火箭的发动机控制器，其特征在于，所述发动机控制器包括：电源模块、主控模块及多个业务模块，所述电源模块、所述主控模块及多个所述业务模块分别采用相同的多模冗余架构，所述主控模块和多个所述业务模块之间采用高速串行总线进行数据传输，其中， 所述电源模块包括多个电源单元； 所述主控模块包括多个控制单元，所述多个控制单元之间互相连接，控制单元的数量与所述电源单元的数量相同； 每个所述业务模块包括多个业务单元，所述业务单元的数量与所述电源单元的数量相同； 所述多个电源单元与多个控制单元、多个业务单元一一对应，并分别为多个控制单元、多个业务单元提供电源； 所述多个控制单元与多个业务单元一一对应，用于分别与多个业务单元一一进行数据传输，并控制各业务单元。 2.根据权利要求1所述的发动机控制器，其特征在于，所述电源模块包括三个电源单元，所述主控模块包括三个控制单元，每个所述业务模块包括三个业务单元。 3.根据权利要求2所述的发动机控制器，其特征在于，所述业务模块包括：流量调节模块，用于驱动流量调节机构，进而调节发动机的燃料调节阀开度，以调节发动机的推力； 所述流量调节模块包括三个分别独立的流量调节单元，每个流量调节单元包括： 流量控制子单元，用于接收主控模块的流量控制指令，并根据所述流量控制指令生成开度驱动信号； 流量驱动子单元，用于根据所述开度驱动信号驱动流量调节机构，进而调节对应调节阀的开度，以调节发动机的推力。 4.根据权利要求3所述的发动机控制器，其特征在于，所述流量调节模块还包括： 第一连接器，通过高速串行总线分别对应连接三个控制单元与三个流量控制子单元，用于接收三个控制单元的流量控制指令，同时将三个流量控制子单元的流量反馈信号对应传输给三个控制单元，形成闭环控制。 5.根据权利要求2所述的发动机控制器，其特征在于，所述业务模块还包括：伺服控制模块，用于驱动摇摆伺服机构，控制发动机的喷管摆动； 所述伺服控制模块包括三个分别独立的伺服控制单元，每个伺服控制单元包括： 伺服控制子单元，用于接受主控模块的伺服控制指令，并根据所述伺服控制指令生成摆动驱动信号； 伺服驱动子单元，用于根据所述摆动驱动信号驱动摇摆伺服机构，以控制发动机的喷管摆动。 6.根据权利要求5所述的发动机控制器，其特征在于，所述伺服控制模块还包括： 第二连接器，通过高速串行总线分别对应连接三个控制单元与三个伺服控制子单元，用于接收三个控制单元的伺服控制指令，同时将三个伺服控制子单元的摆动反馈信号对应传输给三个控制单元，形成闭环控制。 7.根据权利要求2所述的发动机控制器，其特征在于，所述业务模块还包括：配电模块，用于为除发动机控制器以外的相关电气设备配电，所述配电模块包括三个分别独立的配电控制单元和一个第三连接器，每个配电控制单元包括： 配电控制子单元，用于接收所述主控模块的配电控制指令并进行运算，输出配电控制信号； 配电驱动子单元，用于接收所述配电控制信号并生成相应的配电驱动信号，根据所述配电驱动信号驱动对应功率开关的通断，以输出目标电源信号； 第三连接器，通过高速串行总线分别对应连接三个控制单元与三个配电控制子单元，用于接收三个控制单元的配电控制指令，同时将三个配电控制子单元的配电反馈信号对应传输给三个控制单元。 8.根据权利要求2所述的发动机控制器，其特征在于，所述业务模块还包括：时序模块，用于根据主控模块的时序指令控制发动机的点火装置及发动机的阀门开关；所述时序模块包括三个分别独立的时序控制单元和一个第四连接器，每个时序控制单元包括： 时序控制子单元，用于接收所述主控模块的时序控制指令，并将所述时序控制指令处理为开关驱动信号； 时序驱动子单元，用于根据所述开关驱动信号驱动所述发动机的点火装置或发动机的阀门打开或关闭； 第四连接器，通过高速串行总线分别对应连接三个控制单元与三个时序控制子单元，用于接收三个控制单元的时序控制指令，同时将三个时序控制子单元的时序反馈信号对应传输给三个控制单元。 9.根据权利要求2所述的发动机控制器，其特征在于，所述业务模块还包括：信息采集模块，用于采集发动机的各种传感器信号并将采集到的信号传输给主控模块；所述信息采集模块包括三个分别独立的采集控制单元和一个第五连接器，每个采集控制单元包括： 采集控制子单元，用于接收所述主控模块的采集控制指令，并将所述采集控制指令处理为信息采集驱动信号； 采集驱动子单元，用于根据所述信息采集驱动信号采集对应传感器信号； 第五连接器，通过高速串行总线分别对应连接三个控制单元与三个采集控制子单元，用于接收三个控制单元的采集控制指令，同时将三个采集控制子单元的传感器信号对应传输给三个控制单元。 10.根据权利要求1所述的发动机控制器，其特征在于，所述电源模块、所述主控模块和多个所述业务模块各自集成到一块基板上，各基板之间采用叠板形式进行组合，各基板单独固定，通过直插连接器进行电气连接。