[发明专利]具备动力冗余能力的多发动机并联火箭控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种具备动力冗余能力的多发动机并联火箭控制装置，包括：检测设备，运算设备和执行设备，

所述检测设备用于采集发动机核心工作参数；

所述运算设备将采集到的所述参数进行基于故障模型的智能解算和分析，根据相应的智能算法给出发动机故障诊断结果，并根据所述诊断结果选择相应的控制策略；和

所述执行设备接收所述运算设备给出的指令，并执行相应的控制策略；

在故障诊断过程中，将检测设备采集到的发动机核心工作参数与发动机中预先存储的故障工况数据库中的信息进行比对：

当采集到个别发动机的温度超过数据库中存储的第一温度阈值或压力超过第一压力阈值时，或者当个别发动机的温度变化率超过数据库中存储的温度变化率阈值或压力变化率超过压力变化率阈值时，控制装置诊断所述个别发动机出现故障并需要降工况运行；

当采集到个别发动机的温度超过数据库中存储的第二温度阈值或压力超过第二压力阈值时，控制装置诊断所述个别发动机出现故障并需要被关闭。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述检测设备包括温度传感器、压力传感器、箭体姿态角敏感元件和箭体加速度敏感元件；

所述运算设备包括信息采集单元、智能决策单元和执行控制单元；

所述执行设备包括用于发动机推力调节、发动机开关控制和发动机推力矢量控制的执行机构。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，

所述执行机构是动力阀门和伺服作动器。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

在关闭故障发动机或使故障发动机降工况运行时，若能够通过推力重新分配保证发动机总推力不变，则控制装置仅需要对发动机进行推力重新分配；

在关闭故障发动机或使故障发动机降工况运行时，若受发动机调节能力限制导致发动机总推力减小，则控制装置需要进行控制算法重构。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

所述控制算法重构包括以下方案：

方案一：当个别发动机故障仅导致发动机总推力减小时，将其余发动机调整到可接受的最高工况并适当调整火箭飞行参数；

方案二：当个别发动机故障导致发动机总推力减小以及发动机推力偏斜时，将与故障发动机位置相对的发动机的推力进行相同的降推力调节或者调高与故障发动机相邻的两个发动机的推力进行补偿，以克服推力偏斜，同时适当调整火箭飞行参数；

方案三：当个别发动机故障导致发动机总推力下降、发动机推力偏斜以及控制系统的推力矢量控制能力变化时，将与故障发动机位置相对的发动机的推力进行相同的降推力调节或者调高与故障发动机相邻的两个发动机的推力进行补偿，以克服推力偏斜，同时根据发动机发生故障时火箭飞行状态参数采用智能算法调整火箭飞行参数和推力矢量参数；

方案四：当个别发动机故障导致发动机总推力下降以及控制系统的推力矢量控制能力变化时，将其余发动机调整到可接受的最高工况，同时根据发动机发生故障时火箭飞行状态参数采用智能算法调整火箭飞行参数和推力矢量参数。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置用于控制具有9台发动机并联的火箭，所述9台发动机的布置结构为一具有固定喷管的发动机位于中心位置，其余8台发动机均布在以中心位置为圆心的圆周上，在该8台发动机中，4台固定喷管发动机和4台可摆动喷管发动机间隔分布，对于位于中心位置的发动机采用所述方案一进行控制算法重构，对于位于圆周上的固定喷管发动机，采用所述方案二进行控制算法重构，对于位于圆周上的可摆动喷管发动机，采用所述方案三进行控制算法重构。

7.一种通过根据权利要求1-6中任一项所述的控制装置进行多发动机并联火箭控制的方法，包括如下步骤：

S1：通过检测设备检测发动机核心工作参数；

S2：将在步骤S1中检测到的工作参数与发动机故障数据库中存储的信息进行比对，以对发动机进行故障诊断；

S3:根据诊断结果基于大数据技术和人工智能算法选择相应的控制策略；

S4：执行设备接收运算设备给出的指令，执行相应的控制策略。