Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用 一种电点火具仿真装置的研究与实现 谷文韬・，徐宏伟２，金 阳２，许家栋 ＧＵ Ｗｅｎ－ｔａｏ ，ＸＵ Ｈｏｎｇ－ｗｅｉ２，ＪＩＮ Ｙａｎｇ２，ＸＵ Ｊｉａ－ｄｏｎｇ １．西北工业大学，西安７１００７２ ２．西安现代控制技术研究所，西安７１００６０ １．Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ ２．Ｘｉ’ａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ ７１００６０，Ｃｈｉｎａ Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕｗｅｎｔａｏ＠１２６．ｃｏｒｎ ＿ＧＵ Ｗｅｎ－ｔａｏ。ＸＵ Ｈｏｎｇ－ｗｅｉ，ＪＩＮ Ｙａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｉｍ￣ａｆｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｑｕｉｂ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｎｌａｋ－ ｉｎｇ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ。２００９，４５（３３）：１９７－２０１． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｓｉｍｕｌａｔｅ ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｑｕｉｂ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｔｏｒｅｄ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ，ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｏｆ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｑｕｉｂ’Ｓ ｆｉｒｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒｕｌｅ ｏｆ ｆｉｒｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ｉｎ ｌｏｎｇ ｓｔｏｒａｇｅ．Ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ａｎｄ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍａｎｙ ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｉｒｃ ｓｑｕｉｂ ａｎｄ ｆｉｒｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｅｔ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ．ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｉｓ ｖｅｒｙ ｕｓｅｆｕｌ ａｎｄ ｒｅｌｉｂｌａｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｑｕｉｂ；ｆｉｒｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｆｉｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ 摘要：该文从电点火具的发火原理出发，分析了电点火具由于存贮中发火性能退化引起发火参数分布特性变化规律，提出了一 套可以模拟不同存贮条件下各类电点火具发火特性的仿真原理和工程实现方法，并给出了具体的工程实现实例，验证了仿真原理 及设备的实用性和可靠性。试验证明该仿真原理和设备可应用于各类电点火具的发火仿真试验。 关键词：电点火具；发火原理；发火特性；仿真原理；仿真试验 ＤＯＩ：１０．３７７８￣．ｉｓｓｎ．１００２—８３３１．２００９．３３．０６３ 文章编号：１００２—８３３１（２００９）３３—０１９７—０５ 文献标识码：Ａ 中图分类号：ＴＪ４；ＴＪ７１ 电点火头是电火工品（简称ＥＥＤ）的基本组成部件。ＥＥＤ 是一种作用过程和性能测试均不可重复的一类产品。在以实际 的电点火具进行试验时，每一个点火具一旦发火，则该点火头 就意味着彻底报废，为了获得一类点火头的点火参数和点火特 性，设计与之相对应点火电源就必须对大量的电点火头进行点 火试验，造成了大量的浪费。而且，对于一些当量较大的电点火 头的点火试验还具有相当的危险性。 Ｑ＝０．２４ＦＲｔ 将式（１）进行变换 Ｑ／Ｏ．２４Ｒ＝／Ｚｔ＝Ｋ （２） 若输入的电流，经过时间ｔ刚好将引火药点燃，则式（２）中 就成为点火冲量。根据罗氏理论，在一般情况下，引火药的点 火冲量应满足以下Ｋ一，ｄ扭线 （图１）。 另一方面，根据有关文献［１—３】，当这类电点火头产品发生 性能退化或发生失效时，如何确定点火头性能或参数退化造成 的点火特性变化，或在发生失效后如何通过再现实验来模拟实 际失效过程，依此来判定失效模式、机理和原因，一直还缺乏有 效的方法，也缺乏系统的科学研究。 为此，深入研究电点火头的发火机理和发火过程，提出一 种合理的仿真试验设备就显得非常重要。 ０ ｌｎ ｉ｛ ｔＢ １电点火具的发火原理 —图１一般情况下Ｋ—ｊ曲线 个电点火具为了使引火药达到被引燃的最低温度，则通 可以看到，随着点火电流强度的增大，点火冲量将减小，成 双曲线关系，即 ＫＩ＝Ｃ （３） 电后的灼热桥丝所产生并传递给引火药的热量应累计到大于 活化引火药分子所需的最小热量。对于通电后的灼热桥丝所产 生的热量可以由式（１）表示： 式中，ｃ为一常量，与点火具类型有关。其中垂直渐近线对应的 作者简介：谷文韬（１９７１一），男，在读博士，讲师，研究方向：电路与系统；徐宏伟（１９６７一），男，研高工，研究方向：检测技术；金阳（１９６９一），工程师，研 究方向：检测技术；许家栋（１９４８一），男，教授，博士生导师，研究方向：电磁场与微波技术，电子工程。 收稿１３期：２００８—０６—２４ 修回日期：２００８—０９—１６ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用 电流Ｉｏ为最大安全电流，水平渐近线对应的为最小点火冲量 ， 因此当发火电流超过基点处的电流 时，点火冲量为一常值， 也就是电流越大，则发火时间越短。 但实际上，根据有关研究口．ｑ表明，电点火具发火状态往往 与下面几个方面紧密相关： （１）引火药的化学成分、物理结构； （２）电桥桥丝和粘结剂的材质与尺寸； （３）桥丝上沾有锡疙瘩、焊点大、桥丝留有“尾巴”等现象。 在实际的使用中，不同类型的电点火具在不同存贮条件和 拿 Ｋ。 ‰ ‰ ０ Ｉｏ ｌ ｆｆ ＩＢ ｌ 存贮时间下，就可能出现下面几种发火Ｊｌ青况： 电能通过桥丝直接转化为引火药剂的吸收热，当热量在时 间上累计到一定程度，引火药剂发火，桥丝熔断或被炸断，如图 ２（ａ）、图２（ｂ）。 电能通过桥丝直接转化为引火药剂的吸收热，当热量迅速 累计，部分桥丝被熔断或蒸发，桥丝熔融态的潜热或瞬间断区 形成的电弧直接作用于引火药，使其获军导足够的点火冲能，引 火药剂发火，如图２（ｃ）。 ２１ 喜 ９ ３ Ｏ・６ １～ｌ・４ ，／Ａ 图２（ａ）不同情况下的发火 图２（ｂ）不同情况下的发火 时间和桥丝熔断时间 时间和桥丝熔断时间 图２（ｃ）不同情况下的发火 时问和桥丝熔断时问 电能通过桥丝直接转化为引火药剂的吸收热，当热量迅速 累计使引火药剂电离，造成桥丝周围出现部分电离层短路分流 现象，从而造成点火通路中阻值下降，发热功率减小，点火时间 加长，表现形式如图３； 电能通过桥丝直接转化为引火药剂的吸收热，当热量迅速 累计使引火药剂气化，造成桥丝周围出现部分气体层，从而造 成热传导性能变差，点火时间加长，表现形式如下图３； 由图３可以看到，在这种发火状态下，当发火电流超过基 点处的电流 时，点火冲量 变大。 ２ 电点火具的失效机理及点火特性参数变化规律研究 根据有关文献【ｌ一３，７１，合格的电点火具，由于其化学药剂 主要成分为６３４延期药、６００微烟药、６０１强耐水药等药剂，这 些药剂明显的特性为当在长期存贮的过程中由于受潮，药剂含 水量升高，将直接导致药剂点燃困难、燃速减慢、燃烧时间超 图３发火药气化或电离对点火性能的影响 长、燃烧反应不完全等性能退化，甚至发生失效。而这些性能的 退化直接与存贮时间、存贮环境关系密切。因此，若对点火头性 能或参数退化造成的点火特性变化进行仿真模拟，必须通过对 电点火具失效机理进行分析，给出点火特性参数变化规律合理 的数学模型。根据文献【１】，电点火具发火性能参数在高温高湿 条件下正常存贮，随着存贮时间的变化，其发火特性的变化如 图４、图５所示。可以看到点火延迟时间随存贮时间呈二次曲 线关系变化，点火具阻值变化量呈正态分布，其标准差随存贮 时间呈线性增大。根据文献［３，７】，电点火具在长期存贮过程中 如出现桥丝锈蚀可出现点火具阻值异常增大或断桥现象。 铷 伽 姗 瑚 ０ 伽 ；善１ ２ ３ ４ ５ 图４发火性能参数平均值随贮存时间的变化 １＋电阻变化量标准差ＡＲ／ｘ０．１ ｎ ｌ—－－一点火延迟时间Ｔｌ／ｘｌ０ ｓ Ｉ ｌ十桥丝熔断时间Ｔ＇２／￣．ｓ ｌ ｌ— 发火电流，ＩｎＡ ／ ．－ 。 三 三一一 ； ／ ．． ． １ ２ ３ ｇ ５ 图５发火性能退化量随贮存时间的变化关系 ３电点火具的发火仿真原理与方法 由此可见，电点火具模拟装置为了能够根据不同点火具在 不同存贮环境、存贮时间下的发火性能进行发火模拟，应能够 模拟不同点火具的桥丝及引线的阻值变化（点火具的电阻值包 括桥丝阻值和引线阻值）、并能够对桥丝熔断时间、发火时间、 电离层短路时间进行人工设定和模拟。 谷文韬，徐宏伟，金 阳，等：一种电点火具仿真装置的研究与实现 ２００９，４５（３３） １９９ ３．１点火具阻值参数的模拟与仿真 ３．１．１点火具初始阻值参数的模拟与仿真 从目前各类电点火具来看，其产品阻值均值可以在０－３ Ｑ～ ２５ Ｑ的范围内变化，再考虑到不同存储时间的阻值变化量标 准差的变化，因此在产品的阻值模拟匕，根据某类型电点火具ｉ 此时，桥丝过程阻值变化量为： ｚｋＲ＝ｃｔＯＲｏ （１０） （１１） 的产品特性，人工设定阻值均值 ‘，再由微处理器根据存贮条 件生成标准差值 ＝ ＋ （４） 根据公式（１ １）就可以确定在发火过程中的，过程阻值变 化。其中，公式（９）～（１１）中各参数含义如下： ０，桥丝与周围介质的温升／（℃） 式中，ｋ‘、 。根据电点火具ｉ的类型不同，具有不同的取值参数。 在发火模拟前先抓取发火时间作为种子点，在每次发火试 验时，由种子点生成两个独立的０￣１分布的伪随机数 ：、 ：， 利用公式 １＝、／一２ｌｎ ＣＯＳ ２ （５） ２＝、／一２ｌｎ“ ｓｉｎ ２ “： （６） 计算出的 ：、 ：符合Ｎ（０，１）标准正态分布，此时桥丝阻值 计算为： Ｒ ＋ Ｒ （７） 或 Ｒ ‘＋ ： （８） 其中，公式（４）～（８）中的下标ｎ代表第 次发火试验的数据。 在该次发火试验中，只需依据公式（７）或者（８）进行阻值的 计算和设定即可。在工程实现上，采用如图６的电阻网络来进 行产品电阻模拟。读者可根据此原理，改变电阻数量和开关数 量，采用不同的电阻分度值，实现更精细和更大范围点火头阻 值的模拟。 点火电源＋抽头１抽头２点火电源一 图６点火头模拟单元原理示意 ３．１．２发火过程电离层短路分流阻值参数的模拟与仿真 为了模拟由于电离层短路分流造成的点火通路在发火过 程中阻值下降的特性，在图６中，利用电子开关Ｋ０控制端控 制电压或控制电流控制Ｋ０的导通电阻或分流电流进行模拟。 具体导通阻值或分流电流的仿真原理，和初始阻值参数的模拟 类似进行即可。 ３．１．３发火过程桥丝过程阻值参数的模拟与仿真 根据Ｒｏｓｅｎｔｈｏｌ能量方程阎 １ｎ ＋ｇＯ＝ ０（１＋ｃ￣０） （９） ｃ ，桥丝与界面处药剂的集总热容量／（Ｊ／ｇ￣Ｃ） ，桥丝界面处集总热损失系数／（Ｊ／ｓ￣Ｃ） ，，发火激励电流，Ａ 风，桥丝初始电阻，Ｑ ，桥丝电阻温度系数（１ＩＴ） ３．２点火具时间的模拟与仿真 根据图５，对点火具ｉ的第ｎ次发火试验的点火延迟时间 ‘． 可由公式 ｔａ ： ＝口 ＋６ ＋６‘ｘ＋ｃ （１Ｌ ２一）Ｊ ． 确定。其中，式中的二次多项式系数是与点火具ｉ类型相关的 参数，可由点火具设计试验时给出。 对点火具ｉ的第ｎ次发火试验的桥丝熔断和发火时间ｔ ， 在图２（ａ）～（ｃ）发火条件下，可直接由判决条件 （１３） 确定。其中，式中参数０按公式（１０）确定， 为点火具ｉ的固有 参数。在图３发火条件下，应对公式（１Ｏ）中的阻值进行过程阻 值修正后确定温升０，再依据条件式（１３）确定ｔ 。 对点火具ｉ的第ｎ次发火试验的电离层短路时间ｆ： 的确 定，由于电离层短路发生在点火脉冲作用于桥丝电阻之后的一 段时间，而该时间由于受点火电流的影响，可以从微秒级到几 十个毫秒；而之后发生的电离层短路持续时间也会由于发火药 的性质、疏密程度以及点火电流的大小等因素有很大离散性， 目前没有查到可靠的试验依据，根据作者经验，对部分出现电 离层短路的电点火具类型的电离层短路时间的分布，假定为一 定时间范围内的均匀分布来处理；部分类型采用了正态分布来 处理，仿真效果良好。 由于电点火具几个时间参数通常可以从微秒级到几十甚 至上百毫秒因此电点火具时间参数必须通过高速响应的电子 开关来进行模拟。从工程实现上，必须利用微控制器，借助于高 速器件，配合高精度的定时计数器根据各个时间参数时序关 系，并对各时间参数进行精确控制。 ３．３点火具点火过程检测与记录 图６中，Ｒ０作为电流采样电阻，当点火电流脉冲加到图６ 所示的电点火头模拟电路上后，Ｒ０将流经的电流转变为电压 信号，为了避免Ｒ０引入干扰电压，将Ｒ０流经的电流转变的电 压信号送入程控仪表增益放大器（如图７），有效地消除共模干 扰电压，最大限度地提高电流／电压转换精度和信噪比。根据程 控仪表增益放大器的电压输出的测量和采集就可以获知点火 头点火脉冲的工作情况。 ３．４点火具点火起始检测 由于电点火头桥丝熔断时间、电离层短路时间及相应的时 序关系均起始于可靠发火脉冲的作用时刻，因此发火脉冲作用 时刻的检测在时间精确控制上具有重要的作用。为了有效提高 ２００ ２００９，４５（３３） Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用 １ １７４Ｐ—ＦＤ—ＵＳ构建了一个小规模的电阻网络，Ｋ０和Ｋ６采用 ＴＯＷＡＲＤ公司的固态电子开关ＴＰＤＳ０５。Ｋ０～Ｋ６均采用 靠发火脉冲作用时刻的检测的响应速率，建议采用高摆率的电 压比较器，通过对电流，电压装换输出信号（图７中的 ）与标 准电压值的比较，若 大于等于参考电压 ，则认为可靠发 火电流已经施加，电压比较器输出高电平，启动时序逻辑及时 间控制器件，控制图６中的电子开关ＫＯ和Ｋ６的闭合与断开 以及导通电阻、导通电流，进行点火过程模拟。根据不同的电点 火具ｉ具有不同的如图１、图３的Ｋ一州由线，确定安全点火电 流，并折算为参考电压Ｖ ，在仿真装置进行施加和比较。 ＭＤＣ３ １０５高速驱动器进行驱动。电流采样电阻Ｒ０所得到的电 压值通过仪表放大器ＰＧＡ２０５ＡＰ根据信号确定放大倍数进行 放大，放大后的信号一方面送入数据采集通道进行电压采集和 电流转换，另一方面，将其与电压模拟输出通道输出的参考电 压（与所设定的安全电流相适应）通过电压比较器ＬＭ１１９进行 比较，将比较输出（高低电平状态）启动高精度定时装置，控制 Ｋ０和Ｋ６开关时序和开关时间，实现通道点火过程模拟。其中 主控计算机采用Ｄｉａｍｏｎｄ公司的ＰＣ１０４嵌入式工业控制计算 机进行构建，数据采集通道和电压模拟输出通道分别采用Ｄｉ— ａｍｏｎｄ公司的ＤＭＭ一３２一ＡＴ数据采集卡和ＲＭＭ１６１２电压模拟 量输出卡，对于电阻网络中ＫＩ－Ｋ５的控制、ＰＧＡ２０５ＡＰ的增益 控制、Ｋ０和Ｋ６开关时序和开关时间设定全部采用Ｘｉｌｉｎｘ公司 型号为ＸＣ９５２１６的ＣＰＬＤ在线编程实现控制和设定，同时 ＸＣ９５２１６也是整个装置中高精度定时装置的核心部件。整个装 置可同时提供１２路电点火具的点火试验，每一路的仿真硬件 构成如图８所示。 ４．２软件实现 图７电点火头点火电流处理 在软件设计上，整个装置采用了主流的ｃ＋＋开发环境，采 用图９所示的图形化操作界面，人机界面友好，参数界面（如图 １０）设置清晰方便，在实际试验过程可以实时检测点火过程，具 ４仿真装置的软硬件实现实例 ４．１硬件实现实例 根据前述原理，作者选用了电阻Ｒ０＝ＲＩ＝０．５ Ｑ，Ｒ２＝１ Ｑ， Ｒ３＝２ Ｑ，Ｒ４＝２ Ｑ，Ｒ５＝５ ｎ，再配合—个ｌ６位的精密数字电阻 板，其电阻分辨率为１０ ｍｎ，Ｋ１ ５采用ＯＲＭＯＮ的Ｇ６Ｂ一 有良好的操作性。具体软件的开发可以参考文献『９—１６］进行。 ５仿真结果与试验对比 在以上的软硬件配置条件下，作者与相关人员取某批次点 点火电源＋抽头１ 抽头２ 点火电源 图８ 电点火具仿真装置组成原理图 谷文韬，徐宏伟，金 阳，等：一种电点火具仿真装置的研究与实现 ２００９，４５（３３） ２０１ 龇１．豢。●１．１．。尊●。●■ ’． 虽 ＿ 图９主运行界面 侨照靛艘墩｛瘫啪 ０・ 安盒瑰梳 童……～一面 姘煞熔鞘时［ａ－Ｉｌｍ￣Ｉ：翳 ０・ 爆站１琏谶时问如ｓＩ …………— 蜒路持臻耐问扣ｑ｛１ｌ ０．ｓ 桥熊波葭魄觳｜ｏｈｍＩ ｛ ０ｔ５ 曼二二． ～～ 遭一ｌｊ 图ｌ０参数设置界面 火头３００发，根据ＧＪＢ３４４—８７对桥路电阻进行常规测试，测试 结果如表１，同时利用仿真与测试装置进行了桥丝阻值３００次 仿真，仿真结果如表２。可以看出，阻值仿真结果与实际点火头 结果相近。 表１ ３００发点火头桥丝电阻实测数据节选 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ ｌ１ １２・・・３００ ５．１６４ １ ５．１６ ５－２０ ５．１３ ５．１８ ５．１５ ５．１７ ５．１５ ５．１６ ５ ｌ８ ５．１９ ５．１５ ５．１５…５．１４ 同时，又在３００发点火头中抽取了１２０发分为Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄ 四个组，其中Ａ组直接进行点火试验，Ｂ／Ｃ／Ｄ三组分别进行５、 １０、１５年加速长贮处理后，进行阻值测量和点火试验，记录桥 丝熔断时间并进行点火过程监测记录试验结果。 在仿真与测试装置中，进行参数设置，每个存储时间段产 生１００组模拟数据进行模拟发火试验，记录试验结果。 桥丝电阻阻值测量和仿真阻值测试结果如表３、表４。可以 看出，结果基本吻合。 表３点火头桥丝电阻分组实测值 表４点火头桥丝电阻仿真模拟值 一般正常的发火试验仿真发火试验型态和实际发火试验 的型态基本一致。在ｃ组的点火试验中监测到一次电离层短 路现象发生，监测结果如图１ １。电离层短路仿真实验在不同存 储时间条件下均有出现，仿真实验结果如图１２。两个电离层短 路发火过程的型态也基本类似，从点火到桥丝熔断时间均长于 没有电离层短路的桥丝熔断时间。由此可见，在不同发火状态 下，仿真装置均对点火头发火过程有较好的仿真效果。 图ｌ１ 发牛电离层短路发火过程桥路电阻上电 压一时问曲线 图ｌ２仿真电离层短路发火过程桥路电阻上电 压一时问曲线 从试验费用上来看的，一般弹用点火头每只几十元到上百 元，若对一个火箭弹发射器电源进行大批次性能试验，最少花 费几万元的直接费用。而用该仿真与测试装置可以进行更大批 次的发火试验，却只需要为该装置提供可靠的市电电源供应即 可，几乎不需要花费什么成本。 ６结论 根据以上实际点火头试验练夥阳仿真结果的对比，可以看到： （１）根据文中所提供的原理和方法制作的仿真与测试装 置，可以有效地模拟某型多管火箭炮电点火具的发火特性。 （２）该装置的使用可以有效地降低多管火箭炮发火试验费 用，具有高效、可靠、无危险性和可重复使用等优点。 从目前的实际使用效果看，火箭弹发射器电源在经过该装 置的大批次仿真点火试验的考核后，在实际的点火系统中，不 再出现文中引言中所述的故障现象。因此：该装置可以作为火 箭弹发射器电源的发火仿真与测试装置，可用于发射器电源的 批产测试，具有很高的实用价值。 参考文献： ［１】严楠．桥丝式电点火头贮存失效敏感参量的研究【ＪＪ．含能材料， ２００４（Ａ０２）：３７０—３７２． ［２】蒋敏荣．火工品失效的量化分析方法［Ｍ】．北京：北京理工大学，２０００． 【３］周彬，秦志春，徐振相，等．电点火头加速寿命试验药剂及桥丝变化 分析 爆破器材，２０００，２９（６）：１８—１９． ［４】郝建春，俞金良．工业电雷管Ｋ一，感度曲线解析［Ｊ１．含能材料，２００４ （３）：１８１—１８３． ． ［５】崔勇，冯建森．浅析影响雷管电点火元件发火性能的原因［Ｊ１＿火工 品，２００１（３）：４６—４９． （下转２０５页） 张凌杰，张国辉：电力系统经济负荷分配的混合粒子群优化算法 表２实例２的统计优化结果 算法计算时间／ｓ平均值／（￥・ｈ。）最大值，（￥・ｈ ）最小值，（￥・ｈ ） ２００９．４５（３３） ２０５ ４结束语 ∞ 嬲 提出了基于粒子群优化的约束优化混合算法ＨＰＳＯ，并给 出了适合ＨＰＳＯ的约束处理机制。基于该约束处理机制的 加 ＊ ０ｕ ＨＰＳＯ算法可以有效处理等式与不等式、线性及非线性约束。 此外，通过与直接搜索法的混合，算法具有较强的局部搜索能 力。通过对经济负荷分配问题的实例的求解，并将该算法与无 局部搜索的ＰＳＯ算法、基于传统约束处理策略的ＰＳＯ算法、模 拟退火及进化规划进行比较。仿真结果表明了该算法的有效 性。结合提出的约束处理与局部搜索，ＨＩ＇ＳＯ算法可作为通用 的非线性约束优化方法，应用于其他可抽象为非线性规划模型 的工程优化问题如切削参数优化、布局优化问题等。 参考文献： 【Ｉ】Ｌｉａｎｇ Ｚ Ｘ，Ｃｌｏｖｅｒ Ｄ．Ａ ｚｏｏｍ ｆｅａｔｕｒｅ ｆｏｒ ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｉｓｐａｔｃｈ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｏｓｓｅｓ叨．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９９２，７（２）：５４４—５５０． ［２】Ｆａｎｇ Ａ，ＡＩ—Ｂａｉｙａｔ Ｓ，Ｃｈｅｎｇ Ｔ Ｃ．Ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｌｏａｄ ｄｉｓｐａｔｃｈ ｍｕｌｔｉ—ｏｂ— Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｊｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｕｓｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｔｅｃｈ— ｎｉｑｕｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，１９９５，１ｏ（２）：７３１－７３８． 图３不同负荷分配算法的收敛曲线 ［３］何大阔，王福利，毛志忠．基于改进遗传算法的电力系统经济负荷分 配 控制与决策，２００７，２２（２）：２３０—２３２． ｆ４］王坤，王蔚，张智晟，等．电力系统经济负荷分配的改进粒子群算法ｆＪ１． 青岛大学学报：工程技术版，２００９，２４（１）：７９—８４． ［５］毛亚林，张国忠，朱斌，等．基于混沌模拟退火神经网络模型的电力 系统经济负荷分配［Ｊ】－中国电机工程学报，２００５，２５（３）：６５—７Ｏ． ［６］王翠茹，杜鹃，张鑫林．基于ＳＧＯＡ神经网络的短期负荷预测ｆＪ１．计 算机工程与应用，２００７，４３（２０）：５８—６１． ［７］Ｋｅｎｎｅｄｙ Ｊ，Ｅｂｅｒｈａｒｔ Ｒ．Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｉｚａｔｍｉｏｎ［Ｃ］／／Ｐｒｏｅｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｐｅｒｔｈ，Ａｕｓ— ｔｒａｌｉａ，１９９５：１９４２—１９４８． 宾墨虽§蠡景虽莩莩量晷量量量娶萤 Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ［８］Ｎｉｄｕｌ Ｓ，Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｉ Ｒ，Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ Ｐ Ｋ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｐｒｏｇｒａｍ— ｍｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｌｏａｄ ｄｉｓｐａｔｃｈ岍．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｅｖｏ— ｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，２００３，７（１）：８３—９４． 图４ ＨＰＳＯ局部搜索的性能改进 比较，直接搜索对ＨＰＳＯ的搜索性能有更为明显的改进，而缺 乏局部搜索的ＰＳＯ则在搜索后期出现明显的收敛停滞现象。 以上分析表明，结合约束处理策略与局部搜索的ＨＰＳＯ算法尤 其适用于求解大规模ＥＬＤ问题。 ［９】周驰，高海兵，高亮，等．粒子群优化算法 计算机应用研究，２００３ （１２）：７－１１． ［１０］Ｃｈｅｎ Ｃ Ｌ，Ｃｈｅｎ Ｎ．Ｄｉｒｅｃｔ ｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｉｓｐａｔｃｈ ｐｒｏｂｌｅｍ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ【ＪＪ． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ，２００１，１ ６（４）：７６４—７６９． （上接２０１页） ［６】杜志明，冯长根．黑火药和单基发射药的电热丝点火实验研究叨．火 炸药学报，２０００（２）：８－１０． ［７】潘文庚，王晓呜，陶敏，等．长贮弹药失效机理分析研究【Ｊ１．弹箭与制 导学报，２００７，２７（１）：１２２—１２５． 信息，２００７，２３（３２）． 【１２】余芳，王文志．用ＣＰＬＤ实现的ＰＣ１０４总线标准多通道同步数据采 集板卡『Ｊ］．电力科学与工程，２００４（１）． 【１３】Ｄｉａｍｏｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．ＤＭＭ一３２Ｘ—ＡＴ ｕｓｅｒ ｍａｎｕａｌ ｒｅｖｉｓｉｏｎ １．０ｏ［ｚ］．２００５． ［１４】Ｄｉａｍｏｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．ＲＵＢＹ—ＭＭ一１６１２ ｕｓｅｒ ｍａｎｕａｌ ｒｅｖｉ— ｓｉｏｎ ２．００［Ｚ］．２００６． ［１５］Ｗａｎｇ Ｌｉｎｇ—ｆｅｎｇ．Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｍｉｓ— ｓｉｏｎｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｄｅｐｅｎｄａｂｉｌｉｔｙ［Ｃ］／／ＩＥＥＥ ＡＵＴＯＴＥＳＴ— ＣＯＮ，２００６． ［８】廖晓纬，宇文家宝，曹长城．电雷管感度分类的模糊模式识别方法『Ｊ】． 电子测量与仪器学报，２００５，１９（３）． 【９］刁修民，刘亚斌，于守谦，等．Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下高速数据采集系统的 设计与实现『Ｊ］．计算机工程，２００３，２９（１０）：１７６—１７８． ［１０】房纪涛，杨慕升，张宇．基于ＰＣ１０４总线的数据采集仪及数据分析 系统［Ｊ】．测控技术，２００６（１Ｏ）． 【１ １】谭营，许化龙，吴琳．基于ＰＣ１０４的数据采集系统设计［Ｊ］馓计算机 ［１６】刁修民，刘亚斌，于守谦，等．在Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋环境下实现高速数据采 集的几个问题等 计算机测量与控制，２００３，１１（２）：１３１—１３４．
