DE1148640B

DE1148640B - Error detection device for remote control systems

Info

Publication number: DE1148640B
Application number: DES64142A
Authority: DE
Inventors: Charles Barry Flindt
Original assignee: Short Brothers and Harland Ltd
Current assignee: Short Brothers PLC
Priority date: 1959-07-28
Filing date: 1959-07-28
Publication date: 1963-05-16

Description

Fehlerermittlungsgerät für Fernsteuersysteme Die Erfindung betrifft ein Fehlerermittlungsgerät für Fernsteuersysteme, bei denen Steuersignale von einer Befehlsstelle zur Erhöhung der Betriebssicherheit gleichzeitig über drei oder mehr parallel geschaltete Steuerkanäle übertragen werden, so daß sich bei Ausfall eines Steuerkanals keine Fehlsteuerungen ergeben, und bei denen Signalabtast und Signalvergleichsvorrichtungen zum Abtasten der Signale in jedem Kanal und zum Vergleichen der Signale miteinander vorgesehen sind, um einen Unterschied zwischen ihnen festzustellen.Fault Detection Apparatus for Remote Control Systems The invention relates to a fault detection device for remote control systems in which control signals from a Command point to increase operational safety via three or more at the same time Control channels connected in parallel are transmitted, so that if one fails Control channel do not result in malfunctions, and in which signal sampling and signal comparison devices for sampling the signals in each channel and comparing the signals with one another are provided to determine a difference between them.

Signal- oder Stromübertragungsvorrichtungen, bei denen zwei oder mehr Kanäle angeordnet sind, um ein zuverlässiges Arbeiten der Vorrichtungen zu gewährleisten, sind bekannt.Signal or power transmission devices in which two or more Channels are arranged to ensure reliable operation of the devices, are known.

Desgleichen sind Vergleichsüberwachungsvorrichtungen bekannt, in denen die Ströme in zwei oder mehr parallelen Leitern miteinander verglichen werden und Unterschiede zwischen ihnen auf einem Anzeigegerät angezeigt werden.Comparative monitoring devices are also known in which the currents in two or more parallel conductors are compared with one another and Differences between them are shown on a display device.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fehlerermittlungsgerät für Fernsteuersysteme mit drei oder mehr parallel geschalteten Steuerkanälen zu schaffen, mit dem ein fehlerhaft arbeitender Kanal schnell und zuverlässig identifiziert werden kann.The object of the invention is to provide a fault detection device for remote control systems with three or more control channels connected in parallel to create with the one faulty working channel can be identified quickly and reliably.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Abtast- und Vergleichsvorrichtungen entsprechend der Zahl der Steuerkanäle drei oder mehr Vergleichselemente aufweisen, in denen jeweils die abgetasteten Signale von je zwei Kanälen miteinander verglichen werden, und zwar derart, daß das Abtastsignal jedes Kanals mit den Abtastsignalen von mindestens zwei anderen Kanälen verglichen wird, daß außerdem die einzelnen Vergleichselemente auf einen bestimmten, minimalen Unterschied zwischen den beiden in sie eingespeisten Abtastsignalen dadurch ansprechen, daß sie in eine bestimmte Stellung schalten, und daß ferner für jeden Kanal eine Warnanlage vorgesehen ist, die auf das gleichzeitige bei ungleichen Abtastsignalen auftretende Schalten derjenigen Vergleichselemente anspricht, in die das Abtastsignal aus dem zugehörigen Kanal eingespeist wurde und so anzeigt, daß der Kanal fehlerhaft arbeitet.The solution to this problem is achieved according to the invention by that the sampling and comparison devices correspond to the number of control channels have three or more comparison elements, in each of which the sampled signals of two channels are compared with each other, in such a way that the sampling signal of each channel is compared with the sampling signals of at least two other channels is that also the individual predicates on a certain, minimal Address the difference between the two scanning signals fed into them by that they switch to a specific position, and that one for each channel Warning system is provided, which is based on the simultaneous in the case of unequal scanning signals occurring switching of those comparison elements responds in which the sampling signal was fed in from the associated channel, indicating that the channel is faulty is working.

Dadurch wird erreicht, daß bei den in der modernen Technik und Industrie gebräuchlichen, ebenso komplizierten wie empfindlichen Großanlagen, wie etwa Walzenstraßen, oder auch z. B. bei Flugzeugen, deren Steuerung mittels Servoantrieben erfolgt, die Betriebssicherheit erhöht und zugleich die Möglichkeit geschaffen wird, die Anlage bzw. die Maschine auch dann noch störungsfrei zu steuern, wenn in einem oder zwei bei z. B. drei vorgesehenen parallelen Steuerkanälen Fehler auftreten. Der fehlerhaft arbeitende Steuerkanal wird durch das Gerät gemäß der Erfindung sofort identifiziert, so daß der Bedienungsmann diesen Kanal so lange abschalten kann, bis der Fehler behoben ist. In der Zwischenzeit kann die Fernsteuerung über die restlichen, fehlerlosen Steuerkanäle erfolgen.This ensures that in modern technology and industry common, complex and sensitive large-scale systems, such as roller mills, or also z. B. in aircraft that are controlled by servo drives, the operational safety is increased and at the same time the possibility is created that The system or the machine can still be controlled trouble-free when in one or two at z. B. three provided parallel control channels errors occur. Of the malfunctioning control channel is immediately recognized by the device according to the invention identified so that the operator can switch off this channel as long as until the error is corrected. In the meantime, the remote control can be operated via the remaining, error-free control channels.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, zu deren Erläuterung auf die nachfolgende Beschreibung und zeichnerische Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung verwiesen wird.Further features of the invention emerge from the claims, for their explanation, refer to the following description and drawing Preferred embodiments of the invention is referred to.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles, bei dem die Anwendung der Erfindung bei einer mit einer Servoeinrichtung arbeitenden Flugzeug-Steuerung dargestellt ist; Fig. 2 ist ein Diagramm der zur Ermittlung des Fehlers dienenden Stromkreise für das in Fig. 1 dargestellte System; Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform, bei der in jedem Kanal ein Rückkopplungskreis vorgesehen ist.Fig. 1 is a block diagram of an embodiment in which the application of the invention to an aircraft control operating with a servo device is shown; Fig. 2 is a diagram of the one used to determine the error Circuits for the system shown in Figure 1; Figure 3 is a block diagram a preferred embodiment in which there is a feedback loop in each channel is provided.

In den Zeichnungen sind elektrische Verbindungen mittels ausgezogener Linien und mechanische Verbindungen mittels gestrichelter Linien dargestellt.In the drawings, electrical connections are made by means of solid lines Lines and mechanical connections shown by dashed lines.

In Fig. 1 ist eine Steuersäule 10 mechanisch mit den Abgreifarmen dreier gleichlaufender Regelwiderstände 11, 21 und 31 derart verbunden, daß eine bestimmte Bewegung der Steuersäule in jedem der drei Kanäle I, 1I und III, in denen Verstärker 13, 23 und 33 vorgesehen sind, aus einer nicht dargestellten Signalquelle der gleiche Eingang erzeugt wird. Zum Abgreifen des Verstärkerausganges in jedem der drei Känäle ist eine Abtast- und Vergleichsvorrichtung 14 vorgesehen, die mit den den einzelnen Kanälen zugeordneten Warnanlagen verbunden ist. Die Ausgänge der Kanäle werden in Ausgangsglieder 15, 25 und 35 eingeleitet, deren jedes eine Kraftübertragungseinrichtung aufweist, die die Spindel eines Ventils in einem hydraulischen Servomechanismus antreibt, mittels dessen das ferngesteuerte Organ 50, nämlich das Steuerruder, betätigt wird. Die Anordnung ist derart getroffen, daß, wenn sich in einem der Kanäle ein Fehler einstellt, die Auswirkung dieses Fehlers auf das Steuerruder durch den Ausgang der beiden verbleibenden, ordnungsgemäß arbeitenden Kanäle ausgeglichen wird. Das Steuerruder ist mit den Abgriffarmen dreier weiterer Regelwiderstände 16, 26 und 36 mechanisch verbunden, die dazu dienen, ein Signal in der Bewegung des Steuerruders proportionaler Amplitude zu erzeugen und dieses über die Rückkopplungskreise 17, 27 und 37 dem Eingang der zugehörigen Verstärker zuzuleiten.In Fig. 1, a control column 10 is mechanical with the pick-up arms three parallel variable resistors 11, 21 and 31 connected such that one certain movement of the control column in each of the three channels I, 1I and III in which Amplifiers 13, 23 and 33 are provided from a signal source, not shown the same input is generated. To the Tapping the amplifier output a scanning and comparing device 14 is provided in each of the three channels, which is connected to the warning systems assigned to the individual channels. The exits of the channels are introduced into output members 15, 25 and 35, each of which is one Has power transmission device, which the spindle of a valve in a hydraulic Servomechanism drives, by means of which the remote-controlled organ 50, namely the Rudder is operated. The arrangement is made such that when in an error sets in one of the channels, the effect of this error on the rudder balanced by the output of the two remaining properly working channels will. The rudder has three additional control resistors with the arms 16, 26 and 36 mechanically linked, which serve to generate a signal in motion of the rudder to generate proportional amplitude and this via the feedback loops 17, 27 and 37 to the input of the associated amplifier.

Fig. 2 zeigt mehr im einzelnen die Abtast- und Vergleichsvorrichtung 14, die drei gleiche Relais A, B und C aufweist, deren jedes aus einem Paar von einander entgegengesetzt gewickelten Spulen 41, 42 und einem Anker 44 besteht, der auf Schwenkzapfen zwischen den Spulen, einem Warnschalter 51 und einem Speiseschalter 52 gelagert ist; die beweglichen Kontakte dieser Schalter sind an den Enden des Ankers befestigt. Der bewegliche Kontakt jedes Warnschalters 51 ist mit den feststehenden Kontakten des Speiseschalters eines der anderen Relais verbunden, und der bewegliche Kontakt jedes Speiseschalters 52 ist über eine Leitung 53 mit einer nicht dargestellten Kraftquelle verbunden, die jedoch beispielsweise in bequemer Weise aus einem Abgriff an demjenigen Kanal bestehen kann, an den die Spulen des betreffenden Relais nicht angeschlossen sind. Die feststehenden Kontakte jedes Warnschalters 51 sind mit einem von drei Warnkreisen 54 verbunden, die an eine nicht dargestellte Lampe angeschlossen sind. Jeder Kanal ist an zwei Spulen in verschiedenen Relais angeschlossen, und zwar der Kanal I an die Spule 41 im Relais A und an die der Spule 42 entsprechende Spule im Relais C, der Kanal II an die Spule 42 im Relais A und an die der Spule 41. entsprechende Spule im Relais B und der Kanal III an die Spule im Relais B, die der Spule 42 entspricht, sowie an die der Spule 41 entsprechende Spule im Relais C.Fig. 2 shows in greater detail the scanning and comparing device 14 which comprises three like relays A, B and C, each of which consists of a pair of oppositely wound coils 41, 42 and an armature 44 which rests on pivot pins between the coils , a warning switch 51 and a feed switch 52; the moving contacts of these switches are attached to the ends of the armature. The movable contact of each warning switch 51 is connected to the fixed contacts of the feed switch of one of the other relays, and the movable contact of each feed switch 52 is connected via a line 53 to a power source, not shown, which, however, conveniently comes from a tap on that channel may exist to which the coils of the relevant relay are not connected. The fixed contacts of each warning switch 51 are connected to one of three warning circuits 54 which are connected to a lamp (not shown). Each channel is connected to two coils in different relays, namely channel I to coil 41 in relay A and to the coil corresponding to coil 42 in relay C, channel II to coil 42 in relay A and that of the coil 41. Corresponding coil in relay B and channel III to the coil in relay B, which corresponds to coil 42, and to the coil in relay C corresponding to coil 41.

Wenn beispielsweise im Kanal I ein Fehler auftritt, so bewirkt die Abweichung der von diesem Kanal abgegriffenen Signale eine Betätigung der Relais A und C unter Schließen der Schalter in diesen Relais. Der Warnschalter im Relais A und der Speiseschalter im Relais C werden geschlossen, der mit dem Kanal I verbundene Warnkreis wird unter Spannung gesetzt und zeigt das Vorliegen eines Fehlers im Kanal I an. Der Warnkreis des Kanals III wird nicht unter Spannung gesetzt, da dessen erforderliche Speisung über den Speiseschalter des Relais B erfolgt, das aber nicht betätigt ist. Beim Auftreten von Fehlern in den anderen Kanälen arbeitet die Anlage sinngemäß in gleicher Weise.If, for example, an error occurs in channel I, the Deviation of the signals tapped from this channel, an actuation of the relay A and C under closing the switches in these relays. The warning switch in the relay A and the feed switch in relay C are closed, the one connected to channel I. The warning circuit is energized and shows the presence of a fault in the channel I at. The warning circuit of channel III is not energized, because of this required supply is carried out via the supply switch of relay B, but this is not is actuated. If errors occur in the other channels, the system works analogously in the same way.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist für jeden Kanal ein Rückkopplungskreis vorgesehen, dessen Ausgang, der der Verschiebung der Spindel eines durch den Ausgang des zugehörigen Verstärkers betätigten hydraulischen Ventils proportional ist, dem zugehörigen Verstärker zugeleitet wird. Die Ausgänge der jeweiligen Kanäle werden den Steuerventilen 15 a, 25 a und 35 a zugeleitet, die die Spindeln von hydraulischen Antrieben 9.5 b, 25 b und 35 b zur Steuerung der Bewegung des Steuerruders 50 betätigen. Die Spindeln sind mechanisch mit Übertragungseinrichtungen 15c, 25c und 35c verbunden, durch die der Ventilstellung entsprechende Signale über die Rückkopplungskreise 20, 30 und 40 zum Eingang der zu den Kanälen gehörenden Verstärker geleitet werden derart, daß die Ventilbewegung eine Schwächung und schließlich Unterbrechung des diese Bewegung hervorrufenden Verstärkerausganges zur Folge hat. Die Regelwiderstände 20 a, 30 a und 40 a in diesen Rückkopplungskreisen ermöglichen eine Veränderung der Amplitude dieser Signale. Zusätzlich zu diesen Rückkopplungskreisen sind weitere Rückkopplungskreise 17, 27 und 37 mit Regelwiderständen 17 a, 27 a und 37a sowie eine dritte Gruppe von Rückkopplungskreisen 28, 38 und 48 mit der Einstellung dienenden Regelwiderständen 28 a, 38 a und 48 a vorgesehen.In the arrangement shown in FIG. 3, a feedback circuit is provided for each channel, the output of which, which is proportional to the displacement of the spindle of a hydraulic valve actuated by the output of the associated amplifier, is fed to the associated amplifier. The outputs of the respective channels are fed to the control valves 15 a, 25 a and 35 a , which actuate the spindles of hydraulic drives 9.5 b, 25 b and 35 b to control the movement of the rudder 50. The spindles are mechanically connected to transmission devices 15c, 25c and 35c, through which signals corresponding to the valve position are passed via the feedback circuits 20, 30 and 40 to the input of the amplifier belonging to the channels in such a way that the valve movement is weakened and ultimately this movement is interrupted causing the amplifier output. The variable resistors 20 a, 30 a and 40 a in these feedback loops enable the amplitude of these signals to be changed. In addition to these feedback loops, further feedback loops 17, 27 and 37 with control resistors 17 a, 27 a and 37a as well as a third group of feedback loops 28, 38 and 48 with control resistors 28 a, 38 a and 48 a are provided.

Da die Relais A, B und C die Nettoausgänge der zugehörigen Verstärker miteinander verglichen und die Signale in jedem Kanal auch eine von den übertragungseinrichtungen 15c, 25c und 35c erzeugte Komponente enthalten, führt ein Fehler einer der Ventilbetätigungseinrichtungen zu einer Abweichung des aus dem zu dieser Betätigungseinrichtung gehörenden Kanal abgegriffenen Signals von den beiden aus den anderen Kanälen abgegriffenen Signalen. Infolgedessen wird derjenige Warnkreis, der zu dem mit der fehlerhaften Ventilbetätigungseinrichtung verbundenen Kanal gehört, unter Spannung gesetzt, wodurch diejenige Ventilbetätigungseinrichtung, die einen Fehler aufweist, identifiziert wird. Bei derartigen hydraulisch arbeitenden Servomechanismen ist der elektrische Ausgang jeder übertragungseinrichtung für die Ventilstellung ein Maß für die gewünschte Verstellgeschwindigkeit der Ausgangswelle des Servomechanismus und dient daher als Geschwindigkeitsdämpfungssignal, wenn er in richtiger Phase in den zugehörigen Verstärker eingeleitet wird, wodurch das gesamte System stabilisiert wird.Since the relays A, B and C compare the net outputs of the associated amplifiers and the signals in each channel also contain a component generated by the transmission devices 15c, 25c and 35c, an error in one of the valve actuation devices leads to a deviation from the output to this actuation device belonging channel tapped signal from the two signals tapped from the other channels. As a result, that warning circuit which belongs to the channel connected to the faulty valve-actuating device is energized, as a result of which that valve-actuating device which has a fault is identified. In such hydraulically operating servomechanisms, the electrical output of each transmission device for the valve position is a measure of the desired adjustment speed of the output shaft of the servomechanism and therefore serves as a speed damping signal when it is introduced into the associated amplifier in the correct phase, thereby stabilizing the entire system.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fault detection device for remote control systems, where control signals from a command point to increase operational safety are transmitted simultaneously via three or more control channels connected in parallel, so that if a control channel fails, there are no control errors, and at which signal sampling and comparing devices for sampling the signals in each channel and for comparing the signals with each other are provided to one To determine the difference between them, characterized in that the scanning and comparison devices corresponding to the number of control channels three or more Have comparison elements, in each of which the sampled signals of two Channels are compared with each other, in such a way that the sample signal each Channel is compared with the scanning signals of at least two other channels, that the individual comparison elements also point to a certain, minimal difference between the two scanning signals fed into it thereby address that they shift into a certain position, and that furthermore for everyone Channel a warning system is provided, which is based on the simultaneous in the case of unequal scanning signals occurring switching of those comparison elements responds in which the sampling signal was fed in from the associated channel, indicating that the channel is faulty is working.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the scanning and comparison devices have three relays (A, B, C) each having one or more pairs of oppositely wound coils (41, 42), the coil pairs (41 , 42) each relay (A, B, C) pick up the signals in two control channels in such a way that each channel (1, 1i, 111) is connected to coils in two relays, so that the individual relays (A, B , C) respond when the signals in the two channels tapped from the corresponding relay are unequal, and that the relays (A, B, C) each have two switches 51, 52), in such a way that when the relay responds first switch (51) connects to a warning circuit (54), while the second switch (52) connects the first switch (51) of one of the other relays to a power source.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that that in each control channel (1, 11, 111) an amplifier (13, 23, 33) and a feedback circuit (17, 27, 37) is provided, the entrance of which by the movement of the remote-controlled Organ (50) is controlled and this is proportional and its output in the Input of the amplifier (13, 23, 33) is performed.

4. Apparatus according to claim 3, characterized characterized in that the sampling and comparison devices are connected to the output of the individual Amplifiers (13, 23, 33) are connected and that a further feedback circuit (20, 30, 40) is provided, one of the desired size of the movement to be controlled of the output member (15, 25, 35) proportional input is fed and its Output in the amplifier (13, 23, 33) is guided in such a way that it seeks to to weaken or cancel the output of the amplifier.

5. Apparatus according to claims 1 to 4, characterized by an output member (15, 25, 35) with a transmission device, the mechanical output of which is used to actuate a control valve (15a, 25a, 35a ) of a hydraulic drive (15b, 25b, 35b) is used to actuate the remote-controlled organ (50).

6. Device according to claims 4 and 5, characterized in that the input for the additional feedback circuit (20, 30, 40) is supplied from the output of a further transmission device (15 c, 25 c, 35 c) and that the control valve (15 a, 25 a, 35 a) is used to generate the mechanical input of the additional transmission device (15 c, 25 c, 35 c). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 504 224, 646 348; German Auslegeschrift No. 1088 608; U.S. Patent Nos. 2,527,665, 2,803,703; Swiss patents No. 218 680, 166 019; Titze, "Faults and fault protection in electrical three-phase systems", Vienna 1953, pp. 88 and 89.