RU2408914C1 - Relay control - Google Patents

Relay control Download PDF

Info

Publication number
RU2408914C1
RU2408914C1 RU2009119758/08A RU2009119758A RU2408914C1 RU 2408914 C1 RU2408914 C1 RU 2408914C1 RU 2009119758/08 A RU2009119758/08 A RU 2009119758/08A RU 2009119758 A RU2009119758 A RU 2009119758A RU 2408914 C1 RU2408914 C1 RU 2408914C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
signal
channel
majority
Prior art date
Application number
RU2009119758/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Яковлевич Леденев (RU)
Геннадий Яковлевич Леденев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2009119758/08A priority Critical patent/RU2408914C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2408914C1 publication Critical patent/RU2408914C1/en

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: relay control has in each of (2m+1) channels of an analogue-to-digital converter (ADC) a memory device, a digital comparator, a pulse generator, a pulse counter, a flip flop, a multiplexer, first and second majority decision elements, first and second univibrators, first and second inverters, first, second and third OR elements and first and second XOR elements. Given duration τd and pause τp parametres of the control signal as a function of the input signal are recorded in the memory device and owing to continuous comparison of actual values with given values, the relay control does not cause delays in the control system and non-faulty operation of the relay during faults in m channels of the control and given operation, corresponding to generation of a control signal in accordance with variation of the average-value from all input signals, is ensured owing to certain connections. The disclosed relay control can be used in various control systems, particularly in spacecraft control systems.
EFFECT: high reliability.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике автоматического управления, в частности к технике формирования управляющих сигналов, и может быть использовано, например, в резервированных системах управления космическими летательными аппаратами.The present invention relates to techniques for automatic control, in particular to a technique for generating control signals, and can be used, for example, in redundant control systems for spacecraft.

Известен релейный регулятор [1], содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающее устройство (ЗУ), цифровой компаратор, генератор импульсов, соединенный своим выходом с входом счетчика импульсов, триггер и мультиплексор, выходы которого подключены соответственно к шинам положительного и отрицательного управляющих сигналов. Этот регулятор не вносит запаздывания в систему управления и не уменьшает область устойчивости.Known relay controller [1], containing an analog-to-digital converter (ADC), a storage device (memory), a digital comparator, a pulse generator connected to its output with the input of the pulse counter, a trigger and a multiplexer, the outputs of which are connected respectively to the buses of the positive and negative control signals. This controller does not delay the control system and does not reduce the stability region.

Недостаток этого регулятора состоит в том, что он не обладает достаточной надежностью. Так при одном отказе какого-либо элемента релейный регулятор не обеспечивает выполнение своих функций, а система управления теряет свою работоспособность.The disadvantage of this regulator is that it does not have sufficient reliability. So at one failure of any element, the relay controller does not ensure the performance of its functions, and the control system loses its performance.

Наиболее близким техническим решением к релейному регулятору является устройство [2], содержащее (2m+1) (m=1, 2, …) канал, а в каждом канале аналого-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающее устройство (ЗУ), цифровой компаратор, генератор импульсов, соединенный своим выходом с входом счетчика импульсов, элемент исключающее ИЛИ, первый и второй мажоритарные элементы, элемент ИЛИ, триггер и мультиплексор, выходы которого подключены соответственно к шинам положительного и отрицательного управляющих сигналов.The closest technical solution to the relay controller is a device [2] containing (2m + 1) (m = 1, 2, ...) a channel, and in each channel an analog-to-digital converter (ADC), a storage device (memory), and a digital comparator , a pulse generator connected by its output to the input of the pulse counter, an exclusive OR element, the first and second majority elements, an OR element, a trigger and a multiplexer, the outputs of which are connected respectively to the buses of the positive and negative control signals.

Недостаток этого релейного регулятора состоит в том, что при некоторых единичных отказах в одном из каналов он может формировать ложный выходной сигнал, определяемый характеристиками отказавшего канала, а при поступлении на вход каждого канала различных по величине сигналов известный регулятор при отсутствии отказов не обеспечивает функционирование, соответствующее формированию управляющего сигнала согласно изменению среднего по величине из всех входных сигналов.The disadvantage of this relay controller is that, with some single failures in one of the channels, it can generate a false output signal determined by the characteristics of the failed channel, and when each channel receives various signals of different magnitude, the known controller in the absence of failures does not provide operation corresponding to the formation of the control signal according to the change in the average value of all input signals.

Задача изобретения - повышение надежности релейного регулятора.The objective of the invention is to increase the reliability of the relay controller.

Эта задача достигается тем, что в релейный регулятор, содержащий (2m+1) (m=1, 2, …) канал, а в каждом канале аналого-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающее устройство (ЗУ), цифровой компаратор, генератор импульсов, соединенный своим выходом с входом счетчика импульсов, триггер, первый элемент исключающее ИЛИ, первый и второй мажоритарные элементы, первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с R-входом счетчика импульсов, вход АЦП соединен с входом релейного регулятора, а выходы регистра данных АЦП соединены с соответствующими входами регистра адреса ЗУ, выходы регистра данных которого соединены с соответствующими входами регистра первого сравниваемого числа цифрового компаратора, входы регистра второго сравниваемого числа которого соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов, выход цифрового компаратора соединен со счетным входом триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, первый вход первого элемента исключающее ИЛИ соединен с выходом первого мажоритарного элемента, в каждый канал дополнительно введены второй и третий элементы ИЛИ, второй элемент исключающее ИЛИ, первый и второй одновибраторы, первый и второй инверторы, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом триггера, выход первого элемента И соединен с первым входом первого мажоритарного элемента, вторым входом первого элемента исключающее ИЛИ и соответствующими входами первого мажоритарного элемента других каналов, выход второго элемента И соединен с первым входом второго мажоритарного элемента, вторым входом второго элемента исключающее ИЛИ и соответствующими входами второго мажоритарного элемента других каналов, выходы первого и второго элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с выходом знакового разряда регистра данных АЦП и вторым входом второго элемента И, выход первого мажоритарного элемента соединен с шиной положительного управляющего сигнала и первым входом второго элемента ИЛИ, выход второго мажоритарного элемента соединен с шиной отрицательного управляющего сигнала, с первым входом второго элемента исключающее ИЛИ и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом старшего разряда регистра адреса ЗУ, входом второго инвертора и входом первого одновибратора, выход которого соединен с S-входом триггера, R-вход которого соединен с выходом второго одновибратора, подключенного своим входом к выходу второго инвертора.This task is achieved by the fact that in the relay controller containing (2m + 1) (m = 1, 2, ...) a channel, and in each channel an analog-to-digital converter (ADC), a storage device (memory), a digital comparator, a pulse generator connected by its output to the pulse counter input, trigger, first exclusive OR element, first and second majority elements, first OR element whose output is connected to the pulse counter R-input, the ADC input is connected to the input of the relay controller, and the outputs of the ADC data register are connected with corresponding inputs register and memory addresses, the outputs of the data register of which are connected to the corresponding inputs of the register of the first compared number of the digital comparator, the inputs of the register of the second compared number of which are connected to the corresponding outputs of the pulse counter, the output of the digital comparator is connected to the counting input of the trigger and the first input of the first OR element, the first input of the first the exclusive OR element is connected to the output of the first majority element, the second and third OR elements are additionally introduced into each channel, the second element excludes flashing OR, first and second one-shots, first and second inverters, first and second AND elements, the first inputs of which are connected to the trigger output, the output of the first AND element is connected to the first input of the first majority element, the second input of the first element is exclusive OR and the corresponding inputs of the first majority element of other channels, the output of the second element And is connected to the first input of the second majority element, the second input of the second element exclusive OR and the corresponding inputs of the second majority element of other channels, the outputs of the first and second exclusive OR elements are connected respectively to the first and second inputs of the third OR element, the output of which is connected to the second input of the first OR element, the second input of the first AND element is connected to the output of the first inverter, the input of which is connected to the output of the register bit ADC data and the second input of the second AND element, the output of the first majority element is connected to the bus of the positive control signal and the first input of the second OR element, the output of the second majority ment is connected to the bus of the negative control signal, with the first input of the second element exclusive OR and the second input of the second element OR, the output of which is connected to the input of the upper order of the memory address register, the input of the second inverter and the input of the first one-shot, the output of which is connected to the S-input of the trigger, The R-input of which is connected to the output of the second one-shot, connected by its input to the output of the second inverter.

На чертеже: 1 - вход релейного регулятора, 2 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 3 - запоминающее устройство (ЗУ), 4 - цифровой компаратор, 5 - триггер, 6 - счетчик импульсов, 7 - генератор импульсов, 8 - первый инвертор, 9 - шина положительного управляющего сигнала, 10 - шина отрицательного управляющего сигнала, 11 - первый мажоритарный элемент, 12 - первый элемент ИЛИ, 13 - первый элемент исключающее ИЛИ, 14 - второй мажоритарный элемент, 15 - первый одновибратор, 16 - второй инвертор, 17 - второй одновибратор, 18 - второй элемент исключающее ИЛИ, 19 - второй элемент ИЛИ, 20 - третий элемент ИЛИ, 21 - первый элемент И, 22 - второй элемент И, 23 - первый канал, 24 - второй канал, 25 - (2m+1)-й (m=1,2, …) канал.In the drawing: 1 - input of the relay controller, 2 - analog-to-digital converter (ADC), 3 - storage device (memory), 4 - digital comparator, 5 - trigger, 6 - pulse counter, 7 - pulse generator, 8 - first inverter , 9 - bus of the positive control signal, 10 - bus of the negative control signal, 11 - the first majority element, 12 - the first OR element, 13 - the first exclusive OR element, 14 - the second majority element, 15 - the first one-shot, 16 - the second inverter, 17 - the second one-shot, 18 - the second element exclusive OR, 19 - the second element OR, 20 - the third element OR, 21 - the first element AND, 22 - the second element And, 23 - the first channel, 24 - the second channel, 25 - (2m + 1) -th (m = 1,2, ...) channel.

В каждом канале вход 1 релейного регулятора соединен с входом АЦП 2, выходы регистра данных которого соединены с соответствующими входами регистра адреса ЗУ 3. Выходы регистра данных ЗУ 3 соединены с соответствующими входами регистра первого сравниваемого числа цифрового компаратора 4, входы регистра второго сравниваемого числа которого соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов 6, выход цифрового компаратора 4 соединен со счетным входом триггера 5 и первым входом первого элемента ИЛИ 12, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ 20. Выход первого элемента ИЛИ 12 соединен с R-входом счетчика импульсов 6, вход которого соединен с выходом генератора импульсов 7. Первые входы первого 21 и второго 22 элементов И соединены с выходом триггера 5, выход первого элемента И 21 соединен с первым входом первого мажоритарного элемента 11, вторым входом первого элемента исключающее ИЛИ 13 и соответствующими входами первого мажоритарного элемента 11 других каналов, выход второго элемента И 22 соединен с первым входом второго мажоритарного элемента 14, вторым входом второго элемента исключающее ИЛИ 18 и соответствующими входами второго мажоритарного элемента 14 других каналов. Выход первого мажоритарного элемента 11 соединен с шиной положительного управляющего сигнала 9, первым входом первого элемента исключающее ИЛИ 13 и первым входом второго элемента ИЛИ 19, выход второго мажоритарного элемента 14 соединен с шиной отрицательного управляющего сигнала 10, с первым входом второго элемента исключающее ИЛИ 18 и вторым входом второго элемента ИЛИ 19. Выходы первого 13 и второго 18 элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ 20, второй вход первого элемента И 21 соединен с выходом первого инвертора 8, вход которого соединен с выходом старшего разряда регистра данных АЦП 2 и вторым входом второго элемента И 22. Выход второго элемента ИЛИ 19 соединен с входом старшего разряда регистра адреса ЗУ 3, входом второго инвертора 16 и входом первого одновибратора 15, выход которого соединен с S-входом триггера 5, R-вход которого соединен с выходом второго одновибратора 15, подключенного своим входом к выходу второго инвертора 16.In each channel, the input 1 of the relay controller is connected to the input of the ADC 2, the outputs of the data register of which are connected to the corresponding inputs of the register of the memory address 3. The outputs of the data register of the memory 3 are connected to the corresponding inputs of the register of the first compared number of the digital comparator 4, the inputs of the register of the second compared number of which are connected with the corresponding outputs of the pulse counter 6, the output of the digital comparator 4 is connected to the counting input of the trigger 5 and the first input of the first element OR 12, the second input of which is connected to the output to the third element OR 20. The output of the first element OR 12 is connected to the R-input of the pulse counter 6, the input of which is connected to the output of the pulse generator 7. The first inputs of the first 21 and second 22 elements AND are connected to the output of the trigger 5, the output of the first element And 21 is connected with the first input of the first majority element 11, the second input of the first element exclusive OR 13 and the corresponding inputs of the first majority element 11 of other channels, the output of the second element And 22 is connected to the first input of the second majority element 14, the second input the second element exclusive OR 18 and the corresponding inputs of the second majority element 14 of other channels. The output of the first majority element 11 is connected to the bus of the positive control signal 9, the first input of the first element exclusive OR 13 and the first input of the second element OR 19, the output of the second majority element 14 is connected to the bus of the negative control signal 10, with the first input of the second element exclusive OR 18 and the second input of the second element OR 19. The outputs of the first 13 and second 18 elements exclusive OR are connected respectively to the first and second inputs of the third element OR 20, the second input of the first element And 21 is connected with the output of the first inverter 8, the input of which is connected to the output of the high-order bit of the ADC data register 2 and the second input of the second element 22. The output of the second element OR 19 is connected to the input of the high-order bit of the memory address 3, the input of the second inverter 16 and the input of the first one-shot 15, the output of which is connected to the S-input of trigger 5, the R-input of which is connected to the output of the second one-shot 15, connected by its input to the output of the second inverter 16.

Релейный регулятор работает следующим образом. Для простоты будем рассматривать трехканальный релейный регулятор (m=1). Пусть на входы 1 каждого канала релейного регулятора подаются соответственно входные сигналы U1, U2, U3. Эти сигналы поступают на вход АЦП 2 соответственно первого 23, второго 24 и третьего 25 каналов и преобразуются в n-разрядный код, который фиксируется в регистре данных АЦП 2 соответствующего канала. В этих регистрах n-й разряд определяет знак входного сигнала, а разряды с 1 по (n-1) - значение (модуль) Ai (i=1, 2, 3) соответствующего входного сигнала Ui. Если Δt - время преобразования АЦП, то в течение этого времени состояние регистра данных АЦП 2 остается неизменным. Код числа Аi поступает на регистр адреса ЗУ 3, на старший n-й разряд которого подается выходной сигнал второго элемента ИЛИ 19. Состояние второго элемента ИЛИ определяет на данный момент времени tk=kΔt (k=1, 2, …) формирование длительности τД или паузы τП выходного управляющего сигнала.The relay controller operates as follows. For simplicity, we will consider a three-channel relay controller (m = 1). Let the input signals U 1 , U 2 , U 3 , respectively, be applied to the inputs 1 of each channel of the relay controller. These signals are fed to the input of ADC 2, respectively, of the first 23, second 24, and third 25 channels and are converted into an n-bit code, which is fixed in the data register of ADC 2 of the corresponding channel. In these registers, the nth bit determines the sign of the input signal, and bits 1 through (n-1) determine the value (module) A i (i = 1, 2, 3) of the corresponding input signal U i . If Δt is the ADC conversion time, then during this time the state of the ADC 2 data register remains unchanged. The code of the number А i goes to the memory register of the memory 3, to the senior n-th bit of which the output signal of the second OR element 19 is supplied. The state of the second OR element determines at the given moment t k = kΔt (k = 1, 2, ...) the formation of the duration τ D or pause τ P of the output control signal.

Будем предполагать, если входной сигнал U1>0, то знаковый разряд регистра данных АЦП 2 находится в нулевом состоянии и его выходной сигнал Si=0. Если входной сигнал U1<0, то знаковый разряд регистра данных АЦП 2 находится в единичном состоянии и его выходной сигнал Si=1. Если Fi - выходной сигнал триггера 5, то выходные сигналы Fi+ первого элемента И 21 и Fi- второго элемента И 22 будут определяться равенствамиWe assume that if the input signal is U 1 > 0, then the sign bit of the ADC 2 data register is in the zero state and its output signal is S i = 0. If the input signal is U 1 <0, then the sign bit of the ADC 2 data register is in a single state and its output signal is S i = 1. If F i is the output signal of trigger 5, then the output signals F i + of the first element And 21 and F i - of the second element And 22 will be determined by the equalities

Fi+=0, если Fi=0 или Fi=1 и Si=1,F i + = 0 if F i = 0 or F i = 1 and S i = 1,

Fi+=1, если Fi=1 и Si=0,F i + = 1, if F i = 1 and S i = 0,

Fi-=0, если Fi=0 или Fi=1 и Si=0,F i - = 0 if F i = 0 or F i = 1 and S i = 0,

Fi-=1, если Fi=1 и Si=1,F i - = 1 if F i = 1 and S i = 1,

Эти равенства непосредственно следуют из анализа схемы чертежа. При Si=0 открыт первый элемент И 21 (выходной сигнал первого инвертора 8 равен единице), при Si=1 открыт второй элемент И 22.These equalities directly follow from the analysis of the drawing scheme. When S i = 0, the first element And 21 is open (the output signal of the first inverter 8 is equal to one), when S i = 1, the second element And 22 is open.

Связь между выходным сигналом F+ первого мажоритарного элемента 11 и выходными сигналами Fi+ первого элемента И 21 и между выходным сигналом F_ второго мажоритарного элемента 14 и выходными сигналами Fi- второго элемента И 22 всех каналов определяется соотношением (1)The relationship between the output signal F + of the first majority element 11 and the output signals F i + of the first element And 21 and between the output signal F_ of the second majority element 14 and the output signals F i - of the second element And 22 of all channels is determined by the relation (1)

Figure 00000001
Figure 00000001

где функция М означает мажоритарный выбор значения большинства (m+1) функций Fi из возможного числа значений (2m+1).where the function M means the majority choice of the value of most (m + 1) functions F i from the possible number of values (2m + 1).

Если F+=1 или F-=1, то выходной сигнал FM второго элемента ИЛИ 19 равен единице, что соответствует формированию длительности τД. Если F+=0 и F-=0, то выходной сигнал FM второго элемента ИЛИ 19 равен нулю, что соответствует формированию паузы τП.If F + = 1 or F - = 1, then the output signal F M of the second element OR 19 is equal to one, which corresponds to the formation of the duration τ D. If F + = 0 and F - = 0, then the output signal F M of the second element OR 19 is zero, which corresponds to the formation of a pause τ P.

Если выходной сигнал первого мажоритарного элемента 11 F+=1, то выходной сигнал F+ формируется на шине 9 положительного управляющего сигнала. Если выходной сигнал второго мажоритарного элемента 14 F-=1, то выходной сигнал F- формируется на шине 10 отрицательного управляющего сигнала.If the output signal of the first majority element 11 F + = 1, then the output signal F + is generated on the bus 9 of the positive control signal. If the output signal of the second majority element 14 F - = 1, then the output signal F - is formed on the bus 10 of the negative control signal.

Выходной сигнал Ci цифрового компаратора 4 формируется следующим образом. Если значение числа D1, записанного в регистр первого сравниваемого числа цифрового компаратора 4, больше значения D2, записанного в регистр второго сравниваемого числа, то сигнал Ci=1, илиThe output signal C i of the digital comparator 4 is formed as follows. If the value of the number D 1 recorded in the register of the first compared number of the digital comparator 4 is greater than the value D 2 recorded in the register of the second compared number, then the signal C i = 1, or

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

В запоминающем устройстве 3 каждого канала хранится массив МτД заданных значений длительности τД и массив МτП заданных значений паузы τП. Пусть на вход 1 каждого канала поступают близкие по значению входные сигналы соответственно U1, U2, U3, причем U1>U2>U3. Задача релейного регулятора состоит в том, чтобы сформировать выходные управляющие сигналы F+ и F- таким образом, чтобы эти сигналы формировались синхронно в каждом канале, а значения длительности τД и паузы τП выходного управляющего сигнала определялись средним из трех входных сигналов, в рассматриваемом случае сигналом U2. Будем предполагать, что с увеличением сигнала Ui происходит увеличение длительности τД и уменьшение паузы τП управляющего сигнала.In the storage device 3 of each channel, an array of Mτ D preset values of duration τ D and an array of Mτ P preset pause values of τ P are stored. Let input 1 of each channel receive input signals that are close in value, respectively, U 1 , U 2 , U 3 , and U 1 > U 2 > U 3 . The task of the relay controller is to generate the output control signals F + and F - so that these signals are formed synchronously in each channel, and the values of the duration τ D and pause τ P of the output control signal are determined by the average of the three input signals in the considered case signal U 2 . We assume that with increasing signal U i there is an increase in the duration τ D and a decrease in the pause τ P of the control signal.

Формирование длительности τД управляющего сигнала в каждом канале начинается при переходе триггера 5 в единичное состояние (Fi=1) и выходном сигнале FM=1 второго элемента И 19. При переходе триггера 5 в единичное состояние выходной сигнал Ci=1 цифрового компаратора 4, проходя через первый элемент ИЛИ 12, производит обнуление счетчика импульсов 6, в результате выполняются условия (2) и счетчик импульсов 6 начинает считать импульсы с генератора 7. Состояние цифрового компаратора 4 (Ci=0) не изменится до тех пор, пока не выполнятся условия (3), т.е. пока длительность τД не станет равной заданной. В этот момент времени Ci=1, а триггер 5 переходит в нулевое состояние (Fi=0).The formation of the duration τ D of the control signal in each channel begins when the trigger 5 goes into a single state (F i = 1) and the output signal F M = 1 of the second element And 19. When the trigger 5 goes into a single state, the output signal C i = 1 of the digital comparator 4, passing through the first element OR 12, the pulse counter 6 is zeroed, as a result, conditions (2) are fulfilled and the pulse counter 6 starts to read pulses from the generator 7. The state of the digital comparator 4 (C i = 0) does not change until conditions (3) are not satisfied, i.e. until the duration τ D becomes equal to the specified. At this point in time, C i = 1, and trigger 5 goes into the zero state (F i = 0).

Пусть в некоторый момент времени происходит формирование длительности τД управляющего сигнала. В этом случае F+=1, FM=1, Fi=1, выходные сигналы цифрового компаратора 4 и первого 13 и второго 18 элемента исключающее ИЛИ равны нулю. Выходной сигнал первого элемента ИЛИ 12 также равен нулю, и на вход счетчика импульсов 6 каждого канала поступают импульсы с генератора 7. В соответствии со сделанным предположением формируемые длительность τД1 и пауза τП1 в первом канале 23, формируемые длительность τД2 и пауза τП2 во втором канале 24 и формируемые длительность τД3 и пауза τП3 в третьем канале 25 связаны соотношением τД1Д2Д3, τП1П2П3. Условия (3) первыми будут выполнены при формировании длительности τД3, т.е. в третьем канале 25. В этом случае выходной сигнал триггера 5 третьего канала 25 F3=0, а так как согласно (1) F+=1, то выходной сигнал первого элемента исключающее ИЛИ 13 этого канала будет равен единице. На R-вход счетчика импульсов 6 будет подан высокий уровень, что приводит к удержанию счетчика импульсов 6 в нулевом состоянии до тех пор, пока сигнал F+ не станет равным нулю. Это произойдет в тот момент, когда выполнятся условия (3) при формировании длительности τД2, т.е. во втором канале 24. С этого момента времени F2=0 и согласно (1) F+=0. В этот момент времени выходной сигнал второго инвертора 16 всех каналов имеет высокий уровень и на выходе второго одновибратора 17 формируется импульс, который поступает на вход R триггера 5, устанавливая его в нулевое состояние во всех каналах. В это же время заканчивается формирование длительности импульса τД и начинается формирование паузы τП, т.е. длительность τД управляющего сигнала F+ равна длительности τД2, определяемой сигналом U2.Let the formation of the duration τ D of the control signal occur at some point in time. In this case, F + = 1, F M = 1, F i = 1, the output signals of the digital comparator 4 and the first 13 and second 18 elements exclusive OR are zero. The output signal of the first element OR 12 is also equal to zero, and pulses from the generator 7 are received at the input of the pulse counter 6 of each channel. In accordance with the assumption made, the duration τ D1 and the pause τ P1 in the first channel 23, the formed duration τ D2 and the pause τ P2 in the second channel 24 and the formed duration τ D3 and the pause τ P3 in the third channel 25 are connected by the relation τ D1 > τ D2 > τ D3 , τ P1P2P3 . Conditions (3) will be the first to be fulfilled during the formation of duration τ D3 , i.e. in the third channel 25. In this case, the output signal of the trigger 5 of the third channel 25 F 3 = 0, and since according to (1) F + = 1, the output signal of the first element exclusive OR 13 of this channel will be equal to one. A high level will be applied to the R-input of pulse counter 6, which keeps the pulse counter 6 in a zero state until the F + signal becomes zero. This will happen at the moment when conditions (3) are satisfied when the duration τ D2 is formed , i.e. in the second channel 24. From this moment in time F 2 = 0 and according to (1) F + = 0. At this point in time, the output signal of the second inverter 16 of all channels is at a high level and a pulse is generated at the output of the second one-shot 17, which is fed to input R of trigger 5, setting it to zero in all channels. At the same time, the formation of the pulse duration τ D ends and the formation of the pause τ P begins, i.e. the duration τ D of the control signal F + is equal to the duration τ D2 determined by the signal U2.

С момента появления сигнала FМ=0 начинается формирование паузы τП управляющего сигнала F+, и с этого момента выходной сигнал первого элемента ИЛИ 12 всех каналов имеет низкий уровень, вследствие чего счетчики импульсов 6 этих каналов начинают воспринимать импульсы генератора 7, формируя тем самым паузу τП управляющего сигнала F+. Условия (3) первыми выполняются для сигнала U1. В этот момент вырабатывается сигнал C1=1 и триггер 5 первого канала 23 переходит в единичное состояние (F1=1). Так как F1=1, F+=0, то выходной сигнал первого элемента исключающее ИЛИ 13 этого канала будет равен единице. На R-вход счетчика импульсов 6 будет подан высокий уровень, что приводит к удержанию счетчика импульсов 6 в нулевом состоянии до тех пор, пока сигнал F+ не станет равным единице. Условия (3) вторыми выполняются для сигнала U2. В этот момент вырабатывается сигнал С2=1 и триггер 5 второго канала 24 переходит в единичное состояние (F2=1). Так как сигналы F1=1, F2=1, то согласно (1) F+=1 и релейный регулятор переходит в режим формирования длительности τД управляющего сигнала F+. В момент формирования сигнала FМ=1 входной сигнал первого одновибратора 15 всех каналов имеет высокий уровень и на выходе этого одновибратора формируется импульс, который подается на вход S триггера 5, устанавливая их в единичное состояние во всех каналах. Таким образом, сформированная пауза τП управляющего сигнала F+ определяется сигналом U2 и равна τП2. Итак, в рассматриваемом случае формирование длительности τД и паузы τП управляющего сигнала F+ осуществляется сигналом U2.From the moment of the appearance of the signal F М = 0, the formation of a pause τ P of the control signal F + begins, and from this moment the output signal of the first element OR 12 of all channels has a low level, as a result of which the pulse counters 6 of these channels begin to receive the pulses of the generator 7, thereby pause τ P control signal F + . Conditions (3) are first satisfied for the signal U 1 . At this moment, a signal C 1 = 1 is generated and trigger 5 of the first channel 23 goes into a single state (F 1 = 1). Since F 1 = 1, F + = 0, the output signal of the first element exclusive OR 13 of this channel will be equal to one. A high level will be applied to the R-input of pulse counter 6, which keeps the pulse counter 6 in a zero state until the signal F + becomes equal to one. Conditions (3) are second satisfied for the signal U 2 . At this moment, the signal C 2 = 1 is generated and the trigger 5 of the second channel 24 goes into a single state (F 2 = 1). Since the signals F 1 = 1, F 2 = 1, according to (1) F + = 1 and the relay controller switches to the mode of formation of the duration τ D of the control signal F + . At the time of formation of the signal F M = 1, the input signal of the first one-shot 15 of all channels has a high level and a pulse is generated at the output of this one-shot, which is fed to input S of trigger 5, setting them to a single state in all channels. Thus, the generated pause τ P of the control signal F + is determined by the signal U 2 and is equal to τ P2 . So, in the case under consideration, the formation of the duration τ D and the pause τ P of the control signal F + is carried out by the signal U 2 .

Аналогично производится формирование длительности τД и паузы τП управляющего сигнала при отрицательных сигналах Ui<0. В этом случае n-й знаковый разряд АЦП 2 переходит в единичное состояние и блокирует формирование сигнала F+. Выходной сигнал F- второго мажоритарного элемента 14 формируется теперь на шине 10 отрицательного управляющего сигнала аналогично описанному выше формированию положительного управляющего сигнала.Similarly, the formation of the duration τ D and the pause τ P of the control signal is produced for negative signals U i <0. In this case, the n-th digit of the ADC 2 goes into a single state and blocks the formation of the signal F + . The output signal F - of the second majority element 14 is now formed on the bus 10 of the negative control signal similar to the above-described formation of a positive control signal.

Отметим, что в момент начала формирования длительности τД или паузы τП управляющего сигнала триггеры 5 всех каналов устанавливаются в требуемое состояние.Note that at the beginning of the formation of the duration τ D or pause τ P of the control signal, the triggers 5 of all channels are set to the required state.

Рассмотрим возможные случаи отказа в каком-либо канале релейного регулятора. При этом релейный регулятор считается исправно работающим, если, по крайней мере, (m+1) канала формируют управляющий сигнал синхронно и в соответствии с изменяющимся входным сигналом Ui. В резервированных системах управление релейными исполнительными органами осуществляется обычно путем формирования обобщенного мажорированного сигнала по правилу (1). В этом случае исправно работающие (m+1) канала обеспечивают детерминированное управление. Пусть, например, в первом канале 23 отказал триггер 5, и его выходной сигнал F1=1 вне зависимости от его входного сигнала C1. В этом случае при формировании длительности τД (пусть в этот момент времени F2=1, F3=1) сначала формируется сигнал С3=1, переводя триггер 5 третьего канала 25 в нулевое состояние (F3=0), а затем формируется сигнал С2=1, переводя триггер 5 второго канала 24 в нулевое состояние (F2=0). С этого момента времени выходной сигнал второго мажоритарного элемента 14 всех каналов F-=0 и начинается формирование паузы τП управляющего сигнала. В зависимости от соотношения близких по значению сигналов U2 и U3 формируется либо сигнал С2=1, либо сигнал С3=1, переводя либо триггер 5 второго канала 24, либо триггер 5 третьего канала 25 в единичное состояние. С этого момента времени выходной сигнал второго мажоритарного элемента 14 всех каналов F-=1 и начинается формирование длительности τД управляющего сигнала. Таким образом, формирование длительности τД и паузы τП управляющего сигнала осуществляется входным сигналом исправно работающего канала.Consider possible cases of failure in any channel of the relay controller. In this case, the relay controller is considered to be working properly if at least (m + 1) channels form the control signal synchronously and in accordance with the changing input signal U i . In redundant systems, relay executive bodies are usually controlled by forming a generalized majorized signal according to rule (1). In this case, properly working (m + 1) channels provide deterministic control. Let, for example, trigger 5 fail in the first channel 23, and its output signal F 1 = 1, regardless of its input signal C 1 . In this case, during the formation of the duration τ D (let F 2 = 1, F 3 = 1 at this moment in time), the signal C 3 = 1 is first generated, translating trigger 5 of the third channel 25 to the zero state (F 3 = 0), and then the signal C 2 = 1 is formed, translating the trigger 5 of the second channel 24 to the zero state (F 2 = 0). From this moment in time, the output signal of the second majority element 14 of all channels F - = 0 and the formation of a pause τ P of the control signal begins. Depending on the ratio of signals U 2 and U 3 that are close in value, either a signal C 2 = 1 or a signal C 3 = 1 is generated, translating either trigger 5 of the second channel 24 or trigger 5 of the third channel 25 to a single state. From this moment in time, the output signal of the second majority element 14 of all channels F - = 1 and the formation of the duration τ D of the control signal begins. Thus, the formation of the duration τ D and pause τ P of the control signal is carried out by the input signal of a working channel.

При других вариантах отказа в любом канале, например при отказе первого мажоритарного элемента 11 первого канала 23 (постоянно формируется управляющий сигнал F+=1), по крайней мере, два канала из рассматриваемых трех формируют управляющий сигнал в соответствии с входным сигналом исправно работающих каналов. Таким образом, при любом отказе в одном канале релейного регулятора в случае m=1 работоспособность релейного регулятора не нарушается. При других значениях m работоспособность релейного регулятора не нарушается при отказах в m каналах из (2m+1).In other types of failure in any channel, for example, in the event of a failure of the first majority element 11 of the first channel 23 (a control signal F + = 1 is constantly being generated), at least two of the three channels under consideration generate a control signal in accordance with the input signal of working channels. Thus, with any failure in one channel of the relay controller in the case m = 1, the operability of the relay controller is not violated. For other values of m, the operability of the relay controller is not violated during failures in m channels from (2m + 1).

Рассмотрим отказ такого типа, когда в одном из отказавших каналов формирование управляющего сигнала F+ и F- происходит по закону, существенно отличающемуся от заданного (например, вследствие значительного увеличения частоты генератора 7 одного из каналов). В этом случае формируемые длительности τД и паузы τП управляющего сигнала отказавшего канала будут существенно меньше заданных. В предлагаемом регуляторе формирование длительности τД или паузы τП начинается всегда с момента установки триггеров 5 всех каналов в заданное состояние. Это означает, что формирование длительности τД и паузы τП производится по срабатыванию двух каналов из трех, т.е. по срабатыванию исправно работающего канала.Let us consider a failure of this type when in one of the failed channels the formation of the control signal F + and F - occurs according to a law that differs significantly from the given one (for example, due to a significant increase in the frequency of the generator 7 of one of the channels). In this case, the generated durations τ D and pauses τ P of the control signal of the failed channel will be significantly less than the specified ones. In the proposed controller, the formation of a duration τ D or a pause τ P always starts from the moment the triggers 5 of all channels are set to a predetermined state. This means that the formation of a duration of τ D and a pause of τ P is made by triggering two channels out of three, i.e. to trigger a working channel.

В известном [2] регуляторе формирование длительности τД или паузы τП начинается с момента установки триггеров 5 двух каналов из трех в заданное состояние, а это означает, что в случае рассматриваемого варианта отказа формирование длительности τД и паузы τП производится по сигналам неисправного канала.In the well-known [2] controller, the formation of the duration τ D or pause τ P starts from the moment the triggers 5 of two channels of three are set to a predetermined state, which means that in the case of the considered failure option, the formation of the duration τ D and pause τ P is produced by the signals channel.

Отметим, что известный регулятор [2] при наиболее часто встречающихся отказах типа "обрыв" или "замыкание" обеспечивает заданное функционирование регулятора.Note that the well-known controller [2] with the most common failures of the type "open" or "circuit" provides the specified operation of the controller.

Таким образом, предлагаемый регулятор обеспечивает исправное функционирование при всех возможных видах отказа в любом из каналов.Thus, the proposed controller ensures proper functioning with all possible types of failure in any of the channels.

Рассмотрим теперь работу релейного регулятора в случае поступления на его входы существенно разных по уровню сигналов Ui. Пусть U1>U2>0, U3<0. В этом случае средним является сигнал U2. В рассматриваемом случае будут формироваться сигналы F1+=1, F2+=1, F3-=1, а это означает, что сигнал F- всегда равен нулю, а сигнал F+ формируется сигналами F1+ и F2+, при этом длительность τД выходного управляющего сигнала F+ определяется меньшим по уровню сигналом, т.е. сигналом U2.Let us now consider the operation of the relay controller in the case of the arrival at its inputs of signals significantly different in level U i . Let U 1 > U 2 > 0, U 3 <0. In this case, the average is the signal U 2 . In the case under consideration, signals F 1 + = 1, F 2 + = 1, F 3 - = 1 will be generated, which means that the signal F - is always zero, and the signal F + is generated by the signals F 1 + and F 2 + , the duration τ D of the output control signal F + is determined by a signal that is lower in level, i.e. signal U 2 .

Таким образом, рассматриваемый релейный регулятор формирует управляющий сигнал, закон изменения которого определяется "средним" из множества входных сигналов Ui, что повышает функциональную надежность релейного регулятора.Thus, the considered relay controller generates a control signal, the law of change of which is determined by the "average" of the set of input signals U i , which increases the functional reliability of the relay controller.

В известном регуляторе, если, например, сигналы U1 и U3 близки по значению, то выходной управляющий сигнал будет определяться одним из этих сигналов, каждый из которых не является "средним" из множества входных сигналов Ui.In the known controller, if, for example, the signals U 1 and U 3 are close in value, then the output control signal will be determined by one of these signals, each of which is not the "average" of the set of input signals U i .

Оценим надежность известного [2] и предлагаемого решения. Пусть надежность одного канала равна р, причем надежность генератора импульсов 7, входящего в состав канала, равна р1, а надежность остальной части схемы этого канала равна р2, при этом р=p1·р2. Надежность РП предлагаемого решения можно оценить в видеLet us evaluate the reliability of the known [2] and proposed solution. Let the reliability of one channel be equal to p, and the reliability of the pulse generator 7, which is part of the channel, equal to p 1 , and the reliability of the rest of the circuit of this channel is equal to p 2 , with p = p 1 · p 2 . Reliability R P of the proposed solution can be estimated in the form

Figure 00000004
Figure 00000004

где С22m+1 - число сочетаний из (2m+1) по 2, Сm2m+1 - число сочетаний из (2m+1) по m.where С 2 2m + 1 is the number of combinations from (2m + 1) by 2, С m 2m + 1 is the number of combinations from (2m + 1) by m.

Надежность РИ известного решения при учете возможной неисправности генератора импульсов можно оценить в видеReliability P And the known solution, taking into account the possible malfunction of the pulse generator, can be estimated in the form

Figure 00000005
Figure 00000005

Пусть m=1, p1=0,99, p2=0,9. В этом случае из (4) и (5) соответственно имеем РП=0,967, РИ=0,943. Таким образом, надежность предлагаемого регулятора РП выше надежности известного регулятора РИ.Let m = 1, p 1 = 0.99, p 2 = 0.9. In this case, from (4) and (5), respectively, we have P P = 0.967, P AND = 0.943. Thus, the reliability of the proposed controller R P higher than the reliability of the known controller R And .

Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных авторами решениях не встречалась и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".The proposed set of features in the solutions considered by the authors did not occur and does not follow explicitly from the prior art, which allows us to conclude that the technical solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

В качестве АЦП, ЗУ, цифрового компаратора могут быть использованы микросхемы типа 1113ПВ1, 556РТ5, 564ИП2, 564КП1. Реализация счетчика, триггера, элементов И, ИЛИ, исключающее ИЛИ хорошо известна (например, 564ИЕ14, 564ТМ2, 564ГГ1).As an ADC, memory, digital comparator can be used chips type 1113PV1, 556RT5, 564IP2, 564KP1. The implementation of the counter, trigger, AND, OR, exclusive OR elements is well known (for example, 564IE14, 564TM2, 564GG1).

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2141124, G05B 11/26, 1999 г.1. RF patent No. 2141124, G05B 11/26, 1999

2. Патент РФ №2342690, G05B 11/26, 2008 г.2. RF patent No. 2342690, G05B 11/26, 2008

Claims (1)

Релейный регулятор, содержащий (2m+1) (m=1, 2, …) канал, а в каждом канале аналого-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающее устройство (ЗУ), цифровой компаратор, генератор импульсов, соединенный своим выходом с входом счетчика импульсов, триггер, первый элемент исключающее ИЛИ, первый и второй мажоритарные элементы, первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с R-входом счетчика импульсов, вход АЦП соединен с входом релейного регулятора, а выходы регистра данных АЦП соединены с соответствующими входами регистра адреса ЗУ, выходы регистра данных которого соединены с соответствующими входами регистра первого сравниваемого числа цифрового компаратора, входы регистра второго сравниваемого числа которого соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов, выход цифрового компаратора соединен со счетным входом триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, первый вход первого элемента исключающее ИЛИ соединен с выходом первого мажоритарного элемента, отличающийся тем, что в каждый канал дополнительно введены второй и третий элементы ИЛИ, второй элемент исключающее ИЛИ, первый и второй одновибраторы, первый и второй инверторы, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом триггера, выход первого элемента И соединен с первым входом первого мажоритарного элемента, вторым входом первого элемента исключающее ИЛИ и соответствующими входами первого мажоритарного элемента других каналов, выход второго элемента И соединен с первым входом второго мажоритарного элемента, вторым входом второго элемента исключающее ИЛИ и соответствующими входами второго мажоритарного элемента других каналов, выходы первого и второго элементов исключающее ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с выходом знакового разряда регистра данных АЦП и вторым входом второго элемента И, выход первого мажоритарного элемента соединен с шиной положительного управляющего сигнала и первым входом второго элемента ИЛИ, выход второго мажоритарного элемента соединен с шиной отрицательного управляющего сигнала, с первым входом второго элемента исключающее ИЛИ и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом старшего разряда регистра адреса ЗУ, входом второго инвертора и входом первого одновибратора, выход которого соединен с S-входом триггера, R-вход которого соединен с выходом второго одновибратора, подключенного своим входом к выходу второго инвертора. A relay controller containing (2m + 1) (m = 1, 2, ...) a channel, and in each channel an analog-to-digital converter (ADC), a storage device (memory), a digital comparator, a pulse generator connected by its output to the counter input pulses, trigger, the first element exclusive OR, the first and second majority elements, the first OR element, the output of which is connected to the R-input of the pulse counter, the ADC input is connected to the input of the relay controller, and the outputs of the ADC data register are connected to the corresponding inputs of the memory address register, data register outputs of which are connected to the corresponding inputs of the register of the first compared number of the digital comparator, the inputs of the register of the second compared number of which are connected to the corresponding outputs of the pulse counter, the output of the digital comparator is connected to the counting input of the trigger and the first input of the first OR element, the first input of the first exclusive OR element is connected to the output the first majority element, characterized in that the second and third OR elements are additionally introduced into each channel, the second element excluding OR , the first and second one-shots, the first and second inverters, the first and second elements AND, the first inputs of which are connected to the output of the trigger, the output of the first element And is connected to the first input of the first majority element, the second input of the first element exclusive OR and the corresponding inputs of the first majority element of others channels, the output of the second element AND is connected to the first input of the second majority element, the second input of the second element exclusive OR and the corresponding inputs of the second majority element of other channels Generally, the outputs of the first and second exclusive-OR elements are connected respectively to the first and second inputs of the third OR element, the output of which is connected to the second input of the first OR element, the second input of the first AND element is connected to the output of the first inverter, the input of which is connected to the output of the sign bit of the data register ADC and the second input of the second element AND, the output of the first majority element is connected to the bus of the positive control signal and the first input of the second element OR, the output of the second majority element is connected is not with the bus of the negative control signal, with the first input of the second element exclusive OR and the second input of the second element OR, the output of which is connected to the input of the upper order of the memory address register, the input of the second inverter and the input of the first one-shot, the output of which is connected to the S-input of the trigger, R - the input of which is connected to the output of the second one-shot, connected by its input to the output of the second inverter.
RU2009119758/08A 2009-05-25 2009-05-25 Relay control RU2408914C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009119758/08A RU2408914C1 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Relay control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009119758/08A RU2408914C1 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Relay control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2408914C1 true RU2408914C1 (en) 2011-01-10

Family

ID=44054722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009119758/08A RU2408914C1 (en) 2009-05-25 2009-05-25 Relay control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2408914C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7362648B2 (en) Memory system, memory device, and output data strobe signal generating method
US10355680B2 (en) Frequency adjusting device and method for adjusting frequency
US8228763B2 (en) Method and device for measuring time intervals
RU2408914C1 (en) Relay control
CN109444856A (en) A kind of number of cycles measuring circuit applied to high resolution time digital quantizer
RU2422870C2 (en) Relay control
RU2408045C2 (en) Relay control
RU2408046C2 (en) Relay control
RU2409824C1 (en) Relay regulator
RU2342690C1 (en) Relay regulator
RU2401449C1 (en) Relay regulator
US3996523A (en) Data word start detector
RU2396591C1 (en) Device for majority selection of signals
GB1122472A (en) Systems for testing components of logic circuits
JPS59117315A (en) Pulse generating circuit
RU2580791C2 (en) Device for majority selection of signals (3 versions)
SU702526A1 (en) Translation device
SU943980A1 (en) Device for monitoring n-channel control system of gate-type converter
EP4261622A1 (en) System for recognizing order of signals
RU2430464C2 (en) Scaler with frequency-phase comparator circuit
SU771663A1 (en) Comparison device
RU2474043C1 (en) Pulse selector
SU1137574A1 (en) Single pulse shaper
SU853814A1 (en) Device for monitoring pulse distributor
SU731572A2 (en) Pulse loss detecting device