RU2424944C1 - Ship control system - Google Patents
Ship control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424944C1 RU2424944C1 RU2010133015/11A RU2010133015A RU2424944C1 RU 2424944 C1 RU2424944 C1 RU 2424944C1 RU 2010133015/11 A RU2010133015/11 A RU 2010133015/11A RU 2010133015 A RU2010133015 A RU 2010133015A RU 2424944 C1 RU2424944 C1 RU 2424944C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- inputs
- output
- modules
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Настоящее техническое решение относится к области судовождения, а именно к средствам автоматического управления движением широкого класса судов.This technical solution relates to the field of navigation, and in particular to means of automatic control of the movement of a wide class of vessels.
Известна система автоматического управления судном, патент RU 2248914, B63H 25/04 от 01.03.2004, содержащая датчик и задатчик курса, датчик угловой скорости, датчик кормовых рулей, выходы которых подключены к входам первого сумматора-усилителя, выход которого соединен с входом рулевого привода кормовых рулей, датчик угла дрейфа и датчик носовых рулей, выход которого подключен к первому входу второго сумматора-усилителя. Кроме того, в состав системы введены датчик и задатчик бокового смещения судна, задатчик допустимого угла дрейфа и блок логики, содержащий алгебраический сумматор, сумматор модулей двух сигналов, диод и электромагнитное реле с двумя нормально разомкнутыми и нормально замкнутой контактными группами. Недостатками данного технического решения являются:Known automatic ship control system, patent RU 2248914, B63H 25/04 of 03/01/2004, comprising a heading sensor and a heading gear, an angular velocity sensor, a stern rudder sensor, the outputs of which are connected to the inputs of the first adder-amplifier, the output of which is connected to the input of the steering gear stern rudders, drift angle sensor and bow rudder sensor, the output of which is connected to the first input of the second adder-amplifier. In addition, the system includes a vessel lateral displacement sensor and adjuster, a permissible drift angle adjuster, and a logic unit containing an algebraic adder, an adder of two signal modules, a diode, and an electromagnetic relay with two normally open and normally closed contact groups. The disadvantages of this technical solution are:
1. Нестабильность характеристик. В связи с применением аналоговых узлов, параметры которых существенно зависят от условий эксплуатации (в первую очередь от температуры окружающей среды), будет наблюдаться дрейф параметров системы в целом.1. Instability of characteristics. In connection with the use of analog nodes, the parameters of which substantially depend on operating conditions (primarily on the ambient temperature), a drift of the parameters of the system as a whole will be observed.
2. Низкая отказоустойчивость. В структуре системы не предусмотрено каких-либо средств нейтрализации отказов отдельных узлов, поэтому выход из строя любого узла приведет к отказу системы в целом.2. Low fault tolerance. The system structure does not provide any means of neutralizing the failures of individual nodes, so the failure of any node will lead to a failure of the system as a whole.
3. Ограниченные функциональные возможности. Внедрение дополнительных управляющих звеньев или расширение набора датчиков потребует полной переработки аппаратуры системы управления.3. Limited functionality. The introduction of additional control links or the expansion of the set of sensors will require a complete redesign of the control system equipment.
4. Фиксированный алгоритм управления. Как и в случае расширения, реализация другого алгоритма управления потребует полной переработки аппаратуры.4. Fixed control algorithm. As in the case of expansion, the implementation of another control algorithm will require complete processing of the equipment.
Задачи расширения функциональных возможностей, применения различных алгоритмов управления и повышения стабильности благодаря наличию цифрового вычислителя частично решаются в аппаратуре автоматического управления движением судна, патент RU 2221728, B632H 25/04 от 13.05.2002, содержащей, кроме вычислителя, задатчик путевого угла, датчик угла перекладки руля, рулевой привод, опорную и вспомогательную антенну, приемник системы спутниковой навигации, сумматор, два интегратора и дифференциатор. Однако недостаток низкой отказоустойчивости в данной аппаратуре по-прежнему присутствует, так как выход из строя вычислительного устройства повлечет за собой отказ всей системы.The tasks of expanding the functionality, applying various control algorithms and increasing stability due to the presence of a digital computer are partially solved in the equipment for automatic vessel motion control, patent RU 2221728, B632H 25/04 of 05/13/2002, which contains, in addition to the computer, a track angle adjuster, a shift angle sensor steering wheel, steering gear, reference and auxiliary antenna, satellite navigation system receiver, adder, two integrators and differentiator. However, the lack of low fault tolerance in this equipment is still present, since failure of a computing device will entail a failure of the entire system.
Наиболее полно задачу сохранения работоспособности решает система автоматического управления скоростным судном, патент RU 2085430, B63B 1/28 от 27.07.1997, содержащая две группы вычислителей, подключенных к датчикам состояния и положения судна и управляющих двумя группами соответственно носовых и кормовых рулевых поверхностей. Из пары дублирующих друг друга вычислителей одной группы каждый вычислитель подключен, по меньшей мере, к одному из вычислителей аналогичной пары другой группы и к соответствующей группе из двух дублирующих друг друга групп датчиков с образованием самостоятельного канала управления приводами всех рулевых поверхностей. Данное изобретение может быть рассмотрено в качестве изобретения-прототипа для заявляемого технического решения. Однако оно также имеет существенный недостаток - обнаружить отказ вычислителя в системе такой конфигурации является достаточно трудной задачей.The system of automatic control of a high-speed vessel, the patent RU 2085430, B63B 1/28 dated 07/27/1997, containing two groups of computers connected to the state and position sensors of the vessel and controlling two groups of bow and stern steering surfaces, respectively, most fully solves the problem of maintaining operability. From a pair of duplicating calculators of one group, each calculator is connected to at least one of the calculators of a similar pair of another group and to the corresponding group of two duplicating groups of sensors with the formation of an independent channel for controlling the drives of all steering surfaces. This invention can be considered as a prototype invention for the claimed technical solution. However, it also has a significant drawback - to detect the failure of the computer in a system of this configuration is a rather difficult task.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является автоматическое сохранение работоспособности системы управления судном при возникновении отказа в вычислительном устройстве.The task to which the claimed technical solution is directed is to automatically maintain the operability of the ship control system in the event of a failure in the computing device.
Данная задача решается за счет того, что заявляемое техническое решение содержит трехканальное вычислительное устройство с блоком мажоритации выходных сигналов и общим блоком синхронизации каналов.This problem is solved due to the fact that the claimed technical solution contains a three-channel computing device with a block of majorization of output signals and a common block synchronization of channels.
Предлагается система управления, структурная схема которой приведена на фиг.1, где цифрой 1 обозначена группа датчиков, цифрой 2 обозначен блок сбора информации, цифрой 3 обозначен блок синхронизации, а цифрами 4, 5 и 6 обозначены соответственно первый, второй и третий вычислительные модули. Цифрой 7 обозначен блок мажоритации.A control system is proposed, the structural diagram of which is shown in FIG. 1, where the
В системе выходы датчиков подключены к входам блока сбора информации 2, выходы которого, в свою очередь, соединены с информационными входами первого 4, второго 5 и третьего 6 вычислительных модулей. Первая вторая и третья группа выходов блока синхронизации 3 подключены соответственно к входам синхронизации вычислительных модулей 4, 5, 6, а первый и второй дополнительные выходы блока синхронизации подключены к одноименным входам устройства мажоритации. Выходы вычислительных модулей соединены с входами блока мажоритации 7, выход которого является выходом системы и может быть подключен к устройствам управления исполнительных механизмов судна.In the system, the outputs of the sensors are connected to the inputs of the
На фиг.2 приведена структурная схема блока сбора информации (интегратора навигационной информации). Цифрой 1 обозначена группа приемопередающих элементов, цифрой 2 обозначен блок изолирующих элементов, цифрами 3, 4, 5, 6 обозначены соответственно первый, второй, третий и четвертый контроллеры обмена с датчиками, цифрой 7 обозначен блок управления, цифрой 8 обозначен контроллер обмена с вычислительным устройством.Figure 2 shows the structural diagram of the unit for collecting information (integrator of navigation information). The
При этом группа приемопередающих элементов имеет ряд входов и выходов, используемых для сопряжения с датчиками и являющихся входами и выходами интегратора навигационной информации, и ряд входов и выходов, подключенных к выходам и входам блока изолирующих элементов.In this case, the group of transceiver elements has a number of inputs and outputs used to interface with sensors and which are inputs and outputs of a navigation information integrator, and a number of inputs and outputs connected to the outputs and inputs of the block of isolating elements.
Блок изолирующих элементов повторяет информацию с входов и выходов, подключенных к группе приемопередающих элементов, на соответствующие выходы и входы, подключенные к контроллерам обмена с датчиками, остальные входы и выходы которых соединены с выходами и входами блока управления. Входы и выходы блока управления, не подключенные к контроллерам обмена с датчиками, подключены к контроллеру обмена с вычислительным устройством, остальные входы и выходы которого являются входами и выходами интегратора навигационной информации и подключаются к вычислительному устройству.The block of isolating elements repeats information from the inputs and outputs connected to the group of transceiver elements to the corresponding outputs and inputs connected to the exchange controllers with sensors, the remaining inputs and outputs of which are connected to the outputs and inputs of the control unit. The inputs and outputs of the control unit, not connected to the exchange controllers with sensors, are connected to the exchange controller with a computing device, the remaining inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the navigation information integrator and are connected to the computing device.
Структурная схема формирователя синхроимпульсов приведена на фиг.3, где цифрой 1 обозначен задающий генератор, цифрой 2 обозначен элемент И, цифрой 3 обозначен сдвиговый регистр, цифрой 4 обозначен первый дешифратор, цифрами 5, 6 и 7 обозначены соответственно первая, вторая и третья группа триггеров - формирователей синхроимпульсов, цифрой 8 обозначен второй дешифратор. При этом выход задающего генератора подключен к первому входу элемента И и синхронизирующему входу сдвигового регистра, к запускающему входу которого подключен выход элемента И, а выходы сдвигового регистра подключены к входам первого и второго дешифратора, выход которого подключен ко второму входу элемента И, а запускающие и сбрасывающие выходы первого дешифратора подключены к запускающим и сбрасывающим входам триггеров формирователей первой, второй и третей групп триггеров, выходы которых являются синхронизирующими выходами формирователя, у которого первый и второй дополнительные выходы являются одноименными выходами второго дешифратора.The block diagram of the clock generator is shown in Fig. 3, where the
Структурная схема блока мажоритации приведена на фиг.4, где цифрами 1, 2 и 3 обозначены первый, второй и третий узлы привязки, цифрой 4 обозначен элемент мажоритации, цифрой 5 обозначен буферный усилитель.The block diagram of the majority unit is shown in Fig. 4, where the
При этом первый и второй синхронизирующие входы узлов привязки являются соответственно входами блока мажоритации, а их выходы подключены к входам элемента мажоритации, подключенного выходом к буферному усилителю, выход которого является выходом блока.In this case, the first and second synchronizing inputs of the binding nodes are respectively the inputs of the majority block, and their outputs are connected to the inputs of the majority element, connected by the output to the buffer amplifier, the output of which is the output of the block.
Схема узла привязки приведена на фиг.5, где цифрами 1 и 2 обозначены первый и второй триггеры, у которых синхронизирующие входы являются соответствующими входами узла привязки, вход которого является входом первого триггера, подключенного выходом ко входу второго триггера, выход которого является выходом узла привязкиThe binding node diagram is shown in Fig. 5, where the
Система работает следующим образом:The system works as follows:
Информация от датчиков и задатчиков поступает в блок сбора информации, который компонует ее в массивы, передаваемые в вычислительные модули по их запросам.Information from sensors and adjusters enters the information collection unit, which composes it into arrays that are transmitted to computing modules at their request.
Вычислительные модули, получив идентичную входную информацию в режиме резервного счета, обрабатывают ее и после расчета управляющих воздействий выдают управляющие коды через блок мажоритации на устройства управления исполнительными механизмами судна. При этом синхронизация работы вычислительных модулей от единого формирователя синхроимпульсов обеспечивает идентичность выходной информации всех трех вычислительных модулей.The computing modules, having received identical input information in the backup account mode, process it and, after calculating the control actions, issue control codes through the majority unit to the control devices of the vessel's actuating mechanisms. At the same time, the synchronization of the operation of computing modules from a single shaper of clock pulses ensures the identity of the output information of all three computing modules.
В случае возникновения отказа в одном из вычислительных модулей его выходная информация может отличаться от информации правильно работающих, но поскольку на внешние устройства информация поступает после блока мажоритации, она будет иметь значения, совпадающие, по меньшей мере, у двух вычислительных модулей, т.е. при отказе одного модуля на выход поступит информация исправных.In the event of a failure in one of the computing modules, its output information may differ from the information of the correctly working ones, but since the information arrives to external devices after the majority block, it will have values that coincide for at least two computing modules, i.e. in case of failure of one module, serviceable information will be output.
Такое построение системы существенно повышает вероятность выдачи правильной управляющей информации, что обеспечивает повышение надежности работы системы управления судном и соответственно безопасность.Such a construction of the system significantly increases the likelihood of issuing the correct control information, which ensures increased reliability of the ship’s control system and, accordingly, safety.
Техническими результатами, обеспечиваемыми системой управления судном приведенной конфигурации, являютсяThe technical results provided by the control system vessel of the reduced configuration are
- повышение отказоустойчивости системы управления;- increase the fault tolerance of the control system;
- повышение безопасности судовождения;- improving the safety of navigation;
- повышение эффективности судоходства;- improving the efficiency of shipping;
- улучшение условий труда судоводителей;- improving the working conditions of skippers;
- обеспечение экологической безопасности водных путей;- ensuring the environmental safety of waterways;
- упрощение алгоритмов нейтрализации отказов;- simplification of failure rejection algorithms;
- расширение функциональных возможностей системы управления;- expansion of the functionality of the control system;
- возможность реализации различных алгоритмов управления;- the ability to implement various control algorithms;
- повышение стабильности параметров системы управления;- improving the stability of the control system parameters;
- обеспечение перспективными средствами связи и навигации.- Provision of promising means of communication and navigation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010133015/11A RU2424944C1 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Ship control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010133015/11A RU2424944C1 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Ship control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2424944C1 true RU2424944C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010133015/11A RU2424944C1 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Ship control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2424944C1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494006C2 (en) * | 2011-12-07 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Automatic control system |
RU2503581C2 (en) * | 2011-10-28 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | System for control over moving craft |
RU2514135C1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Data transmission controller |
RU2527570C2 (en) * | 2011-10-28 | 2014-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Control system |
RU2534955C1 (en) * | 2013-04-09 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Automatic control system |
RU2560204C2 (en) * | 2013-12-05 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Spacecraft control system |
RU2577165C1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Анфас Ск" | High-speed ship motion control system |
CN107443750A (en) * | 2017-04-01 | 2017-12-08 | 南京航空航天大学 | A kind of integrated configuration designing method for satellite |
RU178014U1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "АНФАС" | TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM FOR SPEED VESSELS |
RU2707480C1 (en) * | 2018-12-14 | 2019-11-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем транспорта им. Н.С. Соломенко Российской академии наук | Device for emergency braking of a ship by means of control blade |
RU2752101C1 (en) * | 2020-11-06 | 2021-07-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем транспорта им Н.С. Соломенко Российской Академии наук | Emergency braking device with rudder and circulation |
-
2010
- 2010-08-05 RU RU2010133015/11A patent/RU2424944C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503581C2 (en) * | 2011-10-28 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | System for control over moving craft |
RU2527570C2 (en) * | 2011-10-28 | 2014-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Control system |
RU2494006C2 (en) * | 2011-12-07 | 2013-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Automatic control system |
RU2514135C1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Data transmission controller |
RU2534955C1 (en) * | 2013-04-09 | 2014-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Automatic control system |
RU2560204C2 (en) * | 2013-12-05 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Spacecraft control system |
RU2577165C1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Анфас Ск" | High-speed ship motion control system |
RU178014U1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "АНФАС" | TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM FOR SPEED VESSELS |
CN107443750A (en) * | 2017-04-01 | 2017-12-08 | 南京航空航天大学 | A kind of integrated configuration designing method for satellite |
CN107443750B (en) * | 2017-04-01 | 2019-04-19 | 南京航空航天大学 | A kind of integrated configuration designing method for satellite |
RU2707480C1 (en) * | 2018-12-14 | 2019-11-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем транспорта им. Н.С. Соломенко Российской академии наук | Device for emergency braking of a ship by means of control blade |
RU2752101C1 (en) * | 2020-11-06 | 2021-07-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем транспорта им Н.С. Соломенко Российской Академии наук | Emergency braking device with rudder and circulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2424944C1 (en) | Ship control system | |
US7017861B1 (en) | Control system for actuators in an aircraft | |
WO2018110124A1 (en) | Vehicle control device | |
Yao et al. | NetSimplex: Controller fault tolerance architecture in networked control systems | |
WO2018225352A1 (en) | Vehicle control apparatus and vehicle control system | |
JP2018067312A (en) | Method for processing data for automated vehicle | |
CN105550067B (en) | A kind of airborne computer binary channels system of selection | |
CN102402220A (en) | Load sharing fault tolerant flight control system and fault detection method | |
US7890221B2 (en) | Method and device for consolidation by software synchronisation in flight control computers | |
RU2428350C1 (en) | Ship control system | |
JP6861302B2 (en) | Vehicle control device and electronic control system | |
Huang et al. | Redundancy management for fault-tolerant control system of an unmanned underwater vehicle | |
Baldini et al. | Fault tolerant control for remotely operated vehicles with thruster faults using nonlinear disturbance observers | |
RU2432297C1 (en) | Method of fault-tolerant automatic control of navigation | |
RU2494006C2 (en) | Automatic control system | |
RU2577165C1 (en) | High-speed ship motion control system | |
US11827255B2 (en) | System and method for vehicle control | |
Guzik et al. | Reconfiguring of structure as self diagnosis tool of on-board computers | |
RU2527570C2 (en) | Control system | |
Schwarz et al. | A Fault-Tolerant On-Board Computing and Data Handling Architecture Incorporating a Concept for Failure Detection, Isolation, and Recovery for the SHEFEX III Navigation System | |
RU150072U1 (en) | TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM FOR SPEED VESSELS | |
CN105204337A (en) | Hovercraft sensor fault processing method based on virtual sensor | |
RU178014U1 (en) | TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM FOR SPEED VESSELS | |
Poderico et al. | Fault detection isolation and reconfiguration algorithms for atmospheric re-entry | |
Sababha et al. | A real-time gracefully degrading avionics system for unmanned aerial vehicles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170806 |