RU2560204C2 - Spacecraft control system - Google Patents
Spacecraft control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560204C2 RU2560204C2 RU2013154158/11A RU2013154158A RU2560204C2 RU 2560204 C2 RU2560204 C2 RU 2560204C2 RU 2013154158/11 A RU2013154158/11 A RU 2013154158/11A RU 2013154158 A RU2013154158 A RU 2013154158A RU 2560204 C2 RU2560204 C2 RU 2560204C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- outputs
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к системам автоматического управления широким классом подвижных объектов, а именно движением объектов как водного, так и наземного транспорта, а также системам управления авиационными объектами, изделиями ракетно-космической техники (РКТ) и робототехническими комплексами (РТК), к которым предъявляются повышенные требования по точности и надежности работы в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения. Экстремальность условий определяют широкий диапазон изменения температуры окружающей среды (от -60 до +125 градусов по Цельсию, импульсные удары и широкополосная вибрация). Ионизирующие стационарные поля обусловлены космическим излучением, фоном ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и загрязненной местности, а импульсные вызываются вспышками на Солнце, авариями ЯЭУ и направленным противодействием.The present invention relates to automatic control systems for a wide class of moving objects, namely the movement of objects of both water and ground transport, as well as control systems for aircraft objects, rocket and space technology (RCT) and robotic systems (RTK), to which increased requirements for accuracy and reliability in extreme conditions and fields of ionizing radiation. Extreme conditions determine a wide range of changes in ambient temperature (from -60 to +125 degrees Celsius, pulsed shocks and broadband vibration). Ionizing stationary fields are caused by cosmic radiation, the background of nuclear power plants (NPPs) and contaminated areas, and pulsed ones are caused by solar flares, NPP accidents and directional counteraction.
Известна система автоматического управления судном (см. патент RU 2248914 (В63Н 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-разомкнутой и нормально-замкнутой контактными группами. Недостатками данного технического решения являются:A known system for automatic control of a ship (see patent RU 2248914 (B63H 25/04) dated 03/01/2004), comprising a heading sensor and 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 with the input of the steering drive of the aft steering wheels, a drift angle sensor and a nose bow 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. Недостаточная отказоустойчивость. В системе не предусмотрено каких-либо средств нейтрализации отказов отдельных узлов, поэтому выход из строя любого узла приведет к отказу системы в целом.2. Lack of fault tolerance. The system 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 задач или расширение состава входной информации требует полной переработки аппаратуры системы управления.3. Limited functionality. The introduction of additional control tasks or the expansion of the input information requires a complete processing of the control system equipment.
4. Фиксированный алгоритм управления. Как в случае расширения состава задач, при изменении алгоритма управления требуется существенная переработка аппаратуры.4. Fixed control algorithm. As in the case of expanding the scope of tasks, a significant processing of the equipment is required when changing the control algorithm.
Задачи расширения функциональных возможностей, применения различных алгоритмов управления и повышения стабильности, благодаря наличию цифрового вычислителя, частично решаются в изобретении - аппаратура автоматического управления движением судна (см. патент RU №2221728 (В632Н 25/04) от 13.05.2002), содержащей, кроме вычислителя, задатчик путевого угла, датчик угла перекладки руля, рулевой привод, опорную и вспомогательную антенну, аппаратуру спутниковой навигации (АСН), сумматор, два интегратора и дифференциатор. Однако недостаток - низкая отказоустойчивость - в данной аппаратуре по-прежнему присутствует, так как любой отказ вычислительного устройства или других компонентов системы влечет за собой отказ всей системы.The tasks of expanding the functionality, applying various control algorithms and increasing stability, thanks to the presence of a digital computer, are partially solved in the invention — equipment for automatically controlling the movement of the vessel (see patent RU No. 2221728 (B632H 25/04) of 05/13/2002), containing, in addition to a calculator, a steering angle adjuster, a rudder angle sensor, a steering gear, a reference and an auxiliary antenna, satellite navigation equipment (ASN), an adder, two integrators and a differentiator. However, the drawback - low fault tolerance - is still present in this equipment, since any failure of a computing device or other components of the system entails a failure of the entire system.
В то же время катастрофический отказ может быть нейтрализован за счет использования заранее введенных в состав системы резервных компонентов, а температурный и ионизационный дрейф параметров отдельных узлов может быть нейтрализован перестройкой режимов работы электрических схем изменением быстродействия блоков цифровой обработки или учетом изменения характеристик, например, номиналов стабильных токов и напряжений аналоговых узлов их измерениям в процессе работы и последующим учетом отклонений от номиналов при обработке данных в вычислительных устройствах. Наиболее полно задача нейтрализации одиночных отказов в вычислительном устройстве, являющимся центральным звеном системы решена в СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ (см. патент RU №242944) данное решение может быть принято за прототип.At the same time, a catastrophic failure can be neutralized by using redundant components previously introduced into the system, and the temperature and ionization drift of the parameters of individual nodes can be neutralized by changing the operating modes of electrical circuits by changing the speed of digital processing units or by taking into account changes in characteristics, for example, stable values currents and voltages of analog nodes to their measurements during operation and the subsequent consideration of deviations from the nominal values when processing data in computing devices. The most complete task of neutralizing single failures in the computing device, which is the central link in the system, is solved in the SHIP MANAGEMENT SYSTEM (see patent RU No. 242944), this decision can be taken as a prototype.
Для нейтрализации последствий одиночных отказов вычислительного устройства и сохранения работоспособности системы управления в целом в состав системы введены три управляющих вычислительных устройства (УВУ) с общим устройством синхронизации, обеспечивающим синхронную и синфазную работу вычислителей, выходные сигналы которых, прежде чем поступить на исполнительные органы объекта, проходят через узел мажоритации.To neutralize the consequences of single failures of the computing device and to maintain the operability of the control system as a whole, the system includes three control computing devices (IEDs) with a common synchronization device that provides synchronous and in-phase operation of the computers, the output signals of which pass before the executive bodies of the object pass through the majorization node.
Данное решение обеспечивает нейтрализацию первого одиночного отказа в любом из вычислителей. Однако после возникновения первой неисправности в любом из вычислительных устройств надежность дальнейшей работы системы резко снижается, так как возникновение второго отказа в любом из двух оставшихся исправными вычислителей приводит к отказу системы в целом, а интенсивность отказов вычислителей, приводящих к потере управления при таком варианте резервирования в два раза больше, чем при работе с одним оставшимся исправным вычислителем.This solution provides the neutralization of the first single failure in any of the calculators. However, after the first malfunction occurs in any of the computing devices, the reliability of the further operation of the system sharply decreases, since the occurrence of a second failure in any of the two remaining calculators in service leads to the failure of the system as a whole, and the failure rate of the computers, which leads to loss of control with this backup option in two times more than when working with one remaining working computer.
Целесообразно после возникновения первого отказа перейти от структуры с мажоритацией к структуре, в которой к выходу подключен один из вычислителей, что требует введения дополнительных средств контроля работы вычислителей и переключения их выходных сигналов УВУ.It is advisable, after the first failure, to switch from a structure with a majority to a structure in which one of the computers is connected to the output, which requires the introduction of additional means of monitoring the operation of the computers and switching their output signals from the UVU.
Кроме того, наличие общего устройства синхронизации, отказ в котором приводит к неработоспособности системы, также не способствует обеспечению высокой надежности системы. Устройство синхронизации реализовано с жесткой тактовой сеткой, а при переключении каналов изменяется длина цепей прохождения информации, поэтому при жесткой сетке синхроимпульсов данные могут исказиться. Необходимо менять частоту синхронизации при перестройке структуры и изменении задержек в цепях прохождения информации, в том числе при изменениях, вызванных изменением температуры окружающей среды и действием ионизирующих полей, с учетом фактического быстродействия цепей передачи информации и работы цифровых элементов и особенно широко применяемых в последнее время микромощных КМОП БИС.In addition, the presence of a common synchronization device, the failure of which leads to inoperability of the system, also does not contribute to ensuring high reliability of the system. The synchronization device is implemented with a rigid clock grid, and when switching channels, the length of the information transmission chains changes, therefore, with a rigid grid of clock pulses, the data may be distorted. It is necessary to change the synchronization frequency when restructuring and changing delays in the information transmission circuits, including those caused by changes in the ambient temperature and the action of ionizing fields, taking into account the actual speed of information transmission circuits and the operation of digital elements and especially recently widely used micropower CMOS BIS
В большинстве вычислительных устройств, работающих длительное время в неблагоприятных внешних условиях, а именно в расширенном диапазоне температур, потоках ионизирующего излучения, кроме того, происходит дрейф параметров элементов, приводящий в цифровых устройствах, как правило, к изменению быстродействия, а в аналоговых узлах - к изменению стабильности и точности их работы. В то же время, подстраивая частоту обработки информации в цифровых узлах под фактическое быстродействие БИС и фактические времена передачи информации, а также, учитывая дрейф параметров в аналоговых узлах (например, в аналого-цифровых преобразователях), можно сохранить работоспособность и точностные характеристики системы управления. Кроме того, при создании радиационно-стойких БИС для таких систем создатели БИС технологическими мерами (например, перелегированием) производят сдвиг параметров этих БИС в сторону, противоположную их изменению при наборе дозы от ионизирующего излучения. Поэтому при начальном наборе дозы быстродействие БИС может возрастать и представляется целесообразным использовать повышение быстродействия для увеличения производительности УВУ и эффективности системы в целом за счет расширения состава задач и точности вычислений.In most computing devices operating for a long time in adverse external conditions, namely, in an extended temperature range, ionizing radiation fluxes, in addition, the parameters of the elements drift, resulting in digital devices, as a rule, in a change in speed, and in analog nodes - changing the stability and accuracy of their work. At the same time, adjusting the frequency of information processing in digital nodes to the actual speed of the LSI and the actual time of information transfer, as well as taking into account the drift of parameters in analog nodes (for example, in analog-to-digital converters), it is possible to maintain the operability and accuracy characteristics of the control system. In addition, when creating radiation-resistant LSIs for such systems, LSI creators by technological measures (for example, replacing) shift the parameters of these LSIs in the direction opposite to their change when the dose is set from ionizing radiation. Therefore, with an initial dose set, the performance of the LSI can increase and it seems advisable to use an increase in the speed to increase the productivity of the IAC and the efficiency of the system as a whole by expanding the scope of tasks and the accuracy of calculations.
Решение этих задач требует существенной переработки известных решений.The solution of these problems requires a substantial revision of the known solutions.
С целью повышения эффективности, надежности и точности работы системы управления и расширения состава объектов для ее применения предлагается СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА. Далее по тексту «СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ» или просто «СИСТЕМА».In order to increase the efficiency, reliability and accuracy of the control system and expand the composition of objects for its application, a SPACE VEHICLE MANAGEMENT SYSTEM is proposed. Hereinafter referred to as “MANAGEMENT SYSTEM” or simply “SYSTEM”.
СИСТЕМА содержит различные датчики: датчики угловой скорости (ДУС), датчики ускорения (акселерометры (АК)) и т.д., АСН, блок сбора информации (БСИ), три управляющих вычислительных устройства (УВУ) и исполнительные органы (ИО) объекта управления. В систему введены бесплатформенная инерциальная навигационная подсистема (БИНПС), подсистема оптической коррекции (ПОК) и подсистема электропитания (ПЭП).The SYSTEM contains various sensors: angular velocity sensors (DOS), acceleration sensors (accelerometers (AK)), etc., ASN, information collection unit (BSI), three control computing devices (UVU) and executive bodies (IO) of the control object . The system includes the strapdown inertial navigation subsystem (BINPS), the optical correction subsystem (POC) and the power subsystem (PEP).
Кроме того, в состав СИСТЕМЫ введен переключатель каналов (ПК) УВУ с блоком контроля (БК) переключателя каналов, датчик внешнего воздействия (ДВВ), формирователь сигнала блокировки и энергонезависимое запоминающее устройство с санкционированным доступом (ЗУСД).In addition, the SYSTEM introduced a channel switch (PC) of the UVU with a control unit (BC) of the channel switch, an external impact sensor (DVV), a blocking signal driver and non-volatile memory with authorized access (ZUSD).
БСИ содержит последовательно соединенные регистры, входы которых являются входами блока, схемы развязки и схему связи, выход которой является выходом блока, подключенным к УВУ. Кроме того, в состав блока входит преобразователь «аналог-код», выходная токовая шина которого проходит через внешние датчики резисторного типа, в том числе датчики обратной связи, входящие в ИО, и возвращается в блок.The BSI contains series-connected registers, the inputs of which are the inputs of the block, the isolation circuit and the communication circuit, the output of which is the output of the block connected to the UVU. In addition, the unit includes an analog-to-code converter, the output current bus of which passes through external sensors of the resistor type, including feedback sensors included in the EUT, and is returned to the unit.
Преобразователь «аналог-код» содержит источник стабильного тока, вход и выход которого являются токовым входом и выходом токовой шины БСИ, обтекающей последовательно внешние датчики резисторного типа. Преобразователь включает также блок преобразования напряжения в частоту, подключенный входом к выходу преобразовательного мультиплексора, входы которого являются входами преобразователя и БСИ, подключенными к выходам внешних датчиков резисторного типа, а два дополнительных входа этого мультиплексора подключены к измерительным выходам шунта, включенного в разрыв токовой шины на выходе источника стабильного тока. Выход преобразователя подключен к входу схемы связи, установочные выходы которой подключены к управляющим входам преобразовательного мультиплексора. Введение замера вытекающего тока с помощью шунта и преобразователя «аналог-код» позволяет учесть при обработке в УВУ ошибки показаний резисторных датчиков, вызванные отклонениями тока обтекания от номинала. Эти отклонения, в свою очередь, вызываются изменением температуры окружающей среды и дозовыми эффектами в полупроводниковых структурах элементов источника стабильного тока. Учет отклонений позволяет обеспечить работоспособность преобразователя и БСИ в экстремальных условиях и полях радиоактивного излучения.The “analog-to-code” converter contains a stable current source, the input and output of which are the current input and output of the BSI current bus, which flows around the external resistor type sensors. The converter also includes a voltage-to-frequency conversion unit, connected by an input to the output of the converter multiplexer, the inputs of which are the inputs of the converter and the BSI, connected to the outputs of the external sensors of the resistor type, and two additional inputs of this multiplexer are connected to the measurement outputs of the shunt included in the gap of the current bus stable current source output. The converter output is connected to the input of the communication circuit, the installation outputs of which are connected to the control inputs of the converter multiplexer. The introduction of leakage current measurement using a shunt and an analog-to-code converter makes it possible to take into account, when processing in the UVU, errors in the readings of resistor sensors caused by deviations of the flow current from the nominal value. These deviations, in turn, are caused by changes in the ambient temperature and dose effects in the semiconductor structures of the elements of a stable current source. Accounting for deviations allows us to ensure the operability of the transducer and BSI in extreme conditions and fields of radioactive radiation.
В состав БИНПС входит блок акселерометров (БАК), содержащий три акселерометра, оси чувствительности которых совпадают с исходящими из одной вершины гранями условного куба, диагональ которого, исходящая из той же вершины совпадает с основной конструктивной осью аппарата. Выходы БАК подключены к входам вычислительного устройства (ВУ) блока акселерометров (ВУАК).The BINPS includes a block of accelerometers (LHC) containing three accelerometers whose sensitivity axes coincide with the edges of the conditional cube emanating from one vertex, the diagonal of which emanating from the same vertex coincides with the main structural axis of the apparatus. The outputs of the LHC are connected to the inputs of the computing device (WU) of the accelerometer unit (WUAC).
Каждый акселерометр БАК содержит в качестве чувствительного элемента кварцевый задающий генератор (КЗГ), рабочий скол кварца которого является измерительной осью акселерометра. Выход КЗГ подключен к входу акселерометрического счетчика, выход которого является выходом акселерометра.Each LHC accelerometer contains a quartz master oscillator (KZG) as a sensitive element, the working chip of which is the measuring axis of the accelerometer. The KZG output is connected to the input of the accelerometer counter, the output of which is the output of the accelerometer.
ВУАК содержит микропроцессор, вход-выход которого является входом-выходом ВУ, БАК и БИНПС, подключенным к БСИ. Выход микропроцессора подключен к входу первого блока микропрограммного управления (БМУ), входу первого синхронизатора и входу буферного регистра, выход которого подключен к входам N включенных последовательно и соединенных шинами переноса умножителей, подключенных выходами к входам первого сумматора. Выход сумматора подключен к входу первого блока связи, вход-выход которого объединен с входом-выходом микропроцессора.VUAK contains a microprocessor, the input-output of which is the input-output of the VU, LHC and BINPS connected to the BSI. The microprocessor output is connected to the input of the first microprogram control unit (BMU), the input of the first synchronizer and the input of the buffer register, the output of which is connected to the inputs of N multipliers connected in series and connected by transfer buses, connected by the outputs to the inputs of the first adder. The output of the adder is connected to the input of the first communication unit, the input-output of which is combined with the input-output of the microprocessor.
Кроме того, в состав БИНПС входит блок датчиков угловой скорости (БДУС), подключенный выходами к ВУ датчиков угловой скорости (ВУДУС). Входом - выходом ВУ АК и ВУ ДУС подключены к БСИ.In addition, the BINPS includes a block of angular velocity sensors (BDUS), connected by outputs to the WU of the angular velocity sensors (VUDUS). The input - output of the VU AK and VU DUS are connected to the BSI.
БДУС содержит четыре сдвоенных датчика угловой скорости, оси чувствительности трех из которых распложены по трем смежным граням, исходящим из одной вершины условного куба, а ось четвертого совпадает с диагональю этого куба, исходящей из той же вершины. Каждый ДУС содержит расположенные на одной оси чувствительный элемент грубого отсчета (ЧЭГО), обеспечивающий замер больших угловых скоростей перемещения объекта управления и чувствительный элемент точного отсчета (ЧЭТО), обеспечивающий измерение малых угловых скоростей.BDUS contains four dual angular velocity sensors, the sensitivity axes of three of which are located on three adjacent faces emanating from one vertex of a conditional cube, and the axis of the fourth coincides with the diagonal of this cube emanating from the same vertex. Each TLS contains a coarse reference sensing element (CHEGO) located on the same axis, which provides the measurement of large angular velocities of the control object and an accurate precision sensing element (CHETO), which provides the measurement of small angular velocities.
ВУДУС содержит первый и второй матричные нейровычислители, входы которых являются входами ВУ, подключенными к выходам ДУС. Нейровычислители подключены через внутреннюю магистраль к матричному запоминающему устройству и матричному блоку связи, вход-выход которого является входом-выходом ВУ и БИНПС, подключенным к БСИ. Выходы блока связи подключены к установочным входам второго блока микропрограммного управления и второго синхронизатора, выходы которых подключены к управляющим и синхронизирующим входам остальных компонентов ВУ. К внутренней магистрали подключен входами блок умножения, подключенный выходом к входу второго сумматора, выход которого подключен к входу матричного запоминающего устройства.VUDUS contains the first and second matrix neurocomputers, the inputs of which are the inputs of the VU connected to the outputs of the remote control system. The neural calculators are connected via an internal trunk to a matrix storage device and a matrix communication unit, the input-output of which is the input-output of the VU and BINPS connected to the BSI. The outputs of the communication unit are connected to the installation inputs of the second microprogram control unit and the second synchronizer, the outputs of which are connected to the control and synchronizing inputs of the remaining components of the control unit. The multiplication unit is connected to the internal trunk by inputs and is connected by the output to the input of the second adder, the output of which is connected to the input of the matrix storage device.
Каждый ЧЭ ДУС содержит генератор опорной частоты (ГОЧ), установочный вход которого является одноименным входом ЧЭ, а выход является частотным выходом ЧЭ и подключен к вычитающему входу дифференциального счетчика и входу передатчика оптического. Выход этого передатчика подключен к входу волокна оптического, намотанного в виде катушки, ось которой является измерительной осью ДУС. Выход волокна оптического подключен к входу приемника оптического, выход которого подключен к суммирующему входу дифференциального счетчика. Выход счетчика является выходом ЧЭ, подключенным к входу ВУАК, установочный выход которого подключен к установочным входам всех ГОЧ данного ДУС. Выход ВУАК является выходом блока акселерометров и выходом БИНПС.Each CHE DUS contains a reference frequency generator (GOCH), the installation input of which is the input of the same name CHE, and the output is the frequency output of the CHE and connected to the subtracting input of the differential counter and the input of the optical transmitter. The output of this transmitter is connected to the input of the optical fiber wound in the form of a coil, the axis of which is the measuring axis of the TLS. The output of the optical fiber is connected to the input of the optical receiver, the output of which is connected to the summing input of the differential counter. The counter output is the output of the CE connected to the input of the VUAK, the installation output of which is connected to the installation inputs of all the RFCs of this DUS. The VUAK output is the output of the accelerometer unit and the output of the BINPS.
Подсистема электропитания содержит первый и второй первичные источники энергии, подключенные выходами к входам первого коммутатора и первой группе входов блока контроля и управления (БКУ). Выходы этого коммутатора подключены к входам первого и второго аккумуляторов. Выходы аккумуляторов подключены к входам второго коммутатора и второй группе входов БКУ, вход которого является установочным входом подсистемы, подключенным к выходу переключателя каналов, а выходы БКУ подключены к управляющим входам коммутаторов. Установочный вход подсистемы является также установочным входом входящего в подсистему и подключенного к выходу второго коммутатора источника вторичного электропитания (ИВЭП), содержащего модуль постоянного питания (МПП) и модуль импульсного питания (МИП), три управляющих входа которого подключены к одноименным выходам входящего в состав источника формирователя синхроимпульсов (ФСИ), синхровыходы которого и выходы постоянного и импульсного питания подключены к соответствующим входам БКУ и остальных подсистем и компонентов системы.The power supply subsystem contains the first and second primary energy sources connected by outputs to the inputs of the first switch and the first group of inputs of the control and management unit (BCU). The outputs of this switch are connected to the inputs of the first and second batteries. The battery outputs are connected to the inputs of the second switch and the second group of inputs of the BKU, the input of which is the installation input of the subsystem connected to the output of the channel selector, and the outputs of the BKU are connected to the control inputs of the switches. The installation input of the subsystem is also the installation input of the secondary power supply (IWEP), which is part of the subsystem and connected to the output of the second switch. It contains a constant power supply module (MPP) and a pulse power supply module (MIP), the three control inputs of which are connected to the outputs of the same source Shaper of clock pulses (FSI), the clock outputs of which and the outputs of constant and pulse power are connected to the corresponding inputs of the control panel and other subsystems and system components.
Переключатель каналов содержит три полевых транзистора, истоки и стоки которых являются соответственно входами и выходами переключателя, а управляющие входы переключателя соединены с затворами этих транзисторов.The channel selector contains three field effect transistors, the sources and drains of which are respectively the inputs and outputs of the switch, and the control inputs of the switch are connected to the gates of these transistors.
БК переключателя каналов содержит первый, второй и третий регистры, входы которых являются входами БК, подключенными, соответственно, к выходам первого, второго и третьего УВУ. Выход первого регистра подключен к первым входам первой и третьей схем совпадения, выход второго регистра подключен ко второму входу первой схемы совпадения и первому входу второй схемы совпадения, а выход третьего регистра подключен ко вторым входам второй и третьей схем совпадения. При этом выход каждой схемы совпадения первой, второй и третьей через свой, соответственно, первый, второй и третий буферный триггер подключен к входу логической схемы, выход которой является выходом БК, подключенным к управляющему входу ПК.The BC of the channel selector contains the first, second, and third registers, the inputs of which are the inputs of the BC connected, respectively, to the outputs of the first, second, and third UVU. The output of the first register is connected to the first inputs of the first and third matching circuits, the output of the second register is connected to the second input of the first matching circuit and the first input of the second matching circuit, and the output of the third register is connected to the second inputs of the second and third matching circuits. Moreover, the output of each coincidence circuit of the first, second and third through its own, respectively, the first, second and third buffer trigger is connected to the input of the logic circuit, the output of which is the output of the BC connected to the control input of the PC.
МИП содержит три ветви, объединенные с каждой из сторон, одна из которых является силовым входом модуля, вторая - выходом. В каждой из ветвей последовательно включены два полевых транзистора, а три входных управляющих сигнала разведены таким образом, что каждый из них подключен к затворам двух транзисторов, установленных в разных ветвях, образуя выборку «2 из 3».MIP contains three branches, combined with each of the parties, one of which is the power input of the module, the second - the output. In each branch, two field-effect transistors are connected in series, and the three input control signals are separated in such a way that each of them is connected to the gates of two transistors installed in different branches, forming a sample of “2 out of 3”.
МПП содержит три идентичных конвертора (три канала), силовой и установочный вход каждого из которых является одноименным входом модуля. Частотный выход каждого конвертора подключен к частотному входу блока управления и контроля (БУК), к контрольным входам которого подключены выходы конверторов, которые, кроме того, через блок отключения (БО) подключены к входам блока выравнивания (БВ), выход которого является выходом модуля и подключен к дополнительному контрольному входу БУК, выходы которого подключены к управляющим входам БО.MPP contains three identical converters (three channels), the power and installation input of each of which is the module input of the same name. The frequency output of each converter is connected to the frequency input of the control and monitoring unit (BUK), to the control inputs of which the outputs of the converters are connected, which, in addition, are connected through the shutdown unit (BO) to the inputs of the equalization unit (BV), the output of which is the output of the module and connected to an additional control input BUK, the outputs of which are connected to the control inputs of the BO.
Конвертор содержит последовательно включенные фильтр, вход которого является силовым входом конвертора, трансформатор с включенным в первичную обмотку транзистором-прерывателем, выпрямительный диод во вторичной обмотке и выходной фильтр нижних частот, выход которого является выходом конвертора и подключен к входу блока преобразования напряжения в частоту, подключенного выходом к блоку развязки, выход которого является частотным выходом конвертора и подключен к входу частотно-импульсного модулятора (ЧИМ), установочный вход которого является установочным входом конвертора, а выход модулятора подключен к базе транзистора прерывателя.The converter contains a series-connected filter, the input of which is the power input of the converter, a transformer with a transistor-chopper included in the primary winding, a rectifier diode in the secondary winding, and an output low-pass filter, the output of which is the output of the converter and connected to the input of the voltage-to-frequency conversion unit connected output to the isolation unit, the output of which is the frequency output of the converter and connected to the input of the frequency-pulse modulator (PFM), the installation input of which is the installation input of the converter, and the modulator output is connected to the base of the transistor of the chopper.
ФСИ содержит первый второй и третий генераторы импульсов (ГИ), установочные входы которых являются установочным входом ФСИ, а выход каждого из генераторов подключен к входу соответствующего каждому генератору, соответственно, первому, второму и третьему блоку фазирования, фазирующий выход каждого из которых подключен к фазирующим входам двух других блоков и к фазирующим входам блока мажоритации, к синхронизирующим входам которого подключены синхронизирующие выходы блоков фазирования. Выходы блока мажоритации являются выходами трех управляющих сигналов, метки времени и синхроимпульсов ФСИ.The FSI contains the first second and third pulse generators (GI), the installation inputs of which are the installation input of the FSI, and the output of each of the generators is connected to the input corresponding to each generator, respectively, the first, second and third phasing unit, the phasing output of each of which is connected to the phasing the inputs of two other blocks and to the phasing inputs of the majority block, to the synchronizing inputs of which the synchronizing outputs of the phasing blocks are connected. The outputs of the majority block are the outputs of the three control signals, timestamps, and FSI clock pulses.
ГОЧ и ГИ выполнены идентично и каждый из них включает группу последовательно соединенных инверторов, подключенных выходами к входам первого мультиплексора, выход которого является выходом генератора и подключен к входу первого инвертора группы и входу первого счетчика частоты. Выходы этого счетчика подключены к первым входам первой схемы сравнения, ко вторым входам которой подключены выходы первого регистра кода частоты, а инкрементный и декрементный выходы этой схемы сравнения подключены к одноименным входам первого счетчика кода частоты, выходы которого подключены к управляющим входам первого мультиплексора. При этом установочный вход первого счетчика кода частоты и первого регистра кода частоты являются установочным входом генератора.GOCH and GI are identical and each of them includes a group of series-connected inverters connected by outputs to the inputs of the first multiplexer, the output of which is the output of the generator and connected to the input of the first inverter of the group and the input of the first frequency counter. The outputs of this counter are connected to the first inputs of the first comparison circuit, the outputs of the first register of the frequency code are connected to the second inputs of the counter, and the incremental and decrement outputs of this comparison circuit are connected to the same inputs of the first counter of the frequency code, the outputs of which are connected to the control inputs of the first multiplexer. In this case, the installation input of the first counter of the frequency code and the first register of the frequency code are the installation input of the generator.
Блок фазирования содержит элемент И, первый вход которого является входом блока, подключенным к генератору импульсов, а выход элемента подключен к входу сдвигового регистра и входу реализованного на динамических триггерах динамического счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к запускающему входу триггера останова, выход которого является фазирующим выходом блока и подключен ко второму входу элемента И и первому входу мажоритарного элемента, к двум другим входам которого подключены выходы триггеров привязки, стробирующий вход которых объединен с первым входом элемента И, а входы являются фазирующими входами блока. При этом выходы четных и нечетных разрядов сдвигового регистра являются соответственно запускающими и сбрасывающими входами f триггеров - формирователей, выходы которых являются синхронизирующими выходами блока.The phasing unit contains an element And, the first input of which is the input of the unit connected to the pulse generator, and the element output is connected to the input of the shift register and the input of the dynamic counter implemented on the dynamic triggers, the outputs of which are connected through the decoder to the triggering input of the stop trigger, the output of which is phasing the output of the block and is connected to the second input of the AND element and the first input of the majority element, to the other two inputs of which the outputs of the binding triggers are connected, gating second input of which is combined with a first input of AND gate, and inputs are inputs of phasing unit. The outputs of the even and odd bits of the shift register are respectively the triggering and resetting inputs f of the triggers - shapers, the outputs of which are the synchronizing outputs of the block.
ЧИМ содержит несколько (n) последовательно включенных инверторов, выходы которых подключены к входам второго мультиплексора. Выход мультиплексора подключен к входу первого инвертора и является выходом модулятора. Вход модулятора является входом второго счетчика частоты, подключенного выходами к первым входам второй схемы сравнения, ко вторым входам которой подключены выходы второго регистра кода частоты, а инкрементный и декрементный выходы этой схемы сравнения подключены к одноименным входам второго счетчика кода частоты. При этом установочные входы второго счетчика кода частоты и второго регистра частоты являются установочным входом модулятора.The PFM contains several (n) series-connected inverters, the outputs of which are connected to the inputs of the second multiplexer. The multiplexer output is connected to the input of the first inverter and is the output of the modulator. The modulator input is the input of the second frequency counter connected by the outputs to the first inputs of the second comparison circuit, the outputs of the second register of the frequency code are connected to the second inputs of it, and the incremental and decrement outputs of this comparison circuit are connected to the same inputs of the second frequency code counter. In this case, the installation inputs of the second counter of the frequency code and the second frequency register are the installation input of the modulator.
Формирователь сигнала блокировки содержит кварцевый задающий генератор, подключенный выходом к входу интервального счетчика, выходы которого через интервальный дешифратор подключены к входу триггера запрета, выход которого подключен к входу логического элемента. Выход этого элемента является выходом формирователя, а его датчиковый вход объединен с запускающим входом интервального счетчика и является входом формирователя, подключенным к датчику внешнего воздействия. К разрешающему входу логического элемента подключен выход кодового дешифратора, к входам которого подключены выходы регистра санкционированного кода, вход которого является кодовым входом формирователя.The blocking signal generator comprises a quartz master oscillator connected by an output to the input of the interval counter, the outputs of which through the interval decoder are connected to the input of the inhibit trigger, the output of which is connected to the input of the logic element. The output of this element is the output of the driver, and its sensor input is combined with the triggering input of the interval counter and is the input of the driver connected to the external sensor. The output of the code decoder is connected to the enabling input of the logic element, the inputs of which are connected to the outputs of the authorized code register, the input of which is the code input of the generator.
Запоминающее устройство с санкционированным доступом содержит первый и второй накопители, блокирующий вход которых является входом устройства, подключенным к выходу формирователя сигнала блокировки. К входам каждого из накопителей -первого и второго подключены выходами соответствующие каждому накопителю, первому и второму, соответственно, первый и второй сумматоры метки времени, входы которых являются входам метки времени запоминающего устройства. Вход-выход каждого из накопителей, первого и второго, подключен к входу-выходу, соответственно, первого и второго сумматоров массивов, которые вторыми входами-выходами подключены вместе с накопителями к двунаправленной шине, являющейся входом-выходом устройства.The authorized access memory device contains the first and second drives, the blocking input of which is the input of the device connected to the output of the blocking signal driver. The inputs of each of the drives, the first and second, are connected by the outputs corresponding to each drive, the first and second, respectively, the first and second time stamp adders, the inputs of which are the inputs of the time stamp of the storage device. The input-output of each of the drives, the first and second, is connected to the input-output, respectively, of the first and second adders of the arrays, which are connected by the second inputs and outputs to the bidirectional bus, which is the input-output of the device.
Каждый из накопителей содержит энергонезависимый элемент памяти, включенный между шинами записи, параллельно которому установлен МОП транзистор со встроенным каналом, к затвору которого подключен внешний сигнал блокировки.Each drive contains a non-volatile memory element connected between the recording buses, parallel to which a MOS transistor with an integrated channel is installed, to the shutter of which an external blocking signal is connected.
Датчик внешнего импульсного ионизирующего воздействия относятся к электронным устройствам, основное назначение которых заключается в обеспечении процесса взаимодействия потока ионизирующего излучения с физической средой детектора излучения, и в преобразовании актов взаимодействия в электрические сигналы, которые могут быть зарегистрированы соответствующей измерительной аппаратурой и реализован как блокинг-генератор, к базе транзистора которого подключен обратносмещенный диод.An external pulsed ionizing effect sensor refers to electronic devices, the main purpose of which is to ensure the interaction of the ionizing radiation flux with the physical medium of the radiation detector, and to convert the interaction acts into electrical signals that can be detected by the corresponding measuring equipment and implemented as a blocking generator, to the base of the transistor which is connected to a reverse biased diode.
Динамический триггер представляет собой транзисторный усилитель, к базе транзистора которого помимо резисторного делителя, задающего рабочую точку транзистора, подключена в качестве элемента памяти LC-цепь. Индуктивность L этой цепи имеет 2 обмотки - рабочую и намотанную поверх нее встречно-компенсационную, концы которой для подавления внешних помех закорочены.The dynamic trigger is a transistor amplifier, in addition to the resistor divider that defines the operating point of the transistor, an LC circuit is connected to the base of the transistor. The inductance L of this circuit has 2 windings - a working one and a counter-compensation coil wound over it, the ends of which are shorted to suppress external interference.
Состав СИСТЕМЫ и входящих в ее состав компонентов приведен на фигурах с 1-й по 11-ю.The composition of the SYSTEM and its components is shown in the figures from the 1st to the 11th.
На фигуре 1 приведен состав СИСТЕМЫ, где цифрой 1 обозначены датчики, цифрой 1-1 аппаратура спутниковой навигации, цифрой 1-2 - БИНПС и цифрой 1-3 -подсистема оптической коррекции, цифрой 2 обозначен БСИ, цифрами 3-1, 3-2 и 3-3 обозначены управляющие вычислительные устройства. Цифрой 3 обозначено ЗУСД, цифрой 4 обозначена ПЭП, цифрой 5 - блок контроля переключателя каналов, цифрой 6 обозначен переключатель каналов, цифрой 7 - исполнительные органы (ИО) объекта управления с датчиками обратной связи и цифрами 8 и 9 обозначены соответственно формирователь сигнала блокировки и ДВВ.The figure 1 shows the composition of the SYSTEM, where the
На фигуре 2 приведен состав блока сбора информации. Блок содержит приемные регистры 21 схемы развязки 22, схемы связи 23, преобразователь 24 и шунт 25.The figure 2 shows the composition of the information collection unit. The block contains receiving
На фигуре 2-1 приведена БИНПС, где цифрами 210-1 и 210-2 обозначены, соответственно, блок акселерометров и блок ДУС, а цифрами 211-1 и 211-2 обозначены их вычислительные устройства - ВУАК и ВУДУС, соответственно.Figure 2-1 shows the BINPS, where the numbers 210-1 and 210-2 indicate, respectively, the accelerometer unit and the DUS unit, and the numbers 211-1 and 211-2 indicate their computing devices - VUAK and VUDUS, respectively.
На фигуре 2-2 приведен ДУС, цифрами 221-1 и 221-2 обозначены ГОЧ грубого и точного отсчетов соответственно, цифрами 222-1 и 222-2 обозначены передатчики оптические грубого и точного отсчетов, соответственно, цифрами 223-1 и 223-2 обозначено волокно оптическое грубого и точного отсчетов, соответственно, цифрами 224-1 и 224-2 обозначены приемники оптические грубого и точного отсчетов и цифрами 225-1 и 225-2 обозначены реверсивные счетчики грубого и точного отсчетов, соответственно.Figure 2-2 shows the TLS, the numbers 221-1 and 221-2 indicate the DFG of coarse and accurate samples, respectively, the numbers 222-1 and 222-2 indicate the optical transmitters of the coarse and accurate samples, respectively, numbers 223-1 and 223-2 optical fiber of coarse and fine samples is indicated, respectively, numbers 224-1 and 224-2 respectively indicate optical coarse and fine sample receivers, and 225-1 and 225-2 indicate reverse coarse and precise counters, respectively.
На фигурах 2-3.1 и 2-3.2 приведено расположение ДУС и ЧЭ АК, соответственно.In figures 2-3.1 and 2-3.2 shows the location of the CRS and CE AK, respectively.
На фигуре 2-4 приведено ВУАК, где цифрами 240 обозначен микропроцессор, цифрами 241 первое запоминающее устройство, цифрами 242 обозначен буферный регистр, цифрами 243 обозначен первый БМУ, цифрами от 244-1 до 244-и обозначены умножители, цифрами 245 первый сумматор и цифрами 246 обозначен первый блок связи.Figure 2-4 shows the VIAK, where the numbers 240 indicate the microprocessor, the
На фигуре 2-5 приведено ВУДУС, где цифрами 250 обозначен второй БМУ, цифрами 251-1, 251-2 и 251-3 обозначены соответственно первый, второй матричные нейровычислители и матричное запоминающее устройство, цифрами 252 обозначен второй сумматор, цифрами 253 второй блок связи и цифрами 254 обозначен второй синхронизатор.The figure 2-5 shows VUDUS, where the
На фигуре 3 приведено ЗУСД, где цифрами 31 и 32 обозначены первый и второй накопители, цифрами 33-1 и 33-2 обозначены первый и второй сумматоры метки времени и цифрами 34-1 и 34-2 обозначены первый и второй сумматоры массивов.The figure 3 shows ZUSD, where the
Накопитель приведен на фигуре 3-1, где цифрами 30 обозначен энергонезависимый элемент памяти.The drive is shown in figure 3-1, where the
ПЭП приведена на фигуре 4. Здесь цифрами 41-1 и 41-2 обозначены первый и второй первичные источники, цифрами 42 и 44 обозначены первый и второй коммутаторы, цифрами 43-1 и 43-2 обозначены первый и второй аккумуляторы, цифрами 45 - БКУ и цифрами 46 обозначен ИВЭП.The probes are shown in figure 4. Here, the numbers 41-1 and 41-2 indicate the first and second primary sources, the
ИВЭП приведен на фигуре 4-1, где цифрами 411, 412 и 413 обозначены МПП, МИП и ФСИ, соответственно.IVEP is shown in figure 4-1, where the
МПП приведен на фигуре 4-10. Здесь цифрами 410-1, 410-2 и 410-3 обозначены конверторы, цифрами 411 БО, цифрами 412 обозначен БВ и цифрами 414 обозначен БУК.MPP is shown in figure 4-10. Here, the numbers 410-1, 410-2 and 410-3 indicate the converters, the
На фигурах 4-11 и 4-13 приведены соответственно МИП и фильтр.In figures 4-11 and 4-13 are shown, respectively, MIP and filter.
Конвертор приведен на фигуре 4-12, где цифрами 412-1 и 412-2 обозначены фильтр и выходной фильтр, цифрами 413 обозначен трансформатор, цифрами 414 транзистор-прерыватель. Цифрами 415 обозначен элемент развязки, цифрами 416 - ЧИМ и цифрами 417 обозначен преобразователь напряжения в частоту.The converter is shown in figure 4-12, where the numbers 412-1 and 412-2 indicate the filter and the output filter, the
БУК приведен на фигуре 4-14, где цифрами 40 и 41 обозначены контрольный преобразователь напряжения в частоту и контрольный мультиплексор, соответственно. Цифрами от 41-1, 41-2, 41-3 и 41-4 обозначены первый, второй, третий и четвертый частотные счетчики, соответственно. Цифрами 42-1, 42-2, 42-3 и 42-4 обозначены первый, второй, третий и четвертый сумматоры. Цифрами 43 и 44 обозначены регистр кода и регистр допуска соответственно. Цифрами 45-1, 45-2, 45-3 и 45-4 обозначены первая, вторая, третья и четвертая схемы совпадения соответственно. Цифрами 46-1, 46-2-46-3 и 46-4, обозначены первый, второй, третий и четвертый триггеры неисправности, соответственно, а цифрами 47 обозначена группа логических схем.BEECH is shown in figure 4-14, where the
На фигурах 4-15 и 4-16 приведены БО и БВ, соответственно.In figures 4-15 and 4-16 shows BO and BV, respectively.
ЧИМ приведен на фигуре 4-17, где цифрами 4170 обозначены инверторы, цифрами 4171 второй мультиплексор, цифрами 4172 обозначен второй счетчик кода частоты, цифрами 4173 обозначен второй счетчик частоты, цифрами 4174 вторая схема сравнения и цифрами 4175 обозначен второй регистр кода частоты.PFM is shown in figure 4-17, where the
ФСИ приведен на фигуре 4-18, где цифрами 4181-1, 4181-2 и 4181-3 обозначены первый, второй и третий генераторы импульсов, соответственно. Цифрами 4182-1, 4182-2 и 4182-3 обозначены первый, второй и третий блоки фазирования, соответственно, и цифрами 4183 обозначен блок мажоритации.The FSI is shown in figure 4-18, where the numbers 4181-1, 4181-2 and 4181-3 indicate the first, second and third pulse generators, respectively. The numbers 4182-1, 4182-2 and 4182-3 denote the first, second and third phasing blocks, respectively, and the
На фигуре 4-20 приведен генератор импульсов, где цифрами 420 обозначены инверторы, цифрами 421 - первый мультиплексор, цифрами 422 обозначен первый счетчик частоты, цифрами 423 - первый счетчик кода частоты, цифрами 424 - первая схема сравнения и цифрами 425 обозначен первый регистр кода частоты.Figure 4-20 shows the pulse generator, where the
Блок фазирования приведен на фигуре 4-21. Здесь цифрами 4211 обозначен элемент И, цифрами 4212 и 4213 обозначены динамический счетчик и сдвиговый регистр, соответственно. Цифрами 4214 обозначен дешифратор, цифрами 4215 и 4216 обозначены триггер останова и триггер пуска, соответственно, цифрами 4217 обозначен мажоритарный элемент, цифрами 4218 - триггеры привязки и цифрами от 4219-1 до 4219-f обозначены формирователи.The phasing block is shown in figure 4-21. Here, the
На фигуре 5 приведен блок контроля переключателя каналов, где цифрами 51-1,51-2 и 51-3 обозначены первый, второй и третий регистры, цифрами 52-1, 52-2 и 52-3 обозначены первое, второе и третье устройства сравнения и цифрами 53 обозначен логический элемент.The figure 5 shows the control unit of the channel selector, where the numbers 51-1,51-2 and 51-3 indicate the first, second and third registers, the numbers 52-1, 52-2 and 52-3 indicate the first, second and third comparison devices and the
Переключатель каналов приведен на фигуре 6.The channel selector is shown in figure 6.
ПОК приведена на фигуре 7, где цифрами от 70-1 до 70-n обозначены оптические датчики, цифрами 71 обозначено ВУПОК.POK is shown in figure 7, where the numbers from 70-1 to 70-n indicate the optical sensors, the
ВУПОК приведено на фигуре 8, где цифрами 811 обозначен управляющий микропроцессор, цифрами 812 - обрабатывающее запоминающее устройство, цифрами от 813-1 до 813-k обозначены обрабатывающие микропроцессоры, цифрами 814 обозначен обрабатывающий БМУ и цифрами 815 обозначен обрабатывающий синхронизатор.VOPOK is shown in figure 8, where the
Формирователь сигнала блокировки приведен на фигуре 9, где цифрами 90 обозначен кварцевый задающий генератор, цифрами 91 - таймерный счетчик, цифрами 92 обозначен таймерный дешифратор, цифрами 93 - триггер запрета и цифрами 94, 95 и 96 обозначены регистр кода, дешифратор кода и логическая схема, соответственно.The blocking signal generator is shown in figure 9, where the
На фигуре 10 приведен датчик внешнего воздействия и динамический триггер приведен на фигуре 11.The figure 10 shows the sensor of external influence and the dynamic trigger is shown in figure 11.
СИСТЕМА работает следующим образом:The SYSTEM works as follows:
После включения питания начинают работать генераторы импульсов ФСИ и через несколько периодов высокой частоты с выхода ФСИ в УВУ начинают поступать синхронно и синфазно метки времени на вход прерывания и синхроимпульсы на синхровходы УВУ и остальных компонентов системы, УВУ приступают к выполнению программ управления, опрашивая через блок сбора информации внешние датчики, БИНПС и корректирующие подсистемы АСН и ПОК.After turning on the power, the FSI pulse generators begin to work and after several periods of high frequency from the FSI output to the UVU, time stamps to the interrupt input and synchronization pulses to the sync inputs of the UVU and other system components begin to arrive synchronously and in phase, the UVU begin to execute control programs, interrogating through the collection unit information external sensors, BINPS and corrective subsystems ASN and POK.
Результаты вычислений выдаются через переключатель каналов на исполнительные органы объекта управления, выходная информация всех каналов УВУ поступает одновременно в блок контроля переключателя каналов, в который, кроме того, поступают сигналы неисправности, вырабатываемые встроенными в каждое УВУ аппаратурными средствами контроля, например, по mod 3. Можно обозначить сигналы от этих средств через Hi, где i - номер УВУ (1, 2 или 3). Для логики работы переключателя все УВУ расположены по кольцу: 1, 2, 3, 1. Таким образом, для УВУЗ(i) УВУ2 будет иметь индекс (i-1), а УВУ1 будет иметь индекс (i+1) и т.д. При обнаружении неисправности i-го УВУ переключатель подключает к выходу сигналы предыдущего по номеру, т.е. (i-1)-го вычислителя. В случае неисправности двух вычислителей к выходу будут подключены сигналы третьего исправного УВУ. Таким образом, после возникновения первого отказа к выходу подключены сигналы всегда одного вычислителя, что существенно снижает вероятность отказа системы после возникновения первой неисправности. В случае формирования сигналов неисправности трех вычислителей, что может быть следствием ограниченной достоверности работы встроенных средств контроля или схем сравнения, к выходу остается подключенным последний признанный исправным вычислитель, что исключает неопределенность в логике работы переключателя. Логику выработки сигналов неисправности УВУ, вырабатываемых БКУ, по которым происходит переключение каналов можно представить в виде логической формулы.The calculation results are issued through the channel selector to the executive bodies of the control object, the output information of all the channels of the ILC goes simultaneously to the control unit of the channel switch, which, in addition, receives fault signals generated by the built-in control devices in each IU, for example, according to
Обозначим:Denote:
Hi - неисправность i-го УВУ, нi - неисправность этого же вычислителя, сформированная внутренними средствами контроля,H i - the malfunction of the i-th UVU, n i - the malfunction of the same computer, formed by internal control means,
Ci - неисправность этого же вычислителя, сформированная схемами сравнения.C i - the malfunction of the same computer, formed by comparison schemes.
Тогда Hi=CiVHi Then H i = C i VH i
Логику выработки сигнала неисправности, формируемого схемами сравнения можно записать следующим образом:The logic for generating the fault signal generated by the comparison circuits can be written as follows:
Ci=(ИiΛHi+1ΛJИi-1VИiΛИi-1ΛИi+1)V(JИiΛJИi+lΛИi-1VИiΛJИi+1ΛИi-1VJИiΛJИi-1ΛИi+1).C i = (AND i ΛH i + 1 ΛJИ i-1 VИiΛИ i-1 ΛИi + 1) V (JИ i ΛJИi + lΛИi-1VИiΛJИi + 1ΛИi-1VJИ i ΛJИi-1ΛИ i + 1 ).
Система может быть реализована следующим образом:The system can be implemented as follows:
УВУ и все ВУ реализуются на основе радиационно стойких БИС микропроцессоров серии 1825 и запоминающих устройств серии 1620, дополненных БИС на основе базовых матричных кристаллов (БМК) серии 537ХМ2, изготавливаемых в производстве АО «Ангстрем» (г. Москва. АСН используется типовая, созданная специально для космических аппаратов и изготавливаемая серийно в ФГУП «РНИИКП» (г. Москва). ПОК изготавливается на основе оптоэлектронных устройств (телескопов с ПЗС матрицами, изготавливаемых ФГУП « ЦКБ «Геофизика Космос»» (г. Москва) со вычислительным устройством, изготавливаемом в производстве ФГУП НПОА (г. Екатеринбург на основе БИС серий 1825 и 1620, дополненных специализированными БИС на основе БМК серии 537ХМ2.UVU and all VU are implemented on the basis of radiation-resistant LSI microprocessors of the 1825 series and memory devices of the 1620 series, supplemented by LSI based on the base matrix crystals (BMK) of the 537XM2 series, manufactured by Angstrem JSC (Moscow. ASN uses a standard, specially designed for spacecraft and manufactured in series at the Federal State Unitary Enterprise “RNIIKP” (Moscow). The software is manufactured on the basis of optoelectronic devices (telescopes with CCD arrays manufactured by the Federal State Unitary Enterprise “Geophysics Cosmos” (Moscow) with a computing device The property manufactured in the production of FSUE NPOA (Yekaterinburg on the basis of BIS series 1825 and 1620, supplemented by specialized BIS on the basis of BMK 537XM2 series.
ПЭП изготавливается в производстве ФГУП НПОА с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей, химических источников тока в виде водородных реакторов, ампульных батарей или перспективных, активно разрабатываемых в последние годы радио изотопных электротеплогенераторов (РИТЭГ). БИНПС может быть реализована следующим образом:A probe is made in the production of FSUE NPOA using solar batteries, chemical current sources in the form of hydrogen reactors, ampoule batteries or promising radioisotope electric heat generators (RTGs) that have been actively developed in recent years as primary energy sources. BINPS can be implemented as follows:
ЧЭ ДУС реализуется на основе перестраиваемого задающего генератора, выполненного в виде БИС на основе БМК сер. 537ХМ2, изготавливаемого в производстве АО «Ангстрем». В качестве передатчика оптического используется передатчик типа HFBR2522Z или его аналог.ChE DUS is implemented on the basis of a tunable master oscillator made in the form of LSI based on BMK ser. 537XM2 manufactured in the production of Angstrem JSC. As an optical transmitter, a transmitter of the type HFBR2522Z or its equivalent is used.
Волокно оптическое можно использовать типа HFBR-RNS 003 и HFBR-RU 100 или их аналоги.Optical fiber can be used of the type HFBR-RNS 003 and HFBR-RU 100 or their analogues.
В качестве приемника оптического используется приемник HFBR-1522Z или его аналог.As the optical receiver, the HFBR-1522Z receiver or its analogue is used.
ВУ реализуются в виде изготавливаемой в производстве НПОА многокристальной сборки специализированных БИС на основе БМК сер. 5516, 5517 и 537, изготавливаемых в производстве АО «Ангстрем».VU are implemented in the form of multi-chip assembly of specialized BIS based on BMK ser. 5516, 5517 and 537, manufactured by Angstrem JSC.
ЧЭАК изготавливается на основе кварцевого задающего генератора, изготавливаемого в производстве НПОА и многокристальной сборки, изготавливаемой также в производстве НПОА с использованием специализированных БИС на основе БМК сер. 1556 и 1557 и БИС запоминающих устройств сер. 1620, изготавливаемых АО «Ангстрем».CHEAK is made on the basis of a quartz master oscillator, manufactured in the production of NPOA and multi-chip assembly, also produced in the production of NPOA using specialized LSI based on BMK ser. 1556 and 1557 and LSI memory devices ser. 1620 manufactured by Angstrem JSC.
Все преобразователи напряжения в частоту, входящие в состав преобразователя БСИ и компонентов ПЭП могут быть реализованы на основе микросхем типа 1108ПП1(г.Рига) или микросхемы ADFC32 фирмы Analog Devices или ее аналога.All voltage-to-frequency converters included in the BSI converter and PEP components can be implemented on the basis of type 1108PP1 microcircuits (Riga) or ADFC32 microcircuit from Analog Devices or its analogue.
ДВВ и динамический триггер изготавливаются в производстве НПОА из дискретных промышленных элементов (резисторы, конденсаторы, диоды и ферритовые кольца.). ЗУСД изготавливается в производстве НПОА с накопителями на основе цилиндрических тонких магнитных пленок (ЦТМП) с электроникой, выполненной в виде многокристальных микросборок с бескорпусными дискретными элементами (резисторы, конденсаторы, транзисторы и диоды.).DVV and dynamic trigger are made in the production of NPOA from discrete industrial elements (resistors, capacitors, diodes and ferrite rings.). ZUSD is manufactured in the production of NPOA with drives based on cylindrical thin magnetic films (CTMP) with electronics, made in the form of multi-chip microassemblies with housing discrete elements (resistors, capacitors, transistors and diodes.).
Таким образом, введение переключателя с блоком контроля и управления позволяет нейтрализовать, по крайней мере, две неисправности в вычислительных устройствах и сохраняет вероятность работоспособности системы при трех неисправностях УВУ. Наличие в ФСИ трех генераторов импульсов и трех взаимно фазируемых блоков фазирования обеспечивает нейтрализацию, как одной постоянной неисправности в ФСИ, так и нейтрализацию кратковременных отказов (сбоев) в формирователе, в которых реализована функция взаимного фазирования за 2-3 периода высокой частоты. После чего начинается формирование синхронных и синфазных меток реального времени и синхроимпульсов, обеспечивающих работу УВУ и системы в целом.Thus, the introduction of a switch with a control and control unit allows you to neutralize at least two malfunctions in computing devices and saves the probability of system operability in case of three malfunctions of the air handling unit. The presence in the FSI of three pulse generators and three mutually phased phasing units ensures the neutralization of both one permanent malfunction in the FSI and the neutralization of short-term failures (malfunctions) in the shaper, in which the mutual phasing function is implemented for 2-3 periods of high frequency. After that, the formation of synchronous and common-mode real-time tags and sync pulses begins, which ensure the operation of the UVU and the system as a whole.
Введение перестройки частоты генераторов импульсов, входящих в состав ФСИ, позволяет на каждый интервал времени установить частоту синхронизации, соответствующую текущему быстродействию цифровых узлов, что позволяет не только повысить надежность работы системы путем снижения быстродействия, но и использовать возникающие запасы по быстродействию, для чего предусмотрено периодическое выполнение программ тестовых проверок УВУ, позволяющее оценить работоспособность при текущей или устанавливаемой частоте синхронизации.The introduction of frequency tuning of the pulse generators included in the FSI allows for each time interval to set the synchronization frequency corresponding to the current speed of digital nodes, which allows not only to increase the reliability of the system by reducing the speed, but also to use the emerging reserves for speed, for which periodic the execution of test programs for UVU, which allows to evaluate the performance at the current or set synchronization frequency.
Для нейтрализации параметрических уходов аналоговых узлов в конверторе и БКУ в качестве основного выбран преобразователь напряжения в частоту, обладающий тем несомненным достоинством, что зависимость точности и стабильности его работы определяется всего двумя элементами - резистором и конденсатором, выбором типов которых и предварительной их радиационной и термотренировкой можно обеспечить требуемую стабильность работы на продолжительном интервале времени. Нестабильность работы источника тока, необходимого для запитки внешних датчиков резистивного типа в предложенной системе нейтрализуется установкой в токовую цепь высокостабильного эталонного резистора (шунта), замеряя падение напряжения на котором определяют текущее значения тока опроса датчиков и проводят необходимый пересчет результатов замеров.To neutralize the parametric departures of the analog nodes in the converter and the BCC, the voltage-to-frequency converter is chosen as the main one, which has the undoubted advantage that the dependence of the accuracy and stability of its operation is determined by only two elements - a resistor and a capacitor, the choice of which types and their preliminary radiation and thermal training can be provide the required stability for a long period of time. The instability of the current source necessary to power external resistive sensors in the proposed system is neutralized by installing a highly stable reference resistor (shunt) in the current circuit, measuring the voltage drop at which the current values of the sensor interrogation current are determined and the necessary recalculation of measurement results is carried out.
Совокупность предложенных решений в виде дополнительных блоков, организации перестройки структуры при возникновении отказов, а также нейтрализация параметрических уходов параметров, как цифровых узлов, так и аналоговых позволяет существенно повысить надежность и точность работы СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, работающей длительное время в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факторов, что существенно расширяет, по сравнению с известными решениями, диапазон применения системы для объектов различного назначения. The totality of the proposed solutions in the form of additional blocks, the organization of structural adjustment in the event of failures, and the neutralization of parametric departures of parameters, both digital nodes and analog, can significantly increase the reliability and accuracy of the CONTROL SYSTEM, which operates for a long time under the influence of external destabilizing factors, which significantly expands, in comparison with known solutions, the range of application of the system for objects for various purposes.
Claims (27)
З. Система по п. 1, отличающаяся тем, что запоминающее устройство с санкционированным доступом содержит первый и второй энергонезависимые накопители, блокирующий вход которых является блокирующим входом устройства, а вход метки времени устройства подключен к входам первого и второго сумматоров меток времени, каждый из которых через свою, соответственно, первую и вторую временную двунаправленную связь подключен к своему, соответственно, к первому и ко второму накопителю, к каждому из которых через свою, соответственно, первую и вторую массивную двунаправленную связь подключен первый и второй сумматор массивов, подключенные входом-выходом к двунаправленной шине, являющейся внешней шиной связи запоминающего устройства, к которой подключены также накопители.2. The system according to p. 1, characterized in that the information collection unit contains sequentially connected input registers, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of this unit, isolation circuits and communication circuits, the input-output of which is the input-output unit, and the output is the output of the unit, which also contains an analog-to-code converter connected by a control input to the output of the communication circuits and containing an integrated source of stable current, the output bus of which is the output bus of the specified converters and block.
H. The system according to claim 1, characterized in that the authorized access memory device contains first and second non-volatile drives, the blocking input of which is a blocking input of the device, and the input of the device’s time stamp is connected to the inputs of the first and second time stamp adders, each of which through its, respectively, the first and second temporary bi-directional communication is connected to its own, respectively, to the first and second drive, to each of which through its own, respectively, the first and second mass ivnuyu bidirectional link connected first and second adder arrays connected to the input-output of the bi-directional bus, which is an external bus connection of the memory device to which are also connected drives.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154158/11A RU2560204C2 (en) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Spacecraft control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154158/11A RU2560204C2 (en) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Spacecraft control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013154158A RU2013154158A (en) | 2015-06-10 |
| RU2560204C2 true RU2560204C2 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53285278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013154158/11A RU2560204C2 (en) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Spacecraft control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2560204C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653243C1 (en) * | 2017-05-18 | 2018-05-07 | Закрытое акционерное общество "Орбита" | Control system of spacecraft |
| RU228957U1 (en) * | 2024-06-21 | 2024-09-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тибот" | Orientation device for small spacecraft |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5274576A (en) * | 1989-04-21 | 1993-12-28 | Group Lotus Plc | Apparatus for measuring the yaw rate of a vehicle |
| EP0763714A2 (en) * | 1995-08-22 | 1997-03-19 | The Boeing Company | Cursor controlled navigation system for aircraft |
| DE19844911A1 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-20 | Bosch Gmbh Robert | Determining mounting position parameter of lateral accelerometer in motor vehicle enables detection of faulty accelerometer using diagnostic equipment |
| US6408245B1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-06-18 | American Gnc Corporation | Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit |
| RU2248914C1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-03-27 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Ship automatic control system |
| RU2424944C1 (en) * | 2010-08-05 | 2011-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Ship control system |
| RU2430333C1 (en) * | 2010-06-21 | 2011-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Антарес" | Navigation system and navigation system case |
| RU2444451C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Mobile navigation and topographic precise positioning system |
| RU2483280C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-05-27 | Антон Владимирович Чернявец | Navigation system |
-
2013
- 2013-12-05 RU RU2013154158/11A patent/RU2560204C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5274576A (en) * | 1989-04-21 | 1993-12-28 | Group Lotus Plc | Apparatus for measuring the yaw rate of a vehicle |
| EP0763714A2 (en) * | 1995-08-22 | 1997-03-19 | The Boeing Company | Cursor controlled navigation system for aircraft |
| DE19844911A1 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-20 | Bosch Gmbh Robert | Determining mounting position parameter of lateral accelerometer in motor vehicle enables detection of faulty accelerometer using diagnostic equipment |
| US6408245B1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-06-18 | American Gnc Corporation | Filtering mechanization method of integrating global positioning system receiver with inertial measurement unit |
| RU2248914C1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-03-27 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Ship automatic control system |
| RU2444451C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Mobile navigation and topographic precise positioning system |
| RU2430333C1 (en) * | 2010-06-21 | 2011-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Антарес" | Navigation system and navigation system case |
| RU2424944C1 (en) * | 2010-08-05 | 2011-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Ship control system |
| RU2483280C1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-05-27 | Антон Владимирович Чернявец | Navigation system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653243C1 (en) * | 2017-05-18 | 2018-05-07 | Закрытое акционерное общество "Орбита" | Control system of spacecraft |
| RU228957U1 (en) * | 2024-06-21 | 2024-09-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тибот" | Orientation device for small spacecraft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013154158A (en) | 2015-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ajello et al. | Fermi large area telescope performance after 10 years of operation | |
| Kerr | Decentralized filtering and redundancy management for multisensor navigation | |
| Bertotti et al. | Doppler tracking of spacecraft with multi-frequency links | |
| Taruya et al. | Signature of primordial non-Gaussianity on the matter power spectrum | |
| Li et al. | Fault detection in finite frequency domain for Takagi-Sugeno fuzzy systems with sensor faults | |
| Nicola et al. | Modeling of correlated failures and community error recovery in multiversion software | |
| US6295021B1 (en) | Techniques for monitoring and controlling yaw attitude of a GPS satellite | |
| Wu et al. | Robust adaptive fault‐tolerant control for linear systems with actuator failures and mismatched parameter uncertainties | |
| Yang et al. | Fault-tolerance techniques for spacecraft control computers | |
| Rodriguez et al. | Verifying the no-hair property of massive compact objects with intermediate-mass-ratio inspirals in advanced gravitational-wave detectors | |
| RU2563333C2 (en) | Inertial strapdown system | |
| Liu et al. | Optimal robust fault detection for linear discrete time systems | |
| Jia et al. | Design of a PD‐type learning observer for reconstruction of actuator faults in descriptor systems | |
| Kamenskikh et al. | Features that provide fault tolerance of self-synchronizing circuits | |
| RU2560204C2 (en) | Spacecraft control system | |
| L’vov et al. | Radar-Based Wireless Sensor Network for Distributed Measurement Systems | |
| Terada et al. | Time assignment system and its performance aboard the Hitomi satellite | |
| Li et al. | Double event-triggered leader-following consensus and fault detection for Lipschitz nonlinear multi-agent systems via periodic sampling strategy | |
| RU2534955C1 (en) | Automatic control system | |
| Burger et al. | Design, implementation, and qualification of high-performance time and frequency reference for the MeerKAT telescope | |
| RU2553098C2 (en) | Neurocomputer | |
| RU2512890C1 (en) | Redundant source of current | |
| RU2527570C2 (en) | Control system | |
| RU2494006C2 (en) | Automatic control system | |
| RU2548927C1 (en) | Astronavigation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161206 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180521 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20181009 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |