RU2677390C1 - Трехканальная управляющая система - Google Patents

Трехканальная управляющая система Download PDF

Info

Publication number
RU2677390C1
RU2677390C1 RU2017143872A RU2017143872A RU2677390C1 RU 2677390 C1 RU2677390 C1 RU 2677390C1 RU 2017143872 A RU2017143872 A RU 2017143872A RU 2017143872 A RU2017143872 A RU 2017143872A RU 2677390 C1 RU2677390 C1 RU 2677390C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
channel
block
inverse
Prior art date
Application number
RU2017143872A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Алексеевич Балезин
Владислав Васильевич Нечаев
Александр Александрович Кузеванов
Николай Иванович Лейхман
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС"
Priority to RU2017143872A priority Critical patent/RU2677390C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2677390C1 publication Critical patent/RU2677390C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/16Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00Systems controlled by a computer
    • G05B15/02Systems controlled by a computer electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к резервированным управляющим системам, в частности к системам для управления приводами. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности устройства и точности управления приводами за счет автоматического переключения на исправный канал при управлении нерезервированной нагрузкой (резервированной дублированием) и уменьшения влияния дестабилизирующих факторов на точность управления. Для этого предложена трехканальная управляющая система, которая содержит три управляющих канала, каждый из которых содержит вычислительный блок, содержащий ЭВМ и приемопередатчик последовательного интерфейса, соединенный с ЭВМ, выполненной с входами синхронизации и выходами синхронизации, при этом выходы синхронизации соединены с соответствующими входами синхронизации ЭВМ двух других каналов. Дополнительно система содержит два блока резисторов, а каждый из управляющих каналов дополнительно содержит блок вывода ШИМ-сигналов, блок ввода аналоговых сигналов и усилитель-коммутатор. 2 ил.

Description

Изобретение относится к резервированным управляющим системам, в частности к системам для управления приводами.
Известно устройство переключения каналов троированной системы управления (патент РФ №2467372 на изобретение от 14.12.2011 г.), содержащее в программируемых логических контроллерах три канала системы управления, в которых имеются средства для переключения на исправный канал резерва.
Недостатком данного устройства является снижение надежности за счет сложных схем переключения на исправный канал резерва и межканальной синхронизации.
Известна трехканальная управляющая система, принятая в качестве прототипа (патент РФ №2333529 на изобретение от 02.07.2007 г.), содержащая три управляющих канала, каждый из которых содержит вычислительный блок и блок ввода-вывода, при этом в системе имеются средства межканальной синхронизации и средства определения неисправности канала резерва.
Недостатками данной системы является снижение надежности и точности. В данной системе отсутствует автоматическое переключение на исправный канал резерва, представляющей собой привод. Влияние дестабилизирующих факторов (разброс параметров элементов, напряжений питания, параметров внешней нагрузки) снижает точность формирования управляющих сигналов и их стабильность за счет сложности промежуточных цифровых схем в блоке ввода-вывода информации, что необходимо для последовательного обмена между каналами ЭВМ.
Техническими результатами заявленного изобретения являются повышение надежности устройства и точности управления приводами за счет автоматического переключения на исправный канал при управлении нерезервированной нагрузкой (резервированной дублированием) и уменьшения влияния дестабилизирующих факторов на точность управления.
Для достижения указанных технических результатов трехканальная управляющая система содержит три управляющих канала, каждый из которых содержит вычислительный блок, содержащий ЭВМ и приемопередатчик последовательного интерфейса, соединенный с ЭВМ, выполненной с входами синхронизации и выходами синхронизации, при этом выходы синхронизации соединены с соответствующими входами синхронизации ЭВМ двух других каналов. Дополнительно система содержит два блока резисторов, а каждый из управляющий каналов дополнительно содержит блок вывода ШИМ-сигналов, блок ввода аналоговых сигналов и усилитель-коммутатор. Выход вычислительного блока соединен с входом блока вывода ШИМ-сигналов, а входы вычислительного блока соединены с выходами блока ввода аналоговых сигналов. Первый выход и первый инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов соединены с первым входом и первым инверсным входом усилителя-коммутатора. Второй выход и второй инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов первого канала соединены со вторым входом и вторым инверсным входом усилителя-коммутатора третьего канала, второй выход и второй инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов второго канала соединены со вторым входом и вторым инверсным входом усилителя-коммутатора первого канала, второй выход и второй инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов третьего канала соединены со вторым входом и вторым инверсным входом усилителя-коммутатора второго канала. Выход усилителя-коммутатора соединен с входом первого блока резисторов, а инверсный выход усилителя-коммутатора соединен с инверсным входом второго блока резисторов. Первый выход обратной связи первого блока резисторов соединен с первым входом блока ввода аналоговых сигналов первого канала, второй выход обратной связи первого блока резисторов соединен с первым входом блока аналоговых сигналов второго канала, а первый выход обратной связи второго блока резисторов соединен с первым входом блока аналоговых сигналов третьего канала. Третий выход первого блока резисторов является выходом системы, второй выход второго блока резисторов является телеметрическим выходом системы, а третий выход второго блока резисторов является инверсным выходом системы. Первый, второй и третий входы, являющиеся входами системы, соединены со вторым входом блока ввода аналоговых сигналов первого, второго и третьего каналов соответственно. Вход приемопередатчика последовательного интерфейса первого, второго и третьего каналов подключен к входу первой, второй и третьей кодовой линии связи соответственно.
Изобретение поясняется схемами:
- фиг. 1 - Структурная схема трехканальной управляющей системы;
- фиг. 2 - Структурная схема усилителя-коммутатора
Трехканальная управляющая система (фиг. 1) содержит первый, второй и третий управляющие каналы 1, первый и второй блоки резисторов 8.
Каждый управляющий канал 1 содержит вычислительный блок 2, блок вывода сигнала широтно-импульсной модуляции (далее - ШИМ-сигнал) 5, блок ввода аналоговых сигналов 6 и усилитель-коммутатор 7. Каждый вычислительный блок 2 содержит электронно-вычислительную машину (далее - ЭВМ) 3 и приемопередатчик последовательного интерфейса 4, соединенный с ЭВМ 3.
ЭВМ 3 выполнена с первым 11 и вторым 12 входами синхронизации и первым 9 и вторым 10 выходами синхронизации, являющимися первым и вторым входами и первым и вторым выходами синхронизации вычислительного блока 3.
Первый 9 выход синхронизации вычислительного блока 2 первого канала системы соединен со вторым входом 12 синхронизации вычислительного блока 2 третьего канала системы. Второй 10 выход синхронизации вычислительного блока 2 первого канала системы соединен с первым 11 входом синхронизации вычислительного блока 2 второго канала системы. Первый 9 выход синхронизации вычислительного блока 2 второго канала системы соединен со вторым 12 входом синхронизации вычислительного блока 2 первого канала системы. Второй 10 выход синхронизации вычислительного блока 2 второго канала системы соединен с первым 11 входом синхронизации вычислительного блока 2 третьего канала системы. Первый 9 выход синхронизации вычислительного блока 2 третьего канала системы соединен со вторым 12 входом синхронизации вычислительного блока 2 второго канала системы. Второй 10 выход синхронизации вычислительного блока 2 третьего канала системы соединен с первым 11 входом синхронизации вычислительного блока 2 первого канала системы.
Вход приемопередатчика последовательного интерфейса 4 первого канала подключен к входу кодовой линии связи (КЛС-1), вход приемопередатчика последовательного интерфейса 4 второго канала подключен к входу кодовой линии связи (КЛС-2), вход приемопередатчика последовательного интерфейса 4 третьего канала подключен к входу кодовой линии связи (КЛС-3).
Выход 13 вычислительного блока 2 соединен с входом 13 блока вывода ШИМ-сигнала 5, а первый и второй входы 14 вычислительного блока 2 соединены с первым и вторым выходами 14 блока ввода аналоговых сигналов 6.
Первый выход 15 блока вывода ШИМ-сигнала 5 соединен с первым входом 17 усилителя-коммутатора 7, первый инверсный выход 15 J блока вывода ШИМ-сигнала 5 соединен с первым инверсным входом 17J усилителя-коммутатора 7.
Второй выход 16 блока вывода ШИМ-сигнала 5 первого канала соединен со вторым входом 18 усилителя-коммутатора 7 третьего канала, второй инверсный выход 16J блока вывода ШИМ-сигнала 5 первого канала соединен со вторым инверсным входом 18J усилителя-коммутатора 7 третьего канала. Второй выход 16 блока вывода ШИМ-сигнала 5 второго канала соединен со вторым входом 18 усилителя-коммутатора 7 первого канала, второй инверсный выход 16J блока вывода ШИМ-сигнала 5 второго канала соединен со вторым инверсным входом 18J усилителя-коммутатора 7 первого канала. Второй выход 16 блока вывода ШИМ-сигнала 5 третьего канала соединен со вторым входом 18 усилителя-коммутатора 7 второго канала, второй инверсный выход 16J блока вывода ШИМ-сигнала 5 третьего канала соединен со вторым инверсным входом 18J усилителя-коммутатора 7 второго канала.
Выход 21 усилителя-коммутатора 7 соединен с входом 22 первого блока резисторов 8, а инверсный выход 21J усилителя-коммутатора 7 соединен с входом 22J второго блока резисторов 8.
Первый выход обратной связи 23 первого блока резисторов 8 соединен с первым входом 19 блока ввода аналоговых сигналов 6 первого канала, второй выход обратной связи 24 первого блока резисторов 8 соединен с первым входом 19 блока ввода аналоговых сигналов 6 второго канала, а первый выход обратной связи 25 второго блока резисторов 8 соединен с первым входом 19 блока ввода аналоговых сигналов 6 третьего канала.
Третий выход 26 первого блока резисторов 8 является выходом системы, второй выход 27 второго блока резисторов 8 является телеметрическим выходом системы, а третий выход 26J второго блока резисторов 8 является инверсным выходом системы.
Первый вход 28, второй вход 29 и третий вход 30 являются входами системы. При этом первый вход 28 соединен со вторым входом 20 блока ввода аналоговых сигналов 6 первого канала, второй вход 29 соединен со вторым входом 20 блока ввода аналоговых сигналов 6 второго канала, а третий вход 30 соединен со вторым входом 20 блока ввода аналоговых сигналов 6 третьего канала.
Усилитель-коммутатор 7 (фиг. 2) содержит ключи К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7, К8.
Вход 17 усилителя-коммутатора 7 подключен к первому К1 и восьмому К8 ключам, вход 18 подключен к второму К2 и седьмому К7 ключам, вход 17J подключен к четвертому К4 и пятому К5 ключам, а вход 18J подключен к третьему К3 и шестому Кб ключам. К верхним выводам первого К1 и пятого К5 ключей подключен источник питания положительного напряжения +V, а к нижним выводам четвертого К4 и восьмого К8 ключей подключен источник питания отрицательного напряжения -V. Выход 21 усилителя-коммутатора 7 подключен к точкам соединения второго К2 и третьего К3 ключей, а инверсный выход 21J усилителя-коммутатора 7 подключен к точкам соединения шестого Кб и седьмого К7 ключей.
Трехканальная управляющая система работает следующим образом:
Входные управляющие сигналы КЛС-1, КЛС-2, КЛС-3, поступают на входы внутренних приемопередатчиков последовательного интерфейса 4 первого, второго, третьего каналов. С выходов приемопередатчиков последовательного интерфейса 4 сигналы поступают на ЭВМ 3, которые формируют результирующие ШИМ-сигналы 13 с учетом совместной обработки нормированных сигналов 14 внутренней обратной связи и входных внешних сигналов. Передние фронты результирующих сигналов 13 трех каналов строго синхронизированы за счет межканальных связей между ЭВМ 3 первого, второго, третьего каналов.
ШИМ-сигналы с выходов 13 вычислительных блоков 2 поступает на входы блоков вывода ШИМ-сигналов 5, а на выходах 15, 15J, 16, 16J блоков вывода ШИМ-сигналов 5 формируются импульсные сигналы управления усилителями-коммутаторами 7.
На выходах 14 блоков ввода аналоговых сигналов 6 нормированные сигналы 14 подключены к входам 14 вычислительных блоков 2 для аналого-цифрового преобразования в ЭВМ 3. На входы 19 блоков ввода аналоговых сигналов 6 поступают сигналы отрицательной обратной связи, а на входы 20 блоков ввода аналоговых сигналов 6 поступают внешние входные сигналы.
Усилитель-коммутатор 7 выполнен по мостовой схеме на электронных ключах К1…К8 и усиливает ШИМ-сигналы до уровня, достаточного для управления внешней нагрузкой. Объединение выходов 21 усилителей-коммутаторов 7 трех каналов осуществляется на входе 22 первого блока резисторов 8, а объединение инверсных выходов 21J усилителей-коммутаторов 7 трех каналов осуществляется на входе 22J второго блока резисторов 8.
Блоки резисторов 8 представляют собой параллельно-последовательное соединение групп резисторов. Выходы 26 и 26J блоков резисторов 8 предназначены для подключения внешней нагрузки - рулевого привода. Указанное соединение позволяет сделать переход с трехканального построения системы на нерезервированное (или резервированное дублированием) построение для связи с внешней нагрузкой.
За счет объединения ШИМ-сигналов с первого, второго и третьего каналов автоматически выбирается средний по длительности ШИМ-сигнал с одного из каналов.
Внешняя нагрузка представляет собой индуктивно-резистивную входную часть рулевого привода. На нагрузке ШИМ-сигнал детектируется в постоянный ток управления реле в диапазоне от Jmin до Jmax соответственно изменению длительности импульса ШИМ-сигнала от минимального до максимального значения относительно среднего.
С части блоков резисторов снимается напряжение обратной связи, поступающее на вход блока ввода аналоговых сигналов (поканально). Внутренняя отрицательная обратная связь по току охватывает весь тракт устройства и стабилизирует параметры устройства, компенсируя при этом нестабильности параметров элементов, напряжений питания повышая быстродействие и точность системы.
Повышение надежности устройства за счет автоматического переключения на исправный канал при управлении нерезервированной нагрузкой (резервированной дублированием) и повышение точности управления приводами за счет уменьшения влияния дестабилизирующих факторов на точность управления достигнуто введением в трехканальную управляющую систему в каждый управляющий канал блока вывода ШИМ-сигнала, блока ввода аналоговых сигналов, усилителя-коммутатора, соединенных вышеописанным способом и введением первого и второго блока резисторов, соединенных вышеописанным способом, а также введением блоков резисторов с обратной связью по каналам.
Таким образом, использование предложенного технического решения в системах для управления приводами за счет автоматического переключения на исправный канал при управлении нерезервированной нагрузкой (резервированной дублированием) и уменьшения влияния дестабилизирующих факторов на точность управления позволяет повысить надежность устройства и точность управления приводами.

Claims (1)

  1. Трехканальная управляющая система, содержащая три управляющих канала, каждый из которых содержит вычислительный блок, содержащий ЭВМ и приемопередатчик последовательного интерфейса, соединенный с ЭВМ, выполненной с входами синхронизации и выходами синхронизации, при этом выходы синхронизации соединены с соответствующими входами синхронизации ЭВМ двух других каналов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит два блока резисторов, а каждый из управляющих каналов дополнительно содержит блок вывода ШИМ-сигналов, блок ввода аналоговых сигналов и усилитель-коммутатор; выход вычислительного блока соединен с входом блока вывода ШИМ-сигналов, а входы вычислительного блока соединены с выходами блока ввода аналоговых сигналов; первый выход и первый инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов соединены с первым входом и первым инверсным входом усилителя-коммутатора; второй выход и второй инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов первого канала соединены со вторым входом и вторым инверсным входом усилителя-коммутатора третьего канала, второй выход и второй инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов второго канала соединены со вторым входом и вторым инверсным входом усилителя-коммутатора первого канала, второй выход и второй инверсный выход блока вывода ШИМ-сигналов третьего канала соединены со вторым входом и вторым инверсным входом усилителя-коммутатора второго канала; выход усилителя-коммутатора соединен с входом первого блока резисторов, а инверсный выход усилителя-коммутатора соединен с инверсным входом второго блока резисторов; первый выход обратной связи первого блока резисторов соединен с первым входом блока ввода аналоговых сигналов первого канала, второй выход обратной связи первого блока резисторов соединен с первым входом блока аналоговых сигналов второго канала, а первый выход обратной связи второго блока резисторов соединен с первым входом блока аналоговых сигналов третьего канала; третий выход первого блока резисторов является выходом системы, второй выход второго блока резисторов является телеметрическим выходом системы, а третий выход второго блока резисторов является инверсным выходом системы; первый, второй и третий входы, являющиеся входами системы, соединены со вторым входом блока ввода аналоговых сигналов первого, второго и третьего каналов соответственно; вход приемопередатчика последовательного интерфейса первого, второго и третьего каналов подключен к входу первой, второй и третьей кодовой линии связи соответственно.
RU2017143872A 2017-12-14 2017-12-14 Трехканальная управляющая система RU2677390C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143872A RU2677390C1 (ru) 2017-12-14 2017-12-14 Трехканальная управляющая система

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143872A RU2677390C1 (ru) 2017-12-14 2017-12-14 Трехканальная управляющая система

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677390C1 true RU2677390C1 (ru) 2019-01-16

Family

ID=65025404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143872A RU2677390C1 (ru) 2017-12-14 2017-12-14 Трехканальная управляющая система

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677390C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201248U1 (ru) * 2020-05-12 2020-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» Четырёхканальная управляющая система

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206810A (en) * 1991-02-07 1993-04-27 General Electric Company Redundant actuator control
RU2292113C1 (ru) * 2005-05-24 2007-01-20 Татьяна Николаевна Бершадская Трехканальное устройство для управления блоками исполнительных реле
RU2333529C1 (ru) * 2007-07-02 2008-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "АВРОРА" Трехканальная управляющая система
RU120256U1 (ru) * 2011-09-09 2012-09-10 Дмитрий Сергеевич Викторов Трехканальная отказоустойчивая система на конфигурируемых процессорах с вне- и внутрикристальным резервированием

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206810A (en) * 1991-02-07 1993-04-27 General Electric Company Redundant actuator control
RU2292113C1 (ru) * 2005-05-24 2007-01-20 Татьяна Николаевна Бершадская Трехканальное устройство для управления блоками исполнительных реле
RU2333529C1 (ru) * 2007-07-02 2008-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "АВРОРА" Трехканальная управляющая система
RU120256U1 (ru) * 2011-09-09 2012-09-10 Дмитрий Сергеевич Викторов Трехканальная отказоустойчивая система на конфигурируемых процессорах с вне- и внутрикристальным резервированием

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201248U1 (ru) * 2020-05-12 2020-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» Четырёхканальная управляющая система

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI505592B (zh) 電源供應器系統及方法、及電源供應器單元
SA118390565B1 (ar) نظام تحكم بالقطار آلي محسن وطريقة مناظرة
RU2677390C1 (ru) Трехканальная управляющая система
US9960676B1 (en) Load sharing between parallel connected power converters
CN103309329B (zh) 冗余输出装置
US20200413333A1 (en) Systems and methods for managing communication between devices
US20230163625A1 (en) Power source selection
EP3614227A3 (en) Dual loop low dropout regulator system
EP3220538A3 (en) Motor controller
CN204229198U (zh) 一种多通道复用的ad采集装置
KR20160013981A (ko) 적응성 제어를 가진 전력 시스템
SE7407077L (ru)
CN108173260A (zh) 多通道电源组合控制系统
TWI692210B (zh) 通訊裝置
GB1310043A (en) Power control system
BR112023018571A2 (pt) Terminal, estação base, e, método de comunicação sem fio para um terminal
WO2022123268A3 (en) Improvements in or relating to quantum computing systems and methods
JPS62105594A (ja) 複数機器グル−プ制御システム
RU2667979C2 (ru) Система сложения мощности радиопередатчиков
KR101748793B1 (ko) 마스터 및 슬래이브를 포함하는 전력선 통신 장치
SU1457151A1 (ru) Устройство управлени диодными приборами
JP2021100301A (ja) 電力変換システム及び制御装置
CN220711316U (zh) 冗余电源切换电路及电源系统
FR3045973B1 (fr) Dispositif de distribution redondante d'alimentation sans interruption et procede de commande associe
US20150076122A1 (en) Arrangement for the operation of a welding system