Автоматизированная контрольно-проверочная аппаратура интегрированной информационно-управляющей системы беспилотного летательного аппарата

Авторы патента:

G05B23/00 - Испытания и контроль систем управления или их элементов (контроль систем с программным управлением G05B 19/048,G05B 19/406)

G05B1/00 - Регулирующие и управляющие системы общего назначения; функциональные элементы таких систем; устройства для контроля или испытания таких систем или элементов (пневматические и гидравлические приводы или системы, действующие с помощью пневмогидравлических средств вообще F15B; вентили как таковые F16K; механические элементы конструкции G05G; чувствительные элементы /датчики/ см. в соответствующих подклассах, например в G12B, в подклассах классов G01,H01; устройства для корректирования см. в соответствующих подклассах, например H02K)

Владельцы патента RU 2657728:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (RU)

Автоматизированная контрольно-проверочная аппаратура (АКПА) интегрированной информационно-управляющей системы беспилотного летательного аппарата содержит ПЭВМ, универсальный решающий модуль и модуль ввода-вывода. Универсальный решающий модуль содержит решающее устройство на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), АЦП, ЦАП. Решающее устройство содержит контроллер интерфейса, устройство измерения длительностей и задержек, блок управления, коммутатор, блок имитаторов. Модуль ввода-вывода содержит блок нормализации, формирователь выходных сигналов. Обеспечивается повышение быстродействия АКПА и возможность ее реконфигурации. 2 ил.

Изобретение относится к специализированным средствам контроля и диагностики функционирования интегрированных информационно-управляющих систем беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и может быть использовано при производстве таких систем для наладки, а также проведения испытаний.

Известна автоматизированная контрольно-проверочная аппаратура (АКПА), содержащая ПЭВМ, коммутатор сигналов, блок контроля цепей, блок управления, многоканальный блок сравнения, виртуальный эталон, коммутатор, формирователь выходных сигналов, мультиплексор, блок нормализации, состоящий из измерителя напряжения и измерителя цепи.

Недостатком данной АКПА является жесткая связь аппаратной структуры с конкретным типом объекта контроля. При создании АКПА для нового объекта контроля необходимо полностью повторять цикл разработки.

Известна выбранная в качестве ближайшего аналога АКПА, состоящая из многоканального блока сравнения, виртуального эталона, блока нормализации, мультиплексора, коммутатора, формирователя выходных сигналов, блока управления, формирователя АСП, блока хранения эталонов, блока хранения результатов контроля, индикатора исправности [2].

Недостатками известной АКПА являются:

- узкая специализация аппаратных средств, что требует повторения цикла разработки АКПА для применения ее при контроле и диагностике функционирования нового объекта контроля;

- затруднена оперативная обработка протоколов контроля и диагностики, поскольку все результаты сохраняются во внутреннюю энергонезависимую память АКПА, доступ к которой возможен только при подключении технологической ПЭВМ;

- контроль и диагностика большого количества объектов контроля с разными наборами тестов затруднено, поскольку смена эталона или набора эталонов возможна только при подключении технологической ПЭВМ.

Задача изобретения - создание быстродействующей АКПА, ориентированной на контроль и диагностику определенного класса устройств, обеспечивающей сокращение времени разработки очередной АКПА за счет внедрения специализированной модульной архитектуры АКПА с реконфигурируемой структурой составных частей.

Для достижения указанных результатов в АКПА, содержащую формирователь выходных сигналов, выход которого соединен с входом объекта контроля, блок управления, соединенный с коммутатором и формирователем выходных сигналов, и блок нормализации, согласно изобретению введены ПЭВМ, контроллер интерфейса, устройство измерения длительностей и задержек, блок имитаторов, блок АЦП, блок ЦАП, при этом контроллер интерфейса соединен с ПЭВМ и блоком управления, блок имитаторов соединен с блоком управления и блоком ЦАП, выход которого соединен с формирователем выходных сигналов, блок нормализации соединен с блоком управления и объектом контроля, блок АЦП соединен с блоком нормализации и коммутатором, устройство измерения длительностей и задержек соединено с коммутатором и блоком управления, при этом контроллер интерфейса, блок управления, устройство измерения длительностей и задержек, коммутатор и блок имитаторов объединены в решающее устройство на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), блок АЦП, блок ЦАП и решающее устройство на основе ПЛИС объединены в универсальный решающий модуль, блок нормализации и формирователь выходных сигналов объединены в специализированный модуль ввода/вывода.

Структурная схема АКПА, подключенной к объекту контроля, представлена на фигуре 1, где 1 - ПЭВМ; 2 - универсальный решающий модуль; 3 - решающее устройство на основе ПЛИС; 4 - контроллер интерфейса; 5 - блок управления; 6 - устройство измерения длительностей и задержек; 7 - коммутатор; 8 - блок имитаторов; 9 - блок АЦП; 10 - блок ЦАП; 11 - специализированный модуль ввода/вывода; 12 - блок нормализации; 13 - формирователь выходных сигналов; 14 - объект контроля.

Структура блока имитаторов представлена на фигуре 2, где 15 - имитатор сигнала с времяимпульсной модуляцией; 16 - имитатор гироскопа; 17 - формирователь сигналов обратных связей; 18 - формирователь релейных сигналов.

Обобщенная структура АКПА состоит из

- ПЭВМ 1, реализующей функции управления, диалога с оператором, отображения и долговременного хранения информации;

- универсального решающего модуля 2, осуществляющего выдачу тестовых воздействий и прием анализируемых сигналов;

- специализированного модуля ввода/вывода 11, учитывающего особенности конкретного тестируемого устройства.

Применение ПЭВМ 1 для управления, отображения результатов контроля и диагностики, а также долгосрочного хранения информации существенно упрощает структуру АКПА, облегчает взаимодействие оператора с аппаратурой и уменьшает затраты на создание комплекта АКПА. Более того, ПЭВМ 1 может быть использована для работы с несколькими комплектами универсальных и специализированных модулей, что удобно при работе с большим числом различных объектов контроля 14.

Программное обеспечение ПЭВМ построено по модульному принципу и позволяет проводить тестирование объекта контроля 14 как в автоматическом, так и в ручном режиме. В автоматическом режиме оператор задает параметры и запускает проверку. По окончании проверки формируется подробный отчет о выполненных тестах. В ручном режиме оператор может в реальном масштабе времени менять состояния управляющих сигналов, полетное задание и наблюдать результаты обработки их объектом контроля 14.

Полностью возложить поставленные перед АКПА задачи на ПЭВМ 1 невозможно, поэтому задачи формирования тестовых воздействий и обработки реакции объекта контроля 14 в реальном времени возлагаются на универсальный решающий модуль 2, который состоит из решающего устройства на основе ПЛИС 3, блока АЦП 9 и блока ЦАП 10. Блоки АЦП 9 и ЦАП 10 представляют собой наборы многоканальных аналогово-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Универсальность реализуется в рамках определенного класса объектов контроля 14, а именно интегрированных информационно-управляющих систем беспилотных летательных аппаратов. Особенности каждого конкретного объекта контроля 14 учитываются за счет реконфигурации решающего устройства на основе ПЛИС 3, которое состоит из контроллера интерфейсов 4, блока управления 5, устройства измерения длительностей и задержек 6, коммутатора 7, блока имитаторов 8.

Контроллер интерфейса 4 обеспечивает обмен информацией между ПЭВМ 1 и блоком управления 5. Частным случаем контроллера интерфейса может быть контроллер PCI или PXI [3, 4]. Программное обеспечение ПЭВМ 1 управляет АКПА посредством операций чтения/записи в регистры блока управления 5. Блок имитаторов 8 (см. фиг. 2) предназначен для формирования в цифровом виде тестовых воздействий путем имитации рабочего окружения объекта контроля 14 и может состоять из имитатора сигнала с времяимпульсной модуляцией 15, имитатора гироскопа 16, формирователя сигналов обратных связей 17, формирователя релейных сигналов 18. Коммутатор 7 предназначен для передачи данных из заданных блоком управления 5 каналов АЦП в устройство измерения длительностей и задержек 6 либо в блок управления 5 для трансляции информации через контроллер интерфейса 4 в ПВЭМ 1 для последующего анализа.

Специализированный модуль ввода/вывода 11 уникален для каждого типа объекта контроля 14, поскольку на аппаратном уровне учитывает его особенности. Данный модуль состоит из блока нормализации 12 и формирователя выходных сигналов 13. Блок нормализации 12 содержит пассивные компоненты для имитации нагрузок и преобразователи уровней на основе операционных усилителей, оптронов, транзисторных ключей. Формирователь выходных сигналов 13 построен на аналогичных компонентах и предназначен для формирования входных сигналов для объекта контроля 14 с необходимыми характеристиками по нагрузочной способности, напряжению и т.п.

АКПА работает следующим образом. Объект контроля 14 подключают к специализированному модулю ввода/вывода 11, при помощи программного обеспечения ПЭВМ 1 оператор выбирает набор тестов и запускает процесс контроля и диагностики.

В соответствии с каждым тестом из выбранного набора в регистры блока управления 5 заносятся параметры блока имитаторов 8, коммутатора 7, устройства измерения длительностей и задержек 6. Блок управления 5 синхронизирует работу блока имитаторов и устройства измерения длительностей и задержек 6 для быстроизменяющихся сигналов. Измерение других параметров (амплитуда, средний уровень, частота колебаний и т.д.), а также параметров медленно изменяющихся сигналов осуществляется путем записи выходных сигналов объекта контроля 14 в буферное ОЗУ, входящее в состав блока управления 5. Дальнейший анализ полученных данных ведется программным обеспечением ПЭВМ 1.

По результатам выполнения каждой проверки на экран ПЭВМ 1 выводится сообщение о соответствии объекта контроля техническим условиям по определенному пункту. В случае обнаружения отказа выводится сообщение об ошибке с рекомендациями по устранению. По окончании выполнения всех тестов из выбранного набора на экран ПЭВМ 1 выводится полный протокол контроля и диагностики, который может быть сохранен для дальнейшего анализа.

Из приведенного описания функционирования АКПА видно, что влияние оператора на процесс контроля и диагностики минимизирован: требуется подключить объект контроля к АКПА, выбрать набор тестов, запустить его выполнение и дождаться формирования протокола проверок. Далее оператор либо признает объект контроля годным, либо занимается анализом неисправностей в соответствии с рекомендациями, сформированными программным обеспечением АКПА.

Таким образом, за счет построения АКПА на основе ПЭВМ 1 и разделения аппаратных средств на универсальный решающий модуль 3 и специализированный модуль ввода/вывода 11, а также введения решающего устройства на основе ПЛИС 3, обеспечивающего реконфигурацию аппаратной структуры цифровой части универсального решающего модуля 3, многообразие характеристик АКПА реализуется за счет замены платы ввода/вывода и коррекции программного обеспечения ПК и модуля формирования, а задача разработки АКПА для очередного варианта объекта контроля 14 сводится к корректировке программного обеспечения ПЭВМ 1, реконфигурации структуры решающего устройства на основе ПЛИС 3 и разработке специализированного модуля ввода/вывода 11.

Такой подход к построению КПА значительно сокращает время разработки и упрощает дальнейшее применение, поскольку не требуется изменять концептуальные или схемотехнические решения, выполнять разработку конструкции всего аппаратного комплекса КПА, разрабатывать программное обеспечение.

Источники информации

1. Патент РФ RU 2250565 С2.

2. Патент РФ RU 2474861 С1 – прототип.

3. Тук М.Ю. 6.2. Шина PCI // Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2002. - 528 с.

4. Стандарт модульного измерительного оборудования PXI: PCI eXtensions for Instrumentation Tutorial [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.radio-electronics.com/info/t_and_m/pxi/pxi.php, свободный.

Автоматизированная контрольно-проверочная аппаратура интегрированной информационно-управляющей системы беспилотного летательного аппарата, содержащая формирователь выходных сигналов, выход которого соединен с входом объекта контроля, блок управления, соединенный с коммутатором и формирователем выходных сигналов, и блок нормализации, отличающаяся тем, что в ее состав введены ПЭВМ, контроллер интерфейса, устройство измерения длительностей и задержек, блок имитаторов, блок АЦП, блок ПАП, при этом контроллер интерфейса соединен с ПЭВМ и блоком управления, блок имитаторов соединен с блоком управления и блоком ЦАП, выход которого соединен с формирователем выходных сигналов, блок нормализации соединен с блоком управления и объектом контроля, блок АЦП соединен с блоком нормализации и коммутатором, устройство измерения длительностей и задержек соединено с коммутатором и блоком управления, при этом контроллер интерфейса, блок управления, устройство измерения длительностей и задержек, коммутатор и блок имитаторов объединены в решающее устройство на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), блок АЦП, блок ЦАП и решающее устройство на основе ПЛИС объединены в универсальный решающий модуль, блок нормализации и формирователь выходных сигналов объединены в специализированный модуль ввода/вывода.

Группа изобретений относится к контролю систем управления. Система коммутации исполнительных органов содержит блок электропитания, исполнительные органы, положительную и единую отрицательную цепи электропитания, силовые ключи с управляющими входами, соединенные последовательно с исполнительными органами, блок управления и контроля, электрический выключатель положительной цепи электропитания, контрольное устройство, два одинаковых по сопротивлению токозадающих резистора и имитатор нагрузки.

Система и способ отслеживания автономной переменной для mpu электропоезда // 2657549

Изобретение относится к испытанию и контролю систем управления. Способ отслеживания автономной переменной для MPU электропоезда заключается в том, что применяют систему отслеживанию автономной для MPU электропоезда.

Устройство оценки параметров с использованием априорной информации в форме интеграла действия // 2657477

Устройство оценки параметров с использованием априорной информации в форме интеграла действия содержит блок хранения констант, пять блоков инверсии, пятнадцать блоков произведения, семь блоков вычитания, блок вычисления синуса угла, два блока возведения в степень (-1), четыре блока формирования модуля, два блока деления, соединенные определенным образом.

Способ поиска неисправностей в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений // 2656923

Изобретение относится к диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправностей в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений фиксируют неисправности, определяют время контроля и параметр преобразования сигналов.

Способ и устройство контроля параметра ракетного двигателя // 2654310

Изобретение относится к общей области аэронавтики, в частности оно относится к контролю ракетного двигателя. Способ содержит: этап (Е10) получения измерения контролируемого параметра, измеряемого датчиком и соответствующего рабочей точке двигателя, причем эту рабочую точку определяют по меньшей мере по одному параметру регулирования двигателя; этап (Е20) оценки значения контролируемого параметра для этой рабочей точки на основании регулируемого значения или фильтрованного заданного значения указанного по меньшей мере одного параметра регулирования двигателя, определяющего рабочую точку; этап (Е40) сравнения ошибки между измерением контролируемого параметра и его оценкой относительно по меньшей мере одного порога, определенного на основании погрешности на указанной ошибке, оцененной для рабочей точки; и этап (Е60) передачи уведомления в случае перехода указанного по меньшей мере одного порога.

Устройство оценки состояния и идентификации параметров моделей динамических систем // 2653939

Изобретение относится к испытанию и контролю систем управления. Устройство оценки состояния и идентификации параметров моделей динамических систем содержит следующие блоки: первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки хранения констант; первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки сложения; первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый блоки произведения; первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки возведения в степень (-1); первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый блоки вычитания; первый, второй, третий, четвертый блоки возведения в квадрат; первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки деления; блок вычисления синуса числа.

Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса "человек-машина" // 2650276

Интегрированная система регистрации данных, диагностики технического и физического состояния комплекса «человек-машина» содержит блок сбора и преобразования информации, защищенный накопитель, блок съема информации, блок контроля, контроллер защищенного накопителя, блок накопления и обработки диагностической информации, блок диагностирования физического состояния пилота, блок подготовки полетной информации для передачи на наземные пункты управления, соединенные определенным образом.

Способ и система удаленного мониторинга объектов // 2649542

Изобретение относится к мониторингу объектов контроля. В способе удаленного мониторинга и прогностики состояния технических объектов, получают данные от объекта контроля; формируют эталонную выборку показателей работы объекта; строят матрицы состояния из компонентов точек эталонной выборки; на основании MSET метода строят эмпирические модели прогностики состояния объекта; определяют компоненты невязок; формируют статистическую модель работы объекта за промежуток времени; определяют предельное значение для статистической модели; определяют разладки; анализируют поступающую информацию от объекта; определяют степень отклонения показателей параметров объекта за промежуток времени; ранжируют вычисленные разладки; модифицируют эталонную выборку; обновляют эмпирические модели; формируют сигнал об отклонении параметра объекта на основании обновленной модели и определяют состояние работы объекта.

Способ оценки способности узла компьютерной сети функционировать в условиях информационно-технических воздействий // 2648508

Изобретение относится к способу оценки способности узла компьютерной сети функционировать в условиях информационно-технических воздействий. Для осуществления способа формируют имитационную модель компьютерной сети, ранжируют все ее узлы, определяют весовые коэффициенты каждого узла, измеряют время вскрытия сетевой компьютерной разведкой, а также время начала и окончания работы каждого узла и время квазистационарного состояния, максимальное и минимальное значение времени поиска злоумышленником каждого узла, а также максимальное и минимальное время его распознавания, время принятия решения на его вскрытие, время на его воздействие, объем цифрового потока информации, количество связей узла, прогнозируют количество средств вскрытия, имеющихся у злоумышленника, измеряют количество поврежденных узлов сети, фиксируют информационно-технические воздействия на узлы сети, моделируют эти воздействия, моделируют совместное функционирование моделей компьютерной сети и информационно-технических воздействий, вычисляют достоверность вскрытия и достоверность воздействия, сравнивают их с пороговыми значениями, реконфигурируют сеть при превышении и производят перекоммутацию каналов связи.

Система и способ удаленного взаимодействия с изделием, имеющим процессор // 2645177

Группа изобретений относится к испытанию и контролю систем управления устройств. Способ удаленного взаимодействия с изделием включает в себя использование программы, загруженной на смартфон пользователя.

Система и способ отслеживания автономной переменной для mpu электропоезда // 2657549

Способы и устройство для связи с контуром цифрового управления // 2655176

Устройство для связи посредством интерфейса с контуром цифрового управления содержит электронное управляющее устройство контура для управления контуром управления, датчик для обеспечения измеренного значения электронному управляющему устройству контура, контроллер устройства для настройки регулирующего устройства на основании выхода электронного управляющего устройства контура и интерфейс контура, предназначенный для приема значения уставки и передачи значения уставки электронному управляющему устройству контура и отличающийся от хост-устройства, связанного с возможностью обмена данными с электронным управляющим устройством контура.

Способ переключения бытового прибора между режимами "дома" и "не дома", портативное устройство управления и система // 2654907

Группа изобретений относится к системам программного управления. Способ управления несколькими бытовыми приборами с помощью портативного устройства управления заключается в следующем.

Устройство управления, компоненты и мобильное сервисное устройство для hvac-системы // 2653926

Изобретение относится к устройству (3) управления для системы (5) отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), которое имеет модуль (33) связи для связи с одним или более компонентами HVAC-системы (5).

Цифровой измерительный вход для электрического устройства автоматизации, электрическое устройство автоматизации с цифровым измерительным входом и способ обработки цифровых входных измеренных значений // 2653458

Группа изобретений относится к автоматическим регуляторам. Цифровой измерительный вход для электрического устройства автоматизации содержит приемное устройство и устройство преобразования сигналов.

Способ и устройство для запуска заданной операции интеллектуального бытового устройства // 2652921

Группа изобретений относится к автоматическим регуляторам. Способ для запуска заданной операции интеллектуального бытового устройства заключается в следующем.

Способ и устройство для управления интеллектуальным устройством // 2651943

Группа изобретений относится к самонастраивающимся системам управления. Способ управления интеллектуальным устройством заключается в следующем.

Способ и система удаленного мониторинга объектов // 2649542

Устройство дистанционного управления // 2649312

Изобретение относится к беспроводной связи, более конкретно к беспроводному дистанционному управлению. Устройство дистанционного управления содержит оболочку, выполненную с модулем термоэлектрического генератора, центральным процессором, кнопочным модулем и высокочастотным (ВЧ) модулем.

Компаратор двоичных чисел // 2649296

Изобретение относится к компараторам двоичных чисел. Технический результат заключается в упрощении структуры за счет устранения пересечений соединений.

Способ и аппарат для управления устройством // 2658194

Группа изобретений относится к системам программного управления. Способ управления устройством включает в себя прием конфигурационной информации рабочего режима, получение рабочего параметра, соответствующего идентификации устройства, и работу в соответствии с упомянутым рабочим параметром. Информация рабочего режима широковещательно распространяется носимым устройством, причем эта конфигурационная информация рабочего режима содержит идентификацию устройства, соответствующую носимому устройству. Рабочий параметр соответствует идентификации устройства из заданной таблицы отношений ассоциации, регистрирующей соответствие между идентификациями устройств и рабочими параметрами ассоциированных носимых устройств. При этом приложение «интеллектуальный дом» в интеллектуальном терминале выполнено с возможностью выполнять централизованное руководство и управление интеллектуальным бытовым устройством и носимым устройством. Также заявлены способ для управления устройством, аппараты для управления устройством и система для управления устройством. Технический результат заключается в упрощении управления бытовой техникой дома. 7 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.