Система управления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистические

Республик (it 938252 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

GO5 В 11/11 (22) Заявлено 21.03.77 (2! ) 2464697/18-24 с присоединением заявки %

5Ъеударстакиаый комитет

CCCP (23) П рнорнтет (53). ÉK 62-50 (088.8 ) ОпУбликовано 23.06.82. Бюллетень РР> 23

Дата опубликования описания 23.06.82 ао делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. К. Болховитинов и В. В. Эткйн (7l ) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано, например, в устройствах и системах автоматического управления и регулирования с высокими техническими требованиями к надежности

5 процесса, управления, в частности, для стабилизации местоположения в открытом, море судна без хода.

Известны устройства подобного назн чения, в которых дпя повьппения надеж ности работы подключаются параллельные иппппы упрвппеиии (1) и (2 f .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности является устройство управления, которое содержит датчик регулируемого параметра и задатчик положения исполнительных устройств, связанные с входами блока переключения режимов управления, блоки формирования го алгоритма управления по числу исполнительных устройств, блоки следяшего управления, блоки датчиков обратной связи, блок контроля исправности работы ка2 капов регулирования и блок выбора исполнительного устройства, вход которого связан с выходом блока переключения режимов управления, два других выхода которого соединеные соответственно с входами блоков формировании алгоритма управления и блоков следяшего управления Я-, Недостатком известного устройства является то, что требуемые показатели надежности и качества работы усгройства обеспечиваюгся при одновременном подключении управляемых каналов;к приводам и максимальной избыточности параллельных каналов управления, что ухудшает технико-экономические характеристики устройства.

Кроме того, в устройстве отсутствует оперативное устранение возникших неисправностей, связанных с выходом иэ строя как отдельных каналов, так и селективнйх приводов, что снижает эксплуатационные показатели устройства в реальных условиях. 3 9382

Бель изобретения - повышенйе надежности работы системы, а также улучшение ее эксплуатационных характеристик при минимальной избыточности аппаратуры системы автоматического управления.

Бель достигается тем, что в систему введены блок выбора канала управления, блоки переключения каналов управления. и блок переключения обратных связей, при атом выходы блоков формирования 16 алгоритма упраВления через перВый блок переключения каналоВ регулирования, управлякщий вход которого соединен с выходом блока выбора канала управления, связаны с вторыми входами блокоВ 15 следящего управления, выходы которых через второй блок переключения каналов регулирования, первый управляющий вход которого соединен с вторым выходом бпока выбора канала управления, а второй управлякщий вход - с первым выходом блока выбора исполнительного устройства, подключены к выходам исполнительных устройств, выходы которых через блок датчиков обратной связи и блок переклю- д чения обратных связей соединены с третьими входами соответствующих блоков следящего управления, при этом второй выход блока выбора исполнительного устройства, остальные входы которого подключены к соответствукщим выходам блока датчиков обратной связи, подсоединен к Входу блока выбора канала управления, второй вход которого связан с вы. ходом блока контроля исправности работы каналов регулирования, входы которого соединены с выходами блоков формирования алгоритма управления и бпоков следя

mего управления и с вторым и третьим выходами блока переключения режимов управления, причем первый управлякщий вход 6aoza переключения обратных связей подключен к первому выходу блока выбора исцолнительного устройства, а второй управляющий вход соединен с третьим выходом блока выбора канала управления.

Кроме того, в сисгему введено year ройство индикации исправности работы блоков следящего управления, подключен- Э ное своим входом к четвертому выходу блока выбора канала управления.

На чертеже приведена блок-схема системы, в которой, например, испольэу» ется четыре блока следящего управления соответственно по числу исполнительных устройств, а также три блока формирования алгоритма управления, причем по

52 ф степени важности решаемых системой

I задач автоматического управления и слож° ности реализации технических решений блоки следящего управления относятся к устройствам нижнего уровня иерархии, а блоки формирования алгоритма управления — к . устройствам верхнего уровня иерархии управления.

Система автоматического управления с переключением каналов регулирования содержит датчик 1 регулируемого параметра, например датчик курса судна, эадатчик 2 положения исполнительного устройства, связанные с блоком 3 переключения режимов управления, блоки 4 формирования алгоритма управления, блок

5 переключения каналов управления, связанный с блоками 6 следящего управления. Система также содержит второй блок 7 переключения каналов управления блок 8 контроля исправности работы каналов регулирования с индикацией исправности, входы которого соединены с выходами блоков 6, которые одновременно связаны через блок 4 переключения каналов управления с входами исполнительных устройств 9. Исполнительные устройства 9 изменяют состояние объекта 10 управления по регулируемому параметру Х в соответствии с характером действу кщих возмущений.

Блок 11 датчиков обратной связи через блок 12 переключения оборотных связей соединен с входами блоков 6 следящего управления с непосредственно с входами блока 13 выбора исполнительного устройства. Соответству ющий вход блока 13 связан с выходом блока 3 переключения режимов управления. Второй выход блока 3 соединен одновременно с входами блоков 4 и одним из входов блока 8. Третий выход блока 3 связан одновременно с входами блоков 6 и соответствующим входом блока 8. Выход каждого блока 4 соединен с соответ ствукщим входом блока 5 и одновременно с соответствукщнм входом блока 8. Первый выход блока 13 связан одновременно с одним из входов блока 12 и управлякщим входом блока 7. Второй выход блока. 13 соединен с входом блока 14 выбора канала управления, первый выход которого соединен с управлякипим входом блока 5 переключения каналов управления,второй выход - с другим управлякщим входом блока 7, гретий выход — с соответствукщим входом блока 12, а четвертый выход с устройством 15 индика5 938252 6 ции исправности работы блоков следящего Укаэанное подкп по ючение блоков 4 к управления. Второй вход блока 14 соеди- работакщим блокам 6 происходит по аботанной в блоке 14 выбэнен с вторым выходом блока 8 контро- команде, выработ нн ля исправности. ра канала регулирования и поданной на

Система автоматического управления с 5 блок 5 переключения. Эт бп ка ючения. Эта команда блока переключением каналов управления рабо- 14 формируется в нем по информации тает следукецим образом.

В зависимости от степени и характе- системы и ее элементо ( ра изменения внешнего возмущения f и вь аботанной в блоке 8 приложенного к объекту 10 управления, 10 контроля исправности работы каналов состояние которого контролируется из- управления, первый рого пе вый выход котооого свямерением регулируемого параметра Х с помощью датчика 1, в системе произ- ности. водится формирование управляющих во=-». Сигнал управления, ро ал и авления иэ блока 4, пройдействий, поступающих на исполнитель- 1S дя таким образом через блоки 5 и 6, ные устройства 9, которые противодей- поступает на входы второго блока пэствуют возмущению f, обеспечивая при реключения каналов регулирования. ли этом минимальное отклонение параметра при этом окажется, ется что в составе подХ от заданного его значения.

\ ключенных в данный мом нт пем и момент времени по емых в системе (в завиТак как одновременное использование 20 числу используемых величины волмущения ) по всех, имеющихся на объекте 10 управле- симости от величины о у блока 13 выбора исполнитель ния, исполнительных устройств 9 оправ- командам блока ст ойства 9 блоков 6 следящего дано лишь при максимальных возмущени- ного устройст имеются неисправные блоки, ях F то В системе предусматривается Управления имею их последовательное подключение (по мере25 то подключени ю е е блока 4 к блокам 6 посм блока 5 будет произведено с изменения F ) посредством команд с бло- редством блока бу р ка 13 выбора исполнительного устройст-. учетом информации от блока 8, также. ва на вход блока 7 переключения каналов контролирукж ег Р блоков 6. управления. тельное асп деление сигнаВ предлагаемой системе каналы регули.зе Окончательноераспре е ро ования выполнены в виде. связанных лов управления (.. е я (т.е. выбор соответствуюов ования) производится между собой блоков 4 формирования алго- щих каналов регулир ритма управления и блоков 6 следящего. через втор и вто ой блок 7 переключения каналов, который соответствукицие выходы управления, построенных по отношению друг к другу по иерархическому принципу, 3 блоков 6 связывает с соответствукзцими т.е. с использованием уровней верхнего исполнительнь у Ройст лнительными Устройствами г кот б ествлять требуемое (блоки 4) и нижнего (бпоки 6)иерархи- рые и будут осущест зменение (например, стабилизацию) реческого управления, что позволяет, в от- измен ни (p Р.

О. личие от известных устройств управления, гулиру Р Р емого па аметра Х обьекта 1 более эффективно решить задачу повыше- 4О Координиро о ини ванное (с точки зрении оспособности и эффективности сисния надежности при резервировании кана- работоспособн темы) управление работой блока 7 пролов уп авления.

В предлагаемой системе осуществлено изводится

УПР я с помощью команд, поступаю щих на его управляющие входы (первый

Резервирование (например, трехкратное) щих н у р

1,4 только блоков 4 формирования алгоритма .и второ, р вто ой) с вто ого высода блока

:и пе вого выхода блока 13, причем коуправления, работа которых в составе манда блока 13 приводит ок пере:и р бп 7 системы определяет основной режим ее использования при автоматическом упр ав- ключения в состояние готовности и пении состояний объекта 10, причем несет в себе информацию о наличии в отключение по мере отказа блоков 4 данный момент времени сво дных

Х) испоппроизводится посредством работы перво- (р (Hå аботакецих на параметре с бди» нительных Устройств 9, а команда с го блока 5 переключения каналов управ6 ка 14 . является дпя ока бп 7 эапускаления и таким образом, чтобы блоки ющей» и разрешает оку ос бл 7 уществить число которых в системе определяется кзц р бп в6

10 подключение и переключение оков количеством имекщихся на объекте 1

SS ным устк соответствующим исполнительным исполнительных устройств 9, совместно с подключенным работоспособным блоком ройствам 9. ость с абаавтоматичес- Укаэанная последовательность сра

4 об азовывали бы канал автома

P тывания блока 7 определяет однозначное кого управления.

938252 прохождение упраилякщих сигналов с бпо ков 4 и 6 на свои исполнителЬные устройства 9, что, в свою очередь, обеспечивает нормальное и безаварийное функционирование системы в случае отказов блоков 4 и 6, подключения исправных блоков 6, а также переключения этих блоков на новые (включэние по мере потребности блоком 13 через 6noz

7) исполнительные устройства 9.

В случае, когда в системе производится управление от эацатчика 2 {на. пример, по желанию. оператора или при полном отказе блоков 4), второй выход блока 3 переключения режимов управления непосредственно подсоединяется к соответствукщим входам блоков 6, подключение которых по описанному принципу к устройствам 9 происходит также с помощью блока 7. 26

Если при работе системы оказывается, что устройства 9 полностью использова ны, а блок 8 вырабатывает, информацию об отказе блоков 4 и 6, переключения с помощью блоков 5 и 7 устройств 9 на 2З работоспособные блоки 4 и 6 не производится, а информация об этом состоянии системы образуется на дополнительном устройстве 15 индикации исправности, . которое запускается сигналом с чу 36 вертого выхода блока 14 выбора канала регулирования и выдает оператору информацию об отказе с указанием конкретно, го блока.4 кпи блока 6.

Формирование команды Запрет на работу блоков 5 и, 7 переключений производит блок 14 по команде, поступившей.на него с второго выхода блока 13, одновременно управлякзцего в процессе . работы системы блоком 12 переключения 4О обратных связей дпя надлежащего соединения входных сигналов блока 11 обрат ной связи с соответствукщими входами блоков 6. После устранения неисправностей блоков 2 и 6 работоспособность сис <> темы в целом восстанавливается и ее работа происхоаит по описанному циклу и последовательности.

Таким образом, благодаря введению в предлагаемой системе блоков 14 выЗО бора канала управления, 5 и 7 перекпючэюся каналов, 12 переключения обратных связей и устройства 15 индикации исправности работы блоков 4 и 6 при всех Работакщих в данный момент време-

S ии устройствах 9, а также связей между вновь введенными и известными блоками, в системе обеспечивается координированное переключение каналов управления по мере отказов ее блоков и каналов с учетом используемого в момент эксплуата ции системы. числа исполнительных устройств 9.

Это позволяет, в отличие от извес ных устройств, повысить надежность работы и улу ш ить эжплуатационные характеристики системы автоматического управления с одновременным сокращением необходимого (из требуемых показателей надежности) обьема резервированного аппаратурного состава системы.

Предлагаемая система может быть использована при автоматическом управлении как при одном исполнительном уст-! ройстве, так и в общем случае, с несколькими исполнительными устро йствами, выбор которых производят из условия экономии ресурса и увеличения срока их службы.

I . КРоме того она может бьгть примене1 на, когда имеются из практических соображений ограничения на время работы исполнительных устройств или на число их включений по максимуму развиваемого управлякщего воздействия.

Формула изобретения

1. Система управления, содержащая датчик регулируемого параметра и эадатчик положительных .устройств, связанные с входаьи блока переключения режимов управления, по числу исполнительных устройств бпоки формирования алгоритма управления, блоки следящего управления, блок датчиков обратной связи, блок контроля исправности каналов управления и. блок выбора ислопнительного устройства, вход которого соединен с выходом блока перекпючення режимов управления, два выхода которого соединены соответственно с входами блоков формирования snroритма управления и блоков следящего управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы, в нее введен блок выбора ханала управления, блоки переюпочения каналов управления и бпок переключения обратных связей, при этом выходы блоков формирования алгоритма управления через первый блок переключения каналов упрюпения, управляющий вход которого соединен с выходом блока выбора канала управления, связаны с вторыми входами блоков следящего управления, выходы

9 9382 которых через второй блок переключения каналов управления, первый управлякщий вход которого соединен с вторым выходом блока выбора канала управления, а второй управлякщий вход - с первым выходом S блока выбора исполнительного устройства, подключены к входам исполнительных устройств, выходы которых через блок датчиков обратной связи и блок переклк>чения обратных связей соединены с третьими входами соответствукщих блоков следящего управления, при этом второй выход блока выбора исполнительного устройства, остальные входы которого подключены к соответствукзцим выходам блока датчиков обратной связи, подсоединен к входу блока выбора канала управления, второй иход которого связан с выходом блока контроля исправности каналов управления, входы которого 20 соединены с выходами блоков формирования алгоритма управления и блоков

52 10 следящего управления, и с вторым и третьим выходами блока переключения режимов управления, причем первый управлякщий вход блока переключения обратных связей подключен к первому выходу блока выбора исполнительного устрой:тва, а второй управлякщий вход соединен с третьим выходом блока выбора канала управления

2. Система по.п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, me, в нее введено устройство индикации исправности работы блоков следящего управления. whoa которого подключен к четвертому выходу блока выбора канала управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Патент ФРГ М 1538583, кл. 605 В 9/02, апублик. 1972.

2. Патент Японии No 50-12072, кл. 605 В 11/11, опублик. 1975 (про тотип).