Система управления Советский патент 1982 года по МПК G05B11/00 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано, например, в устройствах и системах автоматичесхогчэ управления и регулирования с высокими техническими требованиями к надежности процесса управления, в частности, для стабилизашга местоположения в открытом море судна без хода. Известны устройства подобного назна чения, в которых для повьшгения надеждности работы подключаются параллельные каналы управления l Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности является устройство управления, которое содержит датчик регулируемого параметра и задат чик положения исполнительных устройств, связанные с входами блока переключения режимов управления, блоки формирования алгоритма управления по числу исполнительных устройств, блоки следящего управления , блоки датчиков обратной связи блок контроля исправности работы каналов регулирования и блок выбора tioполнительного устройства, вход которого связан с выходом блока переключения режимов управления, два других выхода которого соединение соответственно с входами блоков формирования алгоритма управления н блоков след5Ш1вго управления , Недостатком известного устройства является то, что требуемые показатели надежности и качества работы устроил ства обеспечиваются 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 из строя как отдельных каналов, так и селективных приводов, что снижает эксплуатационные показатели устройства в реальных условиях. Цель изобретения - повьпиенйе надеж ности работы системы, а также улучшен ее эксплуатационных характеристик при мттмаяьной избыточности аппаратуры системы автоматического управления. Цель достигается тем, что в систему введены блок выбора канала управления, блоки.переключения каналов управления; и блок переключения обратных связей, при этом выходы блоков формирования алгоритма управления через первый блок переключения каналов регулирования, управляющий вход которого соединен с выходом блока выбора канала управления, связаны с вторыми входами блоков следящего управления, выходы которых через второй блок переключения каналов регулирования, первый управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока выбора канала управления, а второй управляющий - с первым выход блока выбора исполнительного устройства подключены к выходам исполнительных устройств, выходы которых через блок датчиков обратной связи и блок переключения обратных связей соединены с третьими входами соответствующих блоков следящего управления, при этом второй выход блока выбора исполнительного устройства, остальные входы которого подключены к соответствующим выходам блока датчиков обратной связи, подсоеди нен к входу блока выбора канала упра&ления, второй вход которого связан с вы ходом блока контроля исправности работы каналов регулирования, входы которого соединены с выходами блоков формирования алгоритма управления и блоков следя щего управления и с вторым и третьим выходами блока переклю чения режимов управления, причем первый управляющ гй вход блока переключения обратных связей подключен к первому выходу блока выбо{ а исполнительного устройства, а второй управл$1ющий вход соединен с третьим выходса«1 блока выбора канала управления. Кроме того, в систему введено устройство кндикащш исправности работы блоков следящего управления, подключи ное своим входом к четверториу выходу блока выбора канала управления. На чертеже приведена блок-схема системы, в которой, например, жаюльзуется четыре блока следящего управления соответственно по числу исполнительных устройств, а также три блока формирования алгоритма управления, причем по степени важности рШ1аемьос системой задач автомагического управления и спож-. ности реализации технических решений блоки следящего управления относятся к устройствам нижнего уровня иерархии, а блоки формирования апгорктма управления - к . устройствам верхнего уровня иерархии управления. Система автоматического управления с переключением каналов регулирования содержит датчик 1 регулируемого параметра, например датчик курса судна, задатчик 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 индикахшей исправнсхти, 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 1О управления по регулируемсж1у параметру X в соответствии с характером действукишх 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. Соответствующий 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 юеодами блоков 6 и соответствующим входом блока 8. Выход каждого блока 4 соединен с соответствующим входом блока 5 и одновременно с соответствующим входом блока 8. Первый выход блока 13 связан одновременно с одним из входов блока 12 и управляющим входом блока 7. Второй выход блока. 13 соединен с входом блока 14 выбора канала управления, первый выход которого соединен с управлякшим входом блока 5 переклю)чешш каналов управления второй выход - с щзугим управляющим входом блока 7, третий выход - с соот ветствующим входом блока 12, а четвертый выход - с устройством 15 индикацуга исправности работы блоков след$пцвг управления. Второй вход блока 14 соеди нен с вторым выходом блока 8 контроля исправности. Система автоматического управления переключением каналов управления работает следующим образом. В зависимости от степени и характера иа«1енения внешнего воа 1ущения f , приложенного к объекту io управления, состояние которого контролируется измерением регулируемого параметра X с помощью датчика 1, в системе производится формирование управляющих воздействий, поступающих на исполнительные устройства 9, которые противодействуют возмущению f , обеспечивая при этом минимальное отклонение параметра X от заданного его значения. Так как оциовременное -использование всех, имеющихся на объекте Ю управления, исполнительных устройств 9 опра&дано лишь при максимальных возмущениях f , то в системе предусматривается их последовательное подклю чение (по ме изменения F ) посредством команд с бло ка 13 выбора исполнительного устройства на вход блока 7 переключения канало управления. В предлагаемой системе каналы регул рования вьшолнены в виде .связанных между собой блоков 4 формирования алго ритма управления и блоков 6 следящего управления, построенных по отношению друг к другу по иерархическому принцип т.е. с использованием уровней верхнего (блоки 4) и нижнего (блоки 6)иерархического управления, что позволяет, в отличие от известных устройств управления более эффективно решить задачу повыщения надежности при резервировании каналов управления. В предлагаемой системе осуществлено резервирование (напримерj трехкратное) только блоков 4 формирования алгоритма управления, работа которых в Составе системы определяет основной режим ее использования при автоматическом управ лении состояний объекта 10, причем отключение по мере отказа блоков 4 производится посредством работы первого блока 5 переключения каналов управления и таким офазом, чтобы блоки 6, число которых в системе определяется количеством имеющихся на объекте 10 исполнительных устройств 9, совместно с подключенным работоспособным бло1юм 4 образовывали бы канал автоматического управления. Указанное подключение блоков 4 к работающим блокам Q происходит по команде, выработанной в блоке 14 выбора канала регулирования и поданной на блок 5 переключения. Эта команда блока 14 формируетсй в нем по информации об исправности в данный момент работы системы и ее элементов ( блоки 3, 4, 5, 6, 7 и 9), вьфаботанной в блоке 8 контроля исправности работы каналов управления, первый выход которого связан с индикацией (не показано) исправности.. Сигнал управления из блока 4, пройдя таким образом через блоки 5 и 6, поступает на входы второго блока 7 п&реключения каналов регулирования. Если при этом окажется, что в составе поаключенных в данный момент време ни по числу используемых в системе (в зависимости от величины возмущения ) по командам блока 13 выбора исполнительного устройства 9 блоков 6 следящего управления имеются неисправные блоки, то подключение блока 4 к бпокам 6 посредством блока 5 будет произведено с учетом информации от блока 8, такжеконтролирующего исправность работы блоков 6. Окончательное распределение сихналов управления (т.е. выбор соответству щих каналов регулирования) производится через второй блок 7 перею1Ю1«ния каналов, который соответствующие выходы блоков 6 связывает с соответствующими исполнительными устройствами 9, которые и будут осуществлять изменение (например, стабилизацию) р&гухшруемого параметра X объекта Ю. Координированное (с точки рення работоспособности и эффективности стютемы) управление работой блока 7 производится с помощью команд, поотуиак щих на его управляющие вхооы (первый .и второй) с второго выхода блока 1.4 и первого выхода блока 13, причем команда блока 13 приводит блок 7 переклюнения в состояние ТЧУГОВНОСТИ и несет в себе информацию о наличии в данный момент времени свободных (не работающих на параметре X) исполнительных устройсзтв 9, а команда с 6го ка 14 является для блока 7 запускающей и разрешает блоку 7 осуществить подключение и переключение блоков 6 к соответствующим исполнительным уст ройствам 9. Указанная последовательность срабатывания блока 7 определяет однозначное прохождение управляющих сигналов с бпоков 4 и 6 на свои испопнительные устройства 9, чгго, в свою очередь, обеспечивает нормальное и безаварийное функционирование систекоа в случае отказов блоков 4 и 6, пошспючения исправных блоков 6, а также переключения этих блоков на новые (включение по мере потребности блоком 13 через блок 7) исполнительные устройства 9. В случае, когда в системе произвоцигся управление от эадагчика 2 (например, по желанию.оператора или при полном отказе блоков 4), второй выход блока 3 переключения режимов управления непосредственно подсоединяется к со бтветствугацим входам блоков 6, подключение которых по ситисанню приншшу к устройствам 9 происходит также с помощью блока 7. Если при работе системы оказывается что устройства 9 полностью использовав ны, а блок 8 вырабатывает информашпо об отказе блоков 4 и 6, переключения с помощью блоков 5 и 7 устройств 9 на работоспособные блоки 4 и 6 не производится, а информация об этом срсто$шии системы образуется на дополнительном устройстве 15 индикашга исправности, . которое запускается сигналом с четвертозго выхода блока 14 выбора канала регулирования и выдает сшератору информацию об отказе с указанием конкретного блока. 4 или блока 6. Формирование команды Запрет на работу блоков 5 R 7 переключений производит блок 14 по команде, |поступившей на пего с второго выхода блока 13 одновременно управля1С|це1ч в процессе работы системы блоком 12 переключения обратных связей дня надлежащего соединения ЕОСОДНЫХ сигналов 11 офат ной связи с соответствующими входами блоков 6. После устранения неисправностей блоков 2 и 6 работоспособность сиетемы в делом восстанавливается и ее рабога происхоаиг по описанному циклу и последовательности. Таким (хм, благодаря введению в предлагаемой системе блоков 14 выбора канала управления, 5 и 7 переклк чемня каналов, 12 переключения обрап ных связей и устройства 15 индикашга исправности работы блоков 4 и 6 при всек работакюих в данный момент врем ни усгройствах 9, а также связей между вновь введенными и известными блоками в системе обеспечивается координирова ное 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 извест ных устройств, повысить надежность работы и улучшить эксплуатационные характеристики системы автоматического управления с одновременным сокращением иеобходимого (из требуемых показателей надежности) объема резервированного аппаратурного состава системы. Предлагаемая система может быть использована при автоматическом управлении как при одном исполнительном устройстве, так и в ойцем случае, с несколькими исполнительными устройствами, выбор которых производят из условия экономии ресурса и увеличения срока их службы. .Кроме того, она может быть пр1шенена, когда имеются из практических соображений ограничения на время работы исполнительных устройств или на число их включений по максимуму развиваемого управляющего воздействия. Формула изобретения 1. Система управления, содержащая датчик регулируемого параметра и задат чик положительных устройств, связанные с входам блока переключения режимов управления, по числу исполнительных устройств блоки формирования алгоритма управления, блоки сле/шщего управления, блок датчиков обратной связи, блок контроля исправности каналов управления и блок выбора исполнительного устройства, вход которсчго соединен с выходом блока переключения режимов управления, два выхода которого соединены соответственно с входами блоков формирования алгоритма управления и блоков следящего управления, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности системы, в нее введен блок выбора канала управления, блоки переключения каналов утфавления и блок переключения обратных связей, при этом выходы блоков формирования алгоритма управления через первый блок переключения каналов управ ления, управлякщий вход которого соединен с выходом блока выбора канала управления, связаны с вторЬ1ми входами блоков следящего управления, выходы

которых через второй блок переключения каналов управления, первый упраьпякхций вход которого соединен с вторым выходом блока выбора канала управления, а второ управляющий вход - с первым выходом блока выбора исполнительного устройства подключены к входам исполнительных устройств, выходы которых через блок датчиков обратной связи и блок переключения обратных связей соединены с третьими входа 41 соответствующих блоков следящего управления, при этом второй выход бяока выбора исполнительного устройства, остальные входы которого подключены к соответствующим выходам блока датчиков обратной связи, подсоединен к входу блока выбора канала управления, второй вход которого связан с выходом блока контроля исправности каналов управления, входы которого

соединены с выходами блоков формирования алгоритма управления и блоков

следящего) управления, и с вторым и тр&тьим выходами блока переключения режимов управления, причем первый упрввл ктаий вход блока переключения обратных связей подключен к первому выходу бпока выбора исполнительного устройства, а второй управляющий вход соединен с третьим выходом блока выбора канала управления

2. Система по п.1, отлвчак)щ а я с я тем, что, в нее введено устройство индикашга исправности работы блоков следящего управления, вход которого подключен к четвертому выходу блока выбора канала управления.

Источники информации,°

принятые во внимание при эксп угизе

1.Патент ФРГ № 1538583, кл, GO5 В 9/02, опублик. 1972.

2.Патент Японии № 5О-12072,

кл. GO5 В 11/11, опублик. 197S (прототип).