Мажоритатное устройство для выделения проекций векторной величины Советский патент 1982 года по МПК H03K19/23 

(5) МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОЕКЦИЙ ВЕКТбРНОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Изобретение относ ится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в навигационных системах для автоматической обработки данных резервированных измерительных каналов. По основному авт. св. № 782162 известно мажоритарное устройство для выделения проекций векторной величины (векторное мажоритарное устройство), соетоящее из п идентичных резервируемых измерительных каналов и трех нагрузочных резисторов, подключенных к трем выходным клеммам, каждый из каналов содержит операционный усилитель, резистивные .трехполюсники, ди-. одный мост, источник опорного напряжения и реле, причем резистивные трехполюсники крайними полюсами включеуы между входом и выходом операционного усилителя, диодный мост подклю1 ен одной своей диагональю через балансные резисторы к источнику опорного напряжения, к среднему полюсу одного трехполюсника через другую диагональ диодного моста подключен выход измерительного канала, а параллельно диодным мостам каналов подключены входы реле, размыкающие кон такты которых включены между нагрузочными резисторами и средними полюсами трехполюсников соответствующего канала. При работе этого устройства на нагрузочных резисторах происходит суммирование п входных сигналов, сЬответствующих проекциям вектора по выбранным направлениям, в результате чего, например, в -канале реализуется уравнение вида ||у 1 X вы X 3 - сигнал на входе -го зервируемого измерительно го канала; 9 и ,- сигнал на -ом выходе ма жоритарного устройства; - коэффициенты, определяемые параметрами трехполюсниПри отказе одного из п резервируемых измерительных каналов осуществля ется отключение последнего за счет того, что сигнал, снимаемый с диагонали моста отказавшегоканала, отличается от номинального значения. Под действием указанного сигнала срабатывает компаратор и реле, размыкающие контакты которого отключают средние полюса трехполюсников соатветствующего канала от выходных клемм мажоритар ного устройства. Недостатком известного устройства является низкая достоверность выходных сигналов при отказах резервируе мых измерительных каналов. Указанный недостаток обусловлен тем, что при отключении отказавшего, например k-r резервируемого канала нарушаются условия взаимодействия оставшихся п-1 каналов, поскольку средние погиоса соответствующих трехполюсников всех ка налов подключены к соответствующему нагрузочному резистору. Нарушение условий взаимодействия оставшихся п-1 каналов проявляется а изменении коэффициентов а ii .. .а(й.,. входящи 8 систему уравнений вида (-1), описывающих принцип рабогы мажоритарного устройства. Например, при отключении отказавшего k-ro резервируемого канала уравнение, реализуемое в J-OM исправном Канале имеет вид X-1 ij EWXl ШХЗ. в жоторо коэффициенты отличают ся 6т коэффици ентов исходного ура внения (I). Следовательно, уравнения (1) и (2), реализуемые j-м каналом соответственно до и после отключения k-fo капела, отличаются-друг от друга, paesfltoTaTe различных и результаты всей системы уравнений o Hpc tT«lS «) песеменных - по леремемц яч U)j-, поскольку до отка k-ro tseHana учитываются кдггфф к)йбнты ч , а после отказа и отключения .k-t «a«ana - коэ(|)фициенты а. Цель «зовретвния - повышение достоверности выходных сигналов при отказах рвое{ вируемых изме01 тельных ка налов. 4 Поставленная,цель достигается тем, что в мажоритарном устройстве для выделения проекций векторной величины, состоящем из п идентичных резервируемых измерительных каналов и трех нагрузочных резисторов, подключенных к трем выходным клеммам, каждый из каналов которого содержит операционный усилитель, резистивные трехполюсники, диодный мост, источник опорного напряжения и реле, причем резистивные трехполюсники крайними полюсами включены между входом и выходом операционного усилителя, диодный мост подключен одной своей диагональю через балансные резисторы к источнику опорного напряжения, к среднему полюсу одного трехполюсника через другую диагональ диодного моста подключен выход измерительного канала, а параллельно диодным мостам каналов подключены входы реле, размыкающие контакты которых включены между нагрузочными резисторами и средними полюсами трехполюсников соотает- . ствующего канала, каждыг канал снабжен компенсационным трехполюсником, состйящим из трех- резисторов, включенных по схеме звезда ( треугольник причем полюса компенсационного трехполюсника соответственно соединены с выходными клеммами мажоритарного устройства через дополнительно введенные замыкающие контакты реле. На фиг. 1 приведена электрическая схема мажоритарного устройства; на фиг. 2 - схема- соединения резисторов трехполюсников исправного канала при его отключенном состоянии; на фиг. 3 и - схема компенсационного трехполюсника при включении резисторов способом звезда и треугольник соответственно. Мажоритарное устройство для выделения проекций векторной величины содержит в каждом резерёируемом канале операционный усилитель 1, резистивные трехполюсники, состоящие в каждом J-OM канале из двух резисторов (где 1 « 0,3), диодный мост k, источник 5 опорного напряжения, питающий через балансные резисторы б одну диагональ диодного моста А, каналы 7, формиру ющие входные сигналы, компаратор 8, обмотку реле 9 размыкающие контакты 10, 11 и12и замыкакхцие контакты 13, Ц и 15 реле,9, компенсационный трехполюсник, состоящий из трех резисторов 16, 17 и 18, включенных по схеме звезда, полюса компенсационного трехполюсника соответственно соединены с выходными клеммами мажор тарного устройства через соответству ющие замыкающие контакты 13 1 и 15 реле 9. Нагрузочные резисторы 19, 20 и 21 подключены к выходным клеммам 22, 23 и 2 мажоритарного устройства Кроме того, на схеме обозначены сигнал U0X на выходе J-ro измеритель ного канала, пропорциональный проекции вектора физической величины по j-му направлению, j 1, п; сигнал ВьП выходе мажоритарного устройства, пропорциональный проекции вектора физической величины на i-ю ось основного базиса, ,3, сигнал LL от источника 5 опорного напряжения. Векторное мажоритарное устройство Работает следукнцим оВразом. В начальном состоянии, когда все резервируемые каналы исправны, в мажоритарном устройстве осуществляется решение системы п уравнений вида (I) относительно переменных Ug.y по вход ным переменным Ugy; и постоянным зна чениям коэффициентов , в результа те чего на нагрузочных резисторах 19 20 и 21 выделяются суммарные, выходны сигналы, пропорциональные проекциям вектора физической величины. . При отказе узлов или элементов, например, k-ro резервируемого канала в точках А и В диагонали моста t указанного канала {фиг. 1) вследствие свойства обратимости используемой схемы вклочения операционных усилителей 1 выраба тывается сигнал в1 Uo где Цд, Ug --сигналы в точках А и В моста соответственно, не соответствующий своему номинальному значению. Под действием указанного сигнала компаратор 8 варабатывает команду на включение реле 9, которое срабатывает и своими размыкающими контактами 10, 11 и 12 отключает неисправный канал от выходных клемм 22, 23 и 2 и через замыкающие контакты 13, 1 и 15 одновременно осуществляет подключение резисторов 16, 17 и 18 компенсационного трехполюсника -к соответствующим выходным клеммам ..мажоритарного устройства. В резуль- : тате ЭТОГОзначениякоэффициентов а iвходящих в систему уравненийi описьК I вающих взаимодействие оставшихся 89 включенными п-1 каналов, не претерпевают изменения при соответствующем выборе резисторов компенсационного трехполюсника каждого канала. Если, например, в k-ом каналв использована схема компенсационного трехполюсника типа звезда, величины входящих в него резисторов определяются из решения системы уравнений R -I- R , сопротивления соответственно между средними полюсами 1-2, 1-3, 2-3 резистивных тpexhoлюcникoв k-ro канала при его исправном, но отключенном состоянии (фиг. 2а); Rj, R сопротивления резисторов компенсационного трехполюсника k-ro канала (фиг. 3}При использовании в канале схемы компенсационного трехполюсника типа треугольник величины входящих в него резисторов определяются из решения системы уравнений ) R.+Rli + R,, IR ) R,lia. R -EMl ь , R,j,, - сопротивления соотвгетственно между выходными клеммами-1-2, 1-3, 2-Э k-ro канала при его исправном, но отключенном состоянии (фиг. 2); RL , R.J - сопротивления резисторов компенсационного трехполюсника k-ro канала (фиг. IB). Соотношения КЗ) и (), определяюие величины резисторов компенсационых трехполюсников, и условия подклюения последних к выходным клеммам ажоритарного устройства являются еобходимыми и достаточными для обесечения постоянства коэффициентов у, входящих в систему уравнений. описывающих взаимодействие исправных каналов, Таким образом, при отключении отказавшего k-ra канала благодаря одно- s временному подключению компенсационного трехполюсника указанного канала не изменяется имевшееся до этого перераспределение потенциалов на нагрузочных резисторах 19, 20 и 21 мажоритарг ю ного«устройства, что повышает достоверность входных сигналов при отказах резервируемых каналов. При этом мажоритарное устройство сохраняет способность к обеспечению постоянства коэф-fs фициентов при выходных переменных ® значит и способность к формированию достоверных значений выходных сигналов до тех пор, пока из п 8 каналов в исправном состоянии не останется всего три канала. Формула изобретения Мажоритарное устройство для выделения проекций векторной величины по авт. св. № 782162, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности выходных сигналов при отказах резервируемых измерительных каналов, каждый его канал снабжен компенсационным трехполюсниг ком, состоящим из трех резисторов, включенных по бхеме звезда (треугольник), причем полюса компенсационного трехполюсника соответственно соединены с выходными клеммами мажоритарного устройства через дополнительно введенные замыкающие контакты реле. ;SS-j 1 FFl fJgMl nCZH %-гг te JL 21

ий-raJ

« гсЬ-ч U

Vd

KOWfMI