Система управления приборами космического аппарата



Система управления приборами космического аппарата
Система управления приборами космического аппарата
Система управления приборами космического аппарата

Владельцы патента RU 2653243:

Закрытое акционерное общество "Орбита" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов, а также в других приборах, требующих высокой надежности. Техническим результатом является повышение надежности и снижение массы космического аппарата. Для этого предложена система управления приборами космического аппарата, включающая три вычислительных комплекса (ВК), формирователь команд реконфигурации (ФКР), мажоритарные элементы (МЭ, дополнительно содержит три регистра с Z-состоянием, а между каждыми двумя входами каждого МЭ установлен резистор МЭ. ФКР выполнен в виде перезапускаемого одновибратора, а выводы питания ФКР, регистров и каждого ВК предназначены для подключения к независимому источнику питания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов, а также в других приборах, требующих высокой надежности. Техническим результатом является повышение надежности и снижение массы системы управления космического аппарата.

Известна 4-канальная отказоустойчивая система бортового комплекса управления (СБКУ) повышенной живучести для космических применений (патент РФ 2449352), содержащая 4 вычислительных комплекса (БЦВС), блок управления и контроля (БУК), 5 блоков управления (БУ), мажоритарные элементы (МЭ), а также несколько подсистем, обеспечивающих контроль и реконфигурацию системы.

СБКУ обеспечивает повышенную живучесть и работу системы при возникновении двух отказов в системе.

Недостатком известной системы является большое количество подсистем, и, как следствие, очень высокая масса и стоимость, что резко снижает ценность достижения требуемой надежности в космической аппаратуре.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система управления по схеме мажоритарного резервирования БЦВС бортового комплекса управления (БКУ) с адаптивным мажоритарным элементом (МО) по схеме, приведенной на рисунках 3 и 4 статьи (Л.В. Савкин, Аппаратная реализация логики «один из трех» в схемах мажоритарного резервирования бортовых цифровых вычислительных систем космических аппаратов. «Промышленные АСУ и контроллеры, 2016, №3»), принятой в качестве прототипа.

БКУ содержит три вычислительных комплекса (ВК), мажоритарные элементы (МЭ) и формирователь команд реконфигурации (ФКР), при этом выходы В К подключены к мажоритарным элементам, выходы которых являются входами управления силовых модулей, а входы и выходы ФКР соединены с ВК и МЭ. ФКР в свою очередь включает реконфигурируемые измерительные каналы (РИК), реконфигурируемые дублирующие поля (РДП), реконфигурируемые тестовые каналы (РТК), модули памяти с конфигурационными наборами РИК, РДП, РТК, коммутаторы, базу данных классификатора…

БКУ также обеспечивает работоспособность при двух отказах системы при использовании трех ВК. К недостатку системы следует отнести, как и у аналога очень большое количество сопутствующих подсистем, обеспечивающих реконфигурацию БКУ, а следовательно, сложность разработки и отладки, высокую стоимость и массу БКУ. При этом, масса, стоимость и количество элементов ПКИ не только соизмеримо с аналогичными параметрами ВК, но зачастую и превышает их.

Задачей предлагаемого технического решения является существенное снижение массы и стоимости изделия, упрощение системы, с обеспечением работоспособности при двух отказах, а также снижение сроков разработки аппаратного и программного обеспечения.

Поставленная задача решается тем, что система управления приборами космического аппарата (КА), включающая три вычислительных комплекса (ВК), формирователь команд реконфигурации (ФКР), мажоритарные элементы (МЭ), выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам объекта управления, выходной контрольный порт каждого ВК соединен с соответствующим входом ФКР, причем входы ВК являются входами системы управления, дополнительно включает три регистра с Z-состоянием, а между каждыми двумя входами каждого МЭ установлен резистор, причем одноименные информационные входы регистров с Z-состоянием соединены с соответствующими одноименными выходными портами ВК, а их выходы с входами МЭ, при этом значения сопротивлений резисторов на порядок больше выходного сопротивления регистров с Z-состоянием и на порядок меньше входного сопротивления МЭ.

Предусмотрено, что ФКР выполнен в виде перезапускаемого одновибратора с возможностью самотестирования и выдачей по выходному контрольному порту импульсов типа «меандр», при этом

TPQM/TOB=(1,3-1,5),

где

TPQM - период импульсов ВК типа «меандр»,

ТОВ - период импульса одновибратора ФКР, выходы которого подключены к Z-входам регистров.

Предусмотрено также, что выводы питания ФКР, регистров и каждого ВК предназначены для подключения к независимому источнику питания.

Работа системы управления поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена структурная схема системы управления, на фиг. 2 - диаграмма работы одновибратора ОВ при нормальной работе и отказе вычислительного комплекса ВК, а на фиг. 3 - диаграмма работы одновибратора ОВ при отказе и восстановлении вычислительного комплекса ВК.

На фигурах представлены:

1-1, 1-2, 1-3 - вычислительные комплексы, ВК;

2-1, 2-2, 2-3 - формирователь команд реконфигурации, ФКР, выполненные в виде одновибраторов, работающих в режиме перезапуска;

3-1, 3-2, … 3-n - мажоритарные элементы в количестве, соответствующем количеству входов управления силовыми модулями объекта управления;

4-1, 4-2, 4-3 - регистры с Z-состоянием;

5 - резисторы, соединяющие входы мажоритарных элементов МЭ;

6 - объект управления с управляемыми силовыми модулями (СМ),

7 - мультиплексный канал обмена (МКО) информацией КА.

Система управления функционирует следующим образом.

Вычислительные комплексы (1-1, 1-2, 1-3), выполненные на основе микроконтроллеров (например, 1986 ВЕ1), получают по МКО 7 командную информацию, а от объекта управления 6 - телеметрическую информацию о состоянии системы. При отсутствии отказов в системе, определяемых анализом сигналов на входах Pin1…Pin_n ВК (1-1, 1-2, 1-3), последние выдают по выходным портам (Pq1….Pqn) требуемые сигналы управления для объекта управления 6 и сигнал «меандр» по контрольному выходному порту (Pqm).

При поступлении сигнала «меандр» на вход одновибратора (2-1, 2-2, 2-3) ФКР, последний в соответствии с рисунком на фиг. 2 вырабатывает на выходе непрерывно восстанавливаемый сигнал «0», который подается на Z-вход регистров (4-1, 4-2, 4-3), в соответствии с которым регистры (4-1, 4-2, 4-3) на выходе повторяют сигналы входов и передают на входах МЭ (3-1, 3-2, 3-n), «правильные сигналы» ВК (1-1, 1-2, 1-3).

Поскольку значения сопротивлений 5 существенно выше выходных сопротивлений регистров (4-1, 4-2, 4-3) установка резисторов 5 никак не влияет на работу МЭ (3-1, 3-2, 3-n), которые работают, как им и положено в режиме мажоритара путем выбора двух одинаковых сигналов из трех.

При возникновении отказа одного из ВК (1-1, 1-2, 1-3), одновибратор (2-1, 2-2, 2-3) ФКР переходит в состояние «1», соответствующий регистр (4-1, 4-2, 4-3) переходит в состояние «Z», а соответствующий вход МЭ (3-1, 3-2, 3-n), благодаря сопротивлениям 5 устанавливается в состояние одинаковое с двумя оставшимися входами, обеспечивая безотказную работу системы управления при одном отказе.

Указанная работа МЭ (3-1, 3-2, 3-n 3) обеспечивается при значении сопротивлений резисторов 5 на порядок меньше входного сопротивления МЭ (3-1, 3-2, 3-n), например, типа 1564ЛП23.

Временная диаграмма изменения сигналов на входе и выходе одновибратора (2-1, 2-2, 2-3) ФКР приведена на фиг. 2, из которой видно, что вне зависимости от конкретного состояния на выходе ВК (1-1, 1-2, 1-3),, выходные порты регистров (4-1, 4-2, 4-3) переходят в Z-состояние, отключая отказавшие выводы ВК (1-1, 1-2, 1-3), от выходов системы управления.

При возникновении отказа одновременно в двух ВК (1-1, 1-2, 1-3) уже два одновибратора (2-1, 2-2, 2-3) ФКР, переходят в состояние «1», и два соответствующих регистра (4-1, 4-2, 4-3) переходят в состояние «Z», а два соответствующих входа МЭ (3-1, 3-2, 3-n) устанавливаются в состояние одинаковое с оставшимся (правильным) входом, обеспечивая безотказную работу системы управления при двух отказах. При этом, в соответствии с фиг. 3 видно, что при восстановлении работоспособности отказавшего ВК, выводы последней также восстанавливают работоспособность СУ.

Технический эффект изобретения заключается в упрощении системы реконфигурации, обычно соизмеримой с микроконтроллерными вычислительными комплексами, до трех регистров, трех одновибраторов и резисторов на входах МЭ.

Таким образом, разработанное устройство обеспечивает:

- существенное снижение массы и стоимости системы управления при обеспечении высокой надежности и обеспечении безотказной работы при двух отказах;

- упрощение устройства и уменьшение сроков разработки аппаратного и программного обеспечения;

- возможность использования ПКИ только производства РФ (микроконтроллеры серии 1986, микросхемы серий 1564, 1594), что необходимо при создании продукции спецназначения;

- возможность использования системы управления в режиме холодного резерва одного микроконтроллерного вычислительного комплекса, что повышает ресурс системы и позволяет рассасывать накопленную дозу радиации путем ротации ВК, находящихся в холодном резерве.

1. Система управления приборами космического аппарата, включающая три вычислительных комплекса (ВК), формирователь команд реконфигурации (ФКР), мажоритарные элементы (МЭ), выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам объекта управления, выходной контрольный порт каждого ВК соединен с соответствующим входом ФКР, причем входы ВК являются входами системы управления, отличающаяся тем, что она дополнительно включает три регистра с Z-состоянием, между каждыми двумя входами каждого МЭ установлен резистор, причем одноименные информационные входы регистров с Z-состоянием соединены с соответствующими одноименными выходными портами ВК, а их выходы с входами МЭ, при этом выход формирователя команд реконфигурации связан с Z-входом соответствующего регистра с Z-состоянием, а значения сопротивлений резисторов на порядок больше выходного сопротивления регистров с Z-состоянием и на порядок меньше входного сопротивления МЭ.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что ФКР выполнен в виде перезапускаемого одновибратора с возможностью самотестирования и выдачей по выходному контрольному порту импульсов типа «меандр», при этом

TPQM/TOB=(1,3-1,5),

где

TPQM - период импульсов ВК типа «меандр»,

TOB - период импульса одновибратора ФКР, выходы которого подключены к Z-входам регистров.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что выводы питания ФКР, регистров и каждого ВК предназначены для подключения к независимому источнику питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники и дискретной автоматике. Технический результат – упрощение реализации блоков контроля и управления.

Изобретение относится к резервированию электронной аппаратуры. Технический результат - обеспечение длительного срока активного существования электронного устройства в условиях воздействия ионизирующего излучения.

Группа изобретений относится к средствам динамического распределения функциональности при управлении энергопотреблением. Технический результат – обеспечение динамического разделения функциональности между подсистемой обработки данных и одним или более удаленным датчиком.

Изобретение относится к области многозадачных систем реального времени. Техническим результатом является выполнение задач приложения реального времени на многозадачном компьютере.

Группа изобретений относится к системам программного управления. Устройство для защиты управляющего сигнала имеет первый режим работы и второй режим работы и содержит первую клеммную пару, вторую клеммную пару, элемент для временного накапливания электроэнергии и переключающую цепь для управления режимом работы устройства для защиты управляющего сигнала.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области геофизических исследований скважин, а именно к способам для осуществления измерения и контроля параметров скважины.

Группа изобретений относится к способу и устройству для управления резервированием электронного блока. Для осуществления способа включают в работу все группы органов управления и индикации, непрерывно выполняют их контроль на доступность и готовность к эксплуатации, распределяют управляющие сигналы между доступными и готовыми к эксплуатации электронными модулями.

Комплекс оборудования состоит из разнородных компонентов, из которых может быть образовано более одной конфигурации, обеспечивающей использование объекта управления по назначению.

Изобретение предназначено для анализа состояния автоматизированных систем (АС). Технический результат - повышение достоверности анализа состояния АС и мониторинг динамических объектов.

Изобретение относится к области вычислительной техники, а более конкретно к резервному копированию и восстановлению данных. Техническим результатом изобретения является снижение объема потери данных по итогам восстановления.

Изобретение относится к средствам совместной передачи в лицензированных и нелицензированных диапазонах передачи. Технический результат заключается в поддержании заданной пропускной способности для потока трафика с улучшением использования полосы за счет мультиплексирования кодированных пакетов в зависимости от их скорости передачи.

Изобретение относится к области вычислительной техники, а более конкретно к резервному копированию и восстановлению данных. Техническим результатом изобретения является снижение объема потери данных по итогам восстановления.

Изобретение относится к области вычислительной техники, а более конкретно к резервному копированию и восстановлению данных. Техническим результатом изобретения является снижение объема потери данных по итогам восстановления.

Изобретение относится к системе и способу устранения последствий удаления вредоносного файла во время проведения антивирусной проверки неактивной операционной системы (ОС), которая установлена и не запущена на компьютере.

Изобретение относится к системе и способу устранения последствий удаления вредоносного файла во время проведения антивирусной проверки неактивной операционной системы (ОС), которая установлена и не запущена на компьютере.

Изобретение относится к области электронных устройств. Техническим результатом является обеспечение возможности восстановления микропрограммы на терминале.

Изобретение относится к средствам резервного копирования данных. Технический результат заключается в уменьшении объема передачи данных для резервного копирования.

Изобретение относится к способу и устройству обновления системы. Технический результат заключается в повышении безопасности и стабильности системы за счет обновления системы таким образом, чтобы избежать ситуации, в которой в результате сбоя при обновлении текущая используемая система не сможет работать в нормальном режиме.

Изобретение относится к области управления записями в памяти устройства обработки информации и более конкретно к записи набора данных в памяти унитарным и когерентным образом.

Изобретение относится к способу и устройству резервного копирования файла. Технический результат заключается в обеспечении возможности избежать повторного резервного копирования одного и того же файла с разными путями доступа к файлу.

Изобретение относится к области многозадачных систем реального времени. Техническим результатом является выполнение задач приложения реального времени на многозадачном компьютере.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов, а также в других приборах, требующих высокой надежности. Техническим результатом является повышение надежности и снижение массы космического аппарата. Для этого предложена система управления приборами космического аппарата, включающая три вычислительных комплекса, формирователь команд реконфигурации, мажоритарные элементы (МЭ, дополнительно содержит три регистра с Z-состоянием, а между каждыми двумя входами каждого МЭ установлен резистор МЭ. ФКР выполнен в виде перезапускаемого одновибратора, а выводы питания ФКР, регистров и каждого ВК предназначены для подключения к независимому источнику питания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх