Устройство для управления пространственным положением объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюа Советскик

Социалистических

63329I

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.07.76 (21) 2380641/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень ¹ 24 (45) Дата опубликования описания 08.08.78

А

4 (51) М.Kë.2 6 05 В 15/02

G 05 D 1/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 629.7.05 (082) на делам изобретений в открытий (72) Авторы изобретения

Г. Я. Леденев и А. В. Сапожников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано при построении систем управления различных объектов, движущихся в пространстве. 5

Известно устройство управления пространственным положением объекта (1), содержагцее,по три датчика параметра движения в .каждой из трех осей упра|вления; выходы датчиков соединены с мажоритарными эле- 10 мента ми.

Его,недостаток состоит в том, что требуется большая избыточность количества датчиков, .при этом устройство сохраняет свою работоспособность при отказе одного любого датчика..

Известно устройство (2), содержащее пять датчиков и устройство обработки информации.

Однако это устройство сохраняет свою ра- 2î ботоопособность при отказе только одного датчика.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления пространственным положением объекта (3), содержащее датчики параметров движения, первый сумматор, четыре элемента сравнения, коммутатор, соединенный с командным блоком. 30

К недостаткам такого устройства (3) следует отнести большую избыточность количества датчиков и возможное нераспознанне отказа двух датчиков, если этот отказ произошел одновременно.

Цель изобретения — повышение,н адежностп и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит пять сумматоров, пять элементов сравнения п дешифратор. Выходы пеового, второго и третьего датчиков параметров движения соединены с соответствующими входами коммутатора. Выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого датчпков, параметров движения попарно, подключены к соответствующим входам шести сумматоров, выход каждого сумматора и выходы первого, второго и третьего датчиков параметров движения — к соответствующим входам элементов сравнения. Входы третьего, четвертого и пятого элементов сравнения соединечы попарно с выходами соответствующих сумматоров, а входы шести других элементов сравнения— попарно с выходом одного из сумматоров и соответствующего датчика .параметров дви кения. Выходы всех элементов сравнения подключены к дешифратору, выходы дешифратора и сумматоров — к коммутатору.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства.

613291

Х+ Y+Z

Х вЂ” У+ Z = —, - ;

P., К

Z — Х вЂ” У=

К

30 где Х, У, 2, Р,, Р,, Р, Р, — сигналы с датчиков 1 — 7 соответственно;

1 35

К=cos а = — — — —.

Из приведенных соотношений непосредственно следует

Р,— P. Є— Р, 2h" 2К

Р, — Р, P, — Р, 2К 2К 45

P +Р,, P.+Ð

2К 2К

Сигналы с датчиков 4 — 7,попарно посту- 50 .пают на сумматоры 8 — 18, выходной сигнал которых, в соответствии с при веденными выражениями, хара ктеризует параметр движения объекта о-.носительно осей Х, Y u Z. Bce имеющиеся значения пара метра движения 55 объекта относительно осей Х, У, Z (либо измеренные датчиками,1 — 8, либо полученные на сумматорах) попадают на коммутатор 24 и одновременно на элементы сравнения, где значения одного и того же параметра,по парно 60 сравниваются между собой.

При отказах датчиков состояние элементов сравнения меняется. Пусть состояние «0» элемента сравнения соответствует совпадению поступающих на него сигналов, состояние 65

Устройство содержит датчики 1 — 7 параметров движения, сумматоры 8 — 18, элементы

14 22 сравнения, дешифратор 28, ком мутатор

24, кома,ндное устройство 25.

На фиг. 2 показана схема расположения осей чувствительности датчиков. Приняты следующие обозначения: Х, У, Z — главные оси инерции объекта управления; Р1 Р4— направления осей чувствительности датчиков, не совпадающие с главными осями инерции 10 (составляют с главными осями инерции одинаковые углы а в различных квадрантах).

Ра ботает устройство следующим образом.

Датчики 1 — 8 измеряют параметр движения QTHocnòeëI ío осей Х, У, 2 соответствсн- 15 но, датчики 4 — 7 — параметр движения относительно осей PI — Р4 соответственно. Как следует из фиг. 2, между сигналами датчиков существуют соотношения

«1» — несовпадению их. Таким образом, выходные сигналы элементов сравнения образуют девятиразрядный двоичный код, характеризующий достоверность показаний датчиков. Сигналы с элементов сравнения подаются на дешифратор 28, который в зависимости от кода выдает в коммутатор 24 команду на подключение нужного сигнала о параметре движения оо.ьекта к командному устройству. Любому отказу одного или двух датчиков соответствует .код (состояние элементов сравнения), однозначно определяющий отказ датчика.

Однозначность кода вытекает из следующего (в дальнейшем, для краткости, датчики, ось чувствительности которых совпадает с главной осью HHeplIJHH ооъекта, будем называть ортогональными, остальные — неортогональными). Состояние каждого разряда кода о пределяется либо сигналами четырех неортогональных датчиков, либо сигналами трех датчиков, один из которых ортогонален, а два — неортогональны, при этом все такие пары неортогональных датчиков различны между со бой.

Рассмотрим случай отказа двух датчиков (так как случай отказа одного датчика намного проще). Здесь возможны три варианта.

Отказали два ортогональных датчика. В этом случае фиксируется несовпадение сигналов только в тех разрядах кода, где используются сигналы отказавших ортогональных датчиков. Во всех разрядах,.в которых используютая сигналы четырех неортогональных датчиков, фиксируется совпадение сигналов (четыре разряда — в состоянии «1», пять разрядов — в состоянии «0»).

Отказали один ортогональный и один неортогональный датчики. Сов падение сигналов при этом фиксируется только в тех разрядах, где сигналы двух иаправных ортогональных датчиков сравниваются с сигналами двух пар иаправных неортогональных датчиков (поскольку такие лары различны, тем самым определяются три исправных неортогональных датчика). Семь разрядов кода будут в состоянии «1», два ра зряда — в состоянии «0».

Отказали два неортогональных датчика. В этом случае сов падение сигналов фиксируется только в том разряде, где ортогональный датчик сравнивается с единственной исправной парой неортогональных датчиков (восемь разрядов — в состоянии «1», один разряд— в состоянии «0»).

Таким образом, устройство сохраняет свою работоопособность при отказе, в том числе и одновременном, двух любых датчиков.

Применение,и зобретения позволяет снизить из быточность датчиков параметра движения и тем самым упростить систему управления, повысить ее надежность при одновременных отказах датчиков.

613291

Формула изобретения

Устройство для управления пространственным положением объекта, содержащее датчики параметров движения, первый сумматор, четыре элемента сравнения, коммутатор, соединенный с командным блоком, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, оно содержит пять сумматоров, пять элементов сравнения и дешифратор, выходы лервого, второго и третьего датчиков соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы четвертого, пятого, шестого,и седьмого датчиков лопарно соединены с соответствующими входами шести сумматоров, выход каждого сумматора и выходы первого, второго и третьего датчиков соединены с соответствующими входами элементов сравнения, входы третьего, четвертого и пятого элементов сравнения соединены,по,парно с,выходами соответствующих сумматоров, а входы шести других элементов сравнения соединены попарно с выходом одного из

6 сумматоров и соответствующего датчика, выходы всех элементов сравнения соединены с дешифратором, выходы дешифратора и сумматоров соединены с коммутатором.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Епифанов А. A. Надежность систем управления, М., «Машиностроение», 1975, 15 с. 128 — 129.

2. Патент США № 3403874, кл. 244 — 77, опублик. 01.10.68.

3. Авторское свидетельство СССР № 489078, кл. G 05 В 15/02, 1974.