Комплексная система программногоуправления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ПИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о11 809212 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 30.05.79 (21) 2772220/18-24 (5f)pA. Кл с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

G 06 F 15/46

G 05. В 23/02

С 05 В 19/18

Государственный комитет

СССР но делан изобретений и открытн й

Опубликовано 2802.81. Бюллетень теВ 8

Дата опубликования описания 28. 02. 81 (53) УДК 621. 396 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.В. Войтецкий, В.И. Гольтраф, О.П. Демченко,--. —, — -. —, Г

М.N. Никитичев и В.Н. (Онг (71) Заявитель (54 ) КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Система программного управления относится к автоматизации техничес-, ких средств (ТС) и может быть использована для решения задач управления судовым оборудованием и контроля его состояния.

Решение ряда сложных задач управления и контроля невозможно без использования средств программной обработки информации, в первую очередь ЦВМ. Простое резервирование подобных устройств с целью

1 получения необходимой надежности в ряде случаев не является оптимальным решением, так как приводит к черезмерному возрастанию ряда показателей, таких как стоимость, весо.габаритные характеристикн, сложность эксплуатации. Поэтому находят применение системы, в которых каналы обработки информации с помощью ЦВМ резервируются каналами, построенными на основе более простых и надежных средств.

Известна .система программного управления, в которой при выходе из строя ЦВМ производится переключение на резервный канал, при этом в течение времени восстановления .система продолжает функционировать, хотя и с худшим качеством, так как в резервном канале с целью упрощения реализуется менее совершенный алгоритм (1J.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является система множественного контроля и программного управления па 0 раметрами содержащая .управлякхдую машину, коммутаторы, соединенные с датчиками и исполнительными механизмами, по числу коммутаторов устройства изменения структур каналов связи, локальные сбегающие устройства контроля и управления, программные эадатчики, причем входы устройств изменения структур каналов связи, подключенных к управляющей машине, а выходы — к соответствующим комму20 таторам, соединенным с программными задатчиками и локальным обегающим устройством контроля и управления 32).

Известные с "темы имеют следующие недост ат ки .

Вся обработка информации производится с помощью единой ЦВМ, что снижает живучесть системы: аппаратура резервного канала не используется для реализация хотя бы части функций

30 обработки информации при работе ос809212 новного канала, зто приводит к существенной аппаратурной избыточности системы.

Цель изобретения — создание систе."и, обладающей высокой надежностью к живучестью за счет децентрализации ее структуры к построения по иерархическому принципу, а также использования аппаратуры, обеспечивающей функционирование системы при выходе кз строя средств программной обработки информации, а также прк нормальной работе системы для реализации части ее функций.

Поставленная цель достигается тем, что комплексная система программного управления, содержащая последо- 1> вательно соединенные устройства задания режимов, формирователь основной программы, сумматор программ, группу регуляторов параметров, а также задающее устройство координированного уп- 26 равленкя, первое устройство отображения кнформацкк, группу устройств дискретного управления, связанных с блоком исполнительных .органов, и устройство формирования централивО- . д ванной информации, выход которого сое. дкнен со входом второго устройства отображения информация, а выходы через устройства сбора дискретиой и аналоговой информации — а первыми З,,выходамк источников соответственно дискретной к аналоговой информации, вторые выходы которых подключены к первым входам группы устройств дискретного управления и вторым входам группы регуляторов параметров соотM ветственно, содержит формирователь опткмкзкрующкх дополнений, устройст"";î согласования дискретных программ к устройство формирования программ координированного управления, первый Щ к второй входы которого соединены с соответствующими выходами задающего устройства координированного управления, третий и четвертый входы " с третьими выходами источников соответственно дискретной и аналоговой информации, первый выход — со входом первого устройства отображения информации-, второй выход - со входом устройства задания режимов, а третий выход - c первым входом устройства согласования дискретных программ, второй вход которого соединен с четвертым выходом источника дискретной информации, а выходы - со вторыми входамк группы устройств дискретного управления, первый к второй входы формирователя оптимизирующих дополнений соответственно со вторым и третьим выходами устройства задания режкмов, третий вход - с четвер- щ тым выходом .источника аналоговой информации, а выход — со вторым входом сумматора программ.

Устройство формкрования программ координированного управления выпол- 65 кено в виде последовательно соединенных первого коммутатора дискретных сигналов, первого блока выбора программ и первого блока переключения программ, а также последовательно соедкненны:: первого коммутатора аналоговых сигналов, первого входного регистра и выч слктельного блока, второй вход которого через первый

I блок переключений программ соединен с выходом первого блока программ, третий вход — с выходом блока временных выдержек, а выходы — co входами регистров соответственно аналоговых сигналов, дискретных сигналов к отображения информации.

Формирователь оптимизирующих дополнений выполнен в виде вторОго коммутатора аналоговых сигналов, входы которого соединены соответственно с выходамк блока дифференцирования, интегратора, блока формирования нелинейных сигналов к первого блока памяти, а выход — с первым входом сумматора аналоговых сигналов, второй вход которого соединен со вторым выходом первого блока памяти.

Устройство согласования дискретных программ выполнено в виде последовательно соединенных второго коммутатора дискретных сигналов, второго входного регистра, блока логики и выходного регистра к последовательнО соединенных второго блока памяти, второго блока выбора программ и второго блока переключения программ, второй вход которого соединен с выходом SToporo блока программ, а выход - co вторым входом блока логики; второй выход которого соединен со входом второго блока памяти, а второй выхоц второго входного регистра связан со вторым входом второго блока выбора режимов.

На фиг. 1 представлена система, функциональная схема;на фиг. 2 — 4 схем устройства формирования программ координированного управления, формирователя оптимизирующий дополнений и устройства согласования дискретных программ соответственно.

Система (фиг.1) содержит задающее устройство 1 координированного управления, устройство 2 формирования программ координированного управления, первое устройство 3 отображения информации, устройство

4 задания режимов, формирователь 5 основной программ, сумматор б программ, группы регуляторов 7 параметров, формирователь 8 оптимизирующих дополнений, устройство 9 согласования дискретных программ, группу устройств 10 дискретного управления, устройства 11 к 12 сбора дискретной и аналоговой информации, устройство 13 формирования централизованной информации, второе уст809212 ройство 14 отображения информации, источники 15 и 16 аналоговой и дискретной информации н блок 17 исполнительных органов.

Устройство 2 формирования программ координированного управления содержит (фиг.2) первые коммутаторы 18 и 19 дискретных и аналоговых сигналов, первый блок 20 выбора программ, первый входной регистр 21, первый блок 22 программ, первый блок 23 переключения программ, вычислительный блок 24, блок 25 временных выдержек, регистры 26, 27 и

28 аналоговых сигналов, дискретных сигналов и отображения информации; входы А, А„, А3 и А и выходы В б 1 1 . -1

В, и В>, Формирователь 8 оптимизирующих дополнений содержит (фиг.3) блок

29 дифференцирования, второй коммутатор 30 аналоговых сигналов, интегратор 31, блок 32 формирования нелинейных сигналов, первый блок 33 памяти, сумматор 34 аналоговых сигналов, входы С,. С и С и выход О, Устройство 9 согласования дискретных программ содержит (фиг.4) второй коммутатор 35 дискретных сигналов, второй блок 36 выбора программ, второй входной регистр 37, второй блок 38 памяти, бло;< 39 логики,второй блок 40 переключения программ, второй блок 41 программ, выходной регистр 42 и входы Е1 и Е .

При исправности зсех узлов системы ее функционирование происходит следующим образом (фиг.1).

С помощью устройства 1 выбирается режим работы комплекса судовых ТС

C в целом. Аналоговые н дискретные сигналы задания из устройства 1 поступают в устройство 2, где Формируются взаимно координированные программы управления отдельными ТС.Ана-логовые сигналы задания для каждого вида ТС поступают в соответствующее ему устройство 4, дискретные сигналы — в устройство 9. Отображение информации, необходимой для координированного управления, осуществляется устройством 3, в которое поступают сигналы нз устройства 2. В устройстве 4 происходит размножение сигналов задания. Эти сигналы поступают. в формирователи 5 и 8, причем s формирователе 5 производится формирование по упрощенным законам программ отдельным регуляторам, а в формирователе 8 дополнений к упрощенным законам, которые после сложения в сумматоре б с сигналами формирователя 5 обеспечивают формирование оптимальных программ на регуляторы 7. для формирования программ в уст" ройстве 2 и формирователе 8, а также для работы регуляторов 7 в них поступают сигналы источников 15. Устройство 9 формирует взаимно согласованные задания на реализацию дискретных программ управления отдельными агре- * гатами в устройства 1, в которых вырабатываются сигналы управления отдельными органами блока 17. Для формирования дискретных сигналов в устройствах 2, 9 и 10 в них поступают сигналы источников 16. Сигналы источников 16 и 15 поступают также в

1©,устройства 11 и 12, которые осуще ствляют их программный ввод в устройство 13, формирующее информационные сигналы в устройство 14 °

Устройство 2 формирования лрограмьс координированного управления (фиг.2) работает следукщиы образом.

Дискретные сигналы задания иэ устройства 1 через коммутатор 18 поступают в блок 20, осуществляющий их дешифрацию и выбор заданной программы. По сигналу блока 20 блок 23 осуществляет подключение к блоку 24 одного из блоков 22, содержащего заданную программу. Сигналы задания и

2S сигналы от источника 16, требующие вычислительной обработки, через коммутаторы 18 и 19 поступают в регистр 21, откуда по программе они вводятся в блок 24.

Зп Временные выдержки формируются в блоке 25 и по запросу, блока 24 вводятся в него. Сформировангые в блоке

24 сигналы в зависимзсти от их типа поступают в один иэ регистров 26, 27 нли 28. формирователь 8 оптимизирующих дополнений (фиг.3) работает следующим образом.

Аналоговые сигналы задания и сигналы от источника 15 в блоках 29 и

32 и интеграторе 31 соответственно подвергаются дифференцированию, нелинейному преобразованию и интегри-: рованию. Блок 33 по сигналам задания режимов форьырует в кОммутатор

30 сигналы, разрешающие прохождение необходимых в данном режиме сигналов от блоков 29 и 32 и интеграторе 31. В сумматоре 34 производится суммирование сигналов, проур шедших коммутатор 30, с коэффициентами, определяемвии блоком 33.

Устройство 9 согласования дискретных программ (Фиг.4) работает следующим образом.

Дискретные сигналы задания и сигналы от источников 16 поступают через коммутатор 35 в регистр 37, откуда они в зависимости от имеющегася признака поступают в блок 39 для логическоГ обработки, либо в

40 блок 36, осуществляющий выбор программы, соответствунлцей сигналу задания. Этот выбор осуществляется с учетом предшествующих значений логических переменных, хранящихся в

65 блоке 38. IIc командам блока 36 бло809212 ком 40 осуществляется подключение к блоку 39 одного из выходов блока

41 для реализации необходимой программы. Результаты обработки информации в блоке 39 поступают и регистр

42 и далее на выход устройства 9.

Система построена таким образоМ, что решение минимально необходимых для функционирования объекта задач поддержания параметров в допустимых пределах и дискретного управления агрегатами обеспечивается ограниченным числом узлов, а именно, уз,лами 4-7 и 10. Эти узлы являются наиболее простыми и надежными.

Узлы 1,?,3,8,9 обеспечивают координацию управления различными составными частями объекта и оптимизацию переходных процессов. Узлы 11-14 обеспечивают операторов информацией о состоянии объекта,,При выходе иэ строя любых узлов, кроме 4-7,10 система может обеспечить функционирование объекта, хотя с ухудшенным качеством. B то же.время узлы 4-.7,10 .участвуют в работе системы, выполняя часть ее функций, и при исправности всех остальных узлов.

Функционирование системы в случае возникновения в ней неисправностей, приводящих к тому, что в работе остается минимальное число узлов, происходит следующим образом. Зада" ние значений регулируемых параметров устанавливается по видам ТС с помощью блоков устройства 4. Формирователь

5 формирует упрощенные законы регулирования, которые через сумматор б поступают на регуляторы 7, которые поддерживают заданные значения, Устройства 10 осуществляют дискретное управление отдельными агрегатами беэ взаимной координации режимов их работы. таким образом, в системе возможна реализация сложных алгоритмов управления и контроля, обеспечивающих координацию и оптимизацию режимов работы оборудования с.помощью уст" ройств 2,8,9 и других, снижаются аппаратурные и стоимостные затраты за счет принятого подхода к резервированию путем использования при неисправностях в системе только простейших устройств, работакщих также и при исправности системы.

Формула изобретения

Комплексная система программного управления, содержащая последователь но соединенные устройства задания режимов, формирователь основной программы, сумматор программ, груп" пу регуляторов параметров, а также задающее устройство координированного управления, первое устройство отображения информации, группу уст5

t5

56

60 ройств дискретного управления, связанных с блоко | исполнительных органов, и устройс во формирования централизованной информации, выход которого соединен со входом второго устройства отображения информации, а выходы через устройства сбора дискретной и аналоговой информации с первыми выходами источников, соответственно,дискретной и аналоговой информации, вторые выходы которых . подключены к первым входам группы устройств дискретного управления и вторым входам группы регуляторов параметров соответственно, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и живучести системы, она содержит формирователь оптимизирующих дополнений, устройство согласования дискретных программ и устройство формирования программ координированного управления, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами задающего устройства координированного управления, третий и четвертый входы с третьими выходами источников соответственно дискретной и аналоговой информации, первый выход — со входом первого устройства отображения информации, второй выход — со входом устройства задания режимов, а третий выход — с первым входом устройства согласования дискретных программ, второй вход которого сое инен с четвертым выходом источника дискретной информации, а выходы — со вторыми входами группы устройств дискретного управления, первый и второй входы формирователя оптимизирующих дополнений соответственно со вторым и третьим выходами устройства задания режимов, третий вход — с четвертым выходом источника аналоговой информации, а выход - со вторым входом сумматора программ.

2. Система по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что устройство формирования программ координированного управления выполнено в виде последовательно соединенных первого коммутатора дискретных сигналов, первого блока выбора программ и первого блока переключения программ, а также последовательно соединенных первого коммутатора аналоговых сигналов, первого входного регистра и вычислительного блока, второй вход которого через первый блок переключений программ соединен с выходом первого блока программ, третий вход — с выходом блока временных выдержек, а выходы — со входами регистран соответственно аналоговых сигналов, дискретных сигналов и отображения информации.

3. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что формирователь оптимизирующих дополнений выполнен

809212

ВНИИПИ Заказ 413/60 Тираж 756

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë. Проектная,4 в виде второго коммутатора аналоговых сигналов, входы которого соединены соответственно с выходами блока дифференцирования, интегратора, блока формирования нелинейных сигналов и первого блока памяти, а выход— с первым входом сумматора аналоговых сигналов, второй вход которого соединен со вторым выходом первого блока памяти.

4. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с и тем, что устройство согласования дискретных программ выполнено в виде последовательно соединенных второго кою утатора дискретных сигналов, второго входного регистра, блока ,логики и выходного регистра и последовательно соединенных второго блока памяти, второго блока выбора программ и второго блока переключения программ, второй вход которого соединен с выходом второго блока программ, а выход— со вторым входом блока логики, второй выход которого соединен со входом второго блока памяти, а второй выход второго входного регистра связан со вторым входом второго блока выбора режимов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

Р 493769, кл . G 05 В .23/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 359863, кл. G 05 В 19/00, 1971 (прототип).