Комплексная система программногоуправления

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл с прнсоедмненнем заявки Нов(23) Приоритет 6 06 Г 15/46 С 05. В 23/02 С 05 В 19/18 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 28.02,81, Бюллетень М 8 Дата опубликования описания 28. 02. 81(54 ) КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯСистема 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 программнойобработки информации, в первую очередь ЦВМ. Простое резервирование подобных устройств с целью получения необходимой надежности в ряде случаев не является оптималь. ным решением, так как приводит к чрезмерному возрастанию ряда показателей, таких как стоимость, весогабаритные характеристикИ, сложность эксплуатации. Поэтому находят применение система, 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 какв резервном канале с целью упрощения реализуется менее совершенный алгоритм 1Наиболее близким техническимрешением к данному изобретениюявляется система множественного контроля и программного управления параметрами, содержащая .Управляацуюмашину, коммутаторы, соединенные сдатчиками и исполнительными механизмами, по числу коммутаторовустройства изменения структур каналовсвязи, локальные сбегающие устройства 15 контроля и управления, программныеэадатчики, причем входы устройствизменения структур каналов связи,подключенных к управляющей машине, авыходы - к соответствующим комму таторам, соединенным с программнымизадатчиками и локальным обегающимустройством контроля и управления 21.Известные с "темы имеют следующиенедостатки.Вся обработка информации производится с помощью единой ЦВМ, что снижает живучесть системы: аппаратурарезервного канала не используетсядля реализация хотя бы части функций 30 обработки информации при работе ос 809212ионного канала, это приводит к существенной аппаратурной избыточностисистемы,Цель изобретения - создание систе.".и, обладающей высокой надежностьюи живучестью за счет децентрализации ее структуры и построения по иерархическому принципу, а также использования аппаратуры, обеспечивающей функционирование системы при выходе нз строя средств программной обработки информации, а также принормальной работе системы для реализации части ее функций.Поставленная цель достигаетсятем, что комплексная система программного управления, содержащая последо эвательно соединенные устройства задания режимов, Формирователь основнойпрограммы, сумматор программ, группурегуляторов параметров, а также задающее устройство координированного уп- Иранления, первое устройство отображения информации, группу устройствдискретного управления, связанных сблоком исполнительных .органон, иустройство Формирования централивО- . дванной информации, выход которого соединен со входом вторОго устройстваотображения информации, а выходычерез устройства сбора дискретиой ианалоговой информации - а первымивыходами источников соответственнодискретной и аналоговой информации,вторые Выходы которых подключены кпервым входам группы устРОЙстВ дискретного управления и вторым входамгруппы регуляторов параметрон соотМнетстненно, содержит формировательоптимизирующих дополнений, устройство согласования дискретных программи Устройство Формирования программкоординированного управления, первый 49и второй входы которого соединены ссоответствующими выходами задающегоустройства координированного управления, третий и четвертый входы "с третьими выходами ястОчников сООт 4нетстненно дискретной и аналоговойинформации, первый выход - со нходомпервого устройства отображения информации-, второй выход " со входомустройства задания режимов, а третийвыход - с первым входом устройствасогласования дискретных программ,второй вход которого соединен с четвертым выходом источника дискретнойинформации, а выходы " со вторымивходами группы устройств дискретного управления, первый и второй входыформирователя оптимизирующих дополнений соответственно со вторым итретьим выходами устройства задания режимон, третий вход - с четвер- щтым выходом .источника аналоговойинформации, а выход - со вторым входом сумматора программ,Устройство формирования программкоординированного управления выпол нено в виде последовательно соединенных первого коммутатора дискретных сигналов, первого блока выбора программ и первого блока переключения программ, а также последовательно соединенны первого коммутатора аналоговых сигналов, первого входного регистра и выч слительного 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 регистров соответственно аналоговых сигналов, дискретных сигналов и отображения информации.Формирователь оптимизирующих дополнений выполнен 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.Устройство согласования дискретных программ выполнено в виде последовательно соединенных второго коммутатора дискретных сигналов, второго входного регистра, блока логики и выходного регистра и последовательна 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.На Фиг. 1 представлена система, Функциональная схема;на фиг. 2 - 4 схеьщ 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 координиронанного управления, первое устройство 3 отображения информации, устройство 4 задания режимов, Формирователь 5 основной программа, сумматор б программ, группы регуляторов 7 параметров, Формирователь 8 оптимизирующих дополнений, устройство 9 согласования дискретных программ, группу устройств 10 дискретного управления, устройства 11 и 12 сбора дискретной и аналоговой информации, устройство 13 формирования централизованной информации, второе устройство 14 отображения информации,источники 15 и 16 аналоговой идискретной инФормации н блок 17исполнительных органов.Устройство 2 формирования программ координированного управлениясодержит (Фиг,2) первые коммутаторы 18 и 19 дискретных и аналоговыхсигналов, первый блок 20 выборапрограмм, первый входной регистр 21,первый блок 22 программ, первыйблок 23 переключения программ, вычислительный блок 24, блок 25 временных выдержек, регистры 26, 27 и28 аналоговых сигналов, дискретныхсигналов и отображения информации;входы А, Р., А 3 и А и выходы ВУ 1 фВ и ВгФормирователь 8 оптимизирующихдополнений содержит (Фиг,3) блок29 дифференцирования, второй коммутатор 30 аналоговых сигналов, интегратор 31, блок 32 формированиянелинейных сигналов, первый блок 33памяти, сумматор 34 аналоговыхсигналоввходы С ,. С и С 3 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, второйблок 38 памяти, бло; 39 логики,второй блок 40 переключения программ,второй блок 41 программ, выходнойрегистр 42 и входы Е 1 и Е.При исправности зсех узлов системы ее функционирование происходитследующим образом (фиг.1).С помощью устройства 1 выбираетсярежим работы комплекса судовых ТССв целом. Аналоговые и дискретныесигналы задания из устройства 1поступают в устройство 2, где Формируются взаимно координированные программа управления отдельными ТС.Ана-.логовые сигналы задания для каждоговида ТС поступают в соответствующееему устройство 4, дискретные сигналы - в устройство 9. Отображение информации, необходимой для координированного управления, осуществляетсяустройством 3, в которое поступаютсигналы нз устройства 2. В устройстве 4 происходит размножение сигналов задания. Эти сигналы поступают.в формирователи 5 и 8, причем вформирователе 5 производится Формирование по упрощенным законам программ отдельным регуляторам, а вФормирователе 8 дополнений к упроценным законам, которые после сложения в сумматоре б с сигналами Формирователя 5 обеспечивают формирование оптимальных программ на регуляторы 7Для Формирования программ в уст"ройстве 2 и Формирователе 8, а такжедля работы регуляторов 7 в них поступают сигналы источников 15, Устройство 9 Формирует взаимно согласованные задания на реализацию дискретныхпрограмм управления отдельными агре-гатами в устройства 1 , в которых вырабатываются сигналы управленияотдельными органами блока 17. Дляформирования дискретных сигналов вустройствах 2, 9 и 10 в них поступаютсигналы источников 16. Сигналы источников 16 и 15 поступают также в1,устройства 11 и 12, которые осуществляют их программный ввод в устройство 13, Формирующее информационные сигналы в устройство 14Устройство 2 Формирования лрограваккоординированного управления (фиг.2)работает следукщиы образом,Дискретные сигналы задания иэ устройства 1 через коммутатор 18 поступают в блок 20, осуществляющий их20 дешиФрацию и выбор заданной программы. По сигналу блока 20 блок 23 осуществляет подключение к блоку 24 одного из блоков 22, содержащего заданную програмиу. Сигналы задания и25 сигналы от источника 16, требующиевычислительной обработки, черезкоммутаторы 18 и 19 поступают в регистр 21, откуда по программе онивводятся в блок 24.Зп Временные выдержки формируются вблоке 25 и по запросу, блока 24 вводят.ся в него. Сформировангые в блоке24 сигналы в зависимзсти от их типапоступают в один иэ регистров 26, 27нли 28.Формирователь 8 оптимизирующихдополнений (фиг.3) работает следующим образом.Аналоговые сигналы задания и сигналы от источника 15 в блоках 29 и4 ф 32 и интеграторе 31 соответственноподвергаются дифференцированию, нелинейному преобразованию и интегри-:рованию. Блок 33 по сигналам задания режимов Формирует в коммутатор, 30 сигналы, разрешающие прохождение необходиваас в данном режимесигналов от блоков 29 и 32 и интеграторе 31. В сумматоре 34 производится суммирование сигналов, проур шедших коммутатор 30, с коэффициентами, определяемыми блоком 33.Устройство 9 согласования дискретных программ (Фиг.4) работает следующим образом.Дискретные сигналы заданияи сигналы от источников 16 поступаютчерез коммутатор 35 в регистр 37,откуда они в зависимости от имеющегася признака поступают в блок 39для логическоГ обработки, либо в60 блок 36, осуществляющий выбор программы, соответствующей сигналузадания. Этот выбор осуществляетсяс учетом предшествующих значенийлогических переменных, хранящихся в65 блоке 38. Пг командам блока 36 бло 809212ком 40 осуществляется подключениек блоку 39 одного из выходов блока41 для реализации необходимой программы. Результаты обработки информации в блоке 39 поступают и регистр42 и далее на выход устройства 9.Система построена таким образоМ,что решение минимально необходимыхдля функционирования объекта задачподдержания параметров в допустимыхпределах и дискретного управленияагрегатами обеспечивается ограниченным числом узлов, а именно, уз,лами 4-7 и 10. Эти узлы являются1 наиболее простыми и надежными.Узлы 13,8,9 обеспечивают координацию управления различными составными частями объекта и оптимизациюпереходных процессов. Узлы 11-14обеспечивают операторов информациейо состоянии объекта, При выходе иэсроя любых узлов, кроме 4-7,10 система может обеспечить функционирование объекта, хотя с ухудшенным качеством. Б 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 работеостается минимальное число узлов,происходит следующим образом. Зада"ние значений регулируемых параметровустанавливается по видам ТС с помощьюблоков устройства 4. Формирователь5 формирует упрощенные законы регулирования, которые через сумматор бпоступают на регуляторы 7, которыеподдерживают заданные значения,Устройства 10 осуществляют дискретноеуправление отдельными агрегатами беэвзаимной координации режимов ихработы,таким образом, в системе возможнареализация сложных алгоритмов уп"равления и контроля, обеспечивающихкоординацию и оптимизацию режимовработы оборудования с.помощью уст"ройств 2,8,9 и других, снижаются аппаратурные и стоимостные затратыза счет принятого подхода к резервированию путем использования принеисправностях в системе только простейших устройств, работакщих такжеи при исправности систеьы.Формула изобретенияКомплексная 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 уст 5 5 20 25 30 35 40 45 56 55 60 ройств дискретного управления, связанных с блоко 1 исполнительных органов, и устройство 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 ивторой 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 реги- стран 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 выполнен10 809212 екаэ 4 Тираж 756 Подписное ВНИИП П "Патент",г.ужгород,ул,Проектная,4 ил 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 и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тйм, что устройство согласования дискретных программ выполнено в виде последовательно соединенных второго коммутатора дискретных сигналов, второго входного регистра, блока ;логики и выходного регистра и последовательно соединенных второго блока памяти, второго блока выбора программн второго блока переключения программ,второй вход которого соединен с выходом второго блока программ, а выходсо вторым входом блока логики, второйвыход которого соединен со входомвторого блока памяти, а второй выходвторого входного регистра связан совторым входом второго блока выборарежимов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРР 493769, кл. С 05 В .23/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССРВ 359863, кл, С 05 В 19/00, 1971