[发明专利]一种三余度模拟信号硬件表决电路

说明书

技术领域

本发明属于电传飞行控制系统技术领域，特别是涉及一种三余度模拟信号硬件表决电路。

背景技术

电传飞行控制系统均采用余度技术来提高自身的可靠性，电传系统的余度综合技术也是多种多样，目前电传飞行控制系统常用的余度信号综合技术主要由以下几种：

方法一：利用控制器采集模拟余度信号，通过软件算法对信号进行表决后输出表决值；方法二：利用在线监控技术对多余度部件（如控制器进行在线监控），当发现故障时通过附加硬件，一般为继电器电路切断故障通道的输出并转换到正常通道输出；方法三：通过双通道控制两余度执行机构的输出，执行机构输出的机械行程通过机械方式来综合，当一通道电气系统故障时，控制效能降级；方法四：对多台控制器的控制信号在作动器中通过磁通综合的方式来实现，常见的有三余度及四余度磁通综合，在多数信号正常的情况下，此法能够实现对作动器的控制；方法五：权限分配，不同的控制器控制到不同舵面的作动器，当某通道失效时，仅丧失对对应舵面的控制。

上述方法分别具有以下优缺点：第一种方法应用广、表决算法更改灵活，但电路复杂度高、设计成本高、周期长，且工作环境要求高；方法二实现简单，但要附加大量的继电器电路且需要软硬件监控部件的支持，制约表决切换可靠性的提高；方法三一般应用在双双余度系统中，但需要机械信号的综合技术作为支持；方法四一般以特殊定制的作动器为基础，为DDA作动器，应用受限度高；第五种方法表现为余度降级快，系统可靠性低，系统余度瓶颈大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种设计周期短、设计成本低且可靠性高的三余度模拟信号表决的纯硬件电路，以解决在余度系统中的三余度信号输出的综合问题。

本发明的技术方案是：一种三余度模拟信号硬件表决电路，主要包括一片具有高增益的四运算放大器芯片及若干电阻；三余度输入信号分别为S1、S2、S3，输入信号S1、S2、S3分别连接运算放大器U1、U2、U3的输入1端，运算放大器U1、U2、U3的输出3端分别连接电阻R1、R2、R3的输入1端，电阻R1，R2，R3输入2端连接后与运算放大器U4的输入1端及电阻R5的输入1端相连，电阻R5输入2端连接运算放大器U4的输出3端，同时连接到运算放大器U1、U2、U3的输入2端，电阻R4输入1端连接运算放大器U4的输入2端，电阻R4的输入2端接地，运算放大器U4的输出3端作为最终输出信号。

本发明的有益效果是：本发明电路简单实用、生产成本低、电路可靠、信号选择表决无滞后、设计调试方便，能够比较容易解决控制系统三余度驱动信号的综合问题，实现了控制器到执行部件的交叉余度表决，能够简化控制器设计，从而提高整个系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明三余度模拟信号硬件表决电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

一种三余度模拟信号硬件表决电路，主要包括一片具有高增益的四运算放大器芯片及若干电阻；三余度输入信号分别为S1、S2、S3，输入信号S1、S2、S3分别连接运算放大器U1、U2、U3的输入1端，运算放大器U1、U2、U3的输出3端分别连接电阻R1、R2、R3的输入1端，电阻R1，R2，R3输入2端连接后与运算放大器U4的输入1端及电阻R5的输入1端相连，电阻R5输入2端连接运算放大器U4的输出3端，同时连接到运算放大器U1、U2、U3的输入2端，电阻R4输入1端连接运算放大器U4的输入2端，电阻R4的输入2端接地，运算放大器U4的输出3端作为最终输出信号。

飞行控制系统中模拟信号三余度信号选择器普遍设计为中值选择器，本发明利用纯硬件电路实现了三余度模拟信号的中值选择。

本发明电路工作原理：三余度模拟信号表决使用高增益的运算放大器在一个反馈类型的电路选择三值的中值作为正确输出，如图1所示。最小输入信号具有足够大的误差使得高增益的运放饱和，同时最大信号使高增益运放反方向饱和，这样便使两个信号作用抵消，中值信号便被选择输出。

本发明电路可应用到三余度模拟信号的采集、三余度驱动信号的综合，其信号综合速度高，通用性强，设计成本低，结构简单、体积小且可靠性高。