一种模拟指令淡化电路及指令淡化方法与流程

本发明属于电子工程，尤其涉及一种模拟指令淡化电路及指令淡化方法。

背景技术：

1、由于航空机载设备对于可靠性、安全性有着很高要求，所以在伺服控制系统中往往会设计多种控制方案，这些控制方案互为备份。在一种控制方案由于硬件或者软件故障导致控制失效后，可以切换到备份控制方案，从而很大的提升伺服控制系统的可靠性和安全性。

2、当伺服控制系统从主控制方案切换到备份控制方案时，主控制方案当前控制指令在多数情况下会与备份控制方案所计算出的初始控制指令不同，这就会导致切换的瞬间，伺服控制系统会收到一个不可控的阶跃指令，对系统产生冲击，严重时会导致系统失控。

3、因此，本申请提出一种模拟指令淡化电路来解决上述问题，消除指令切换时对控制系统造成的冲击。

技术实现思路

1、本发明的目的：提供一种可调性高、运行可靠、体积小、成本低的机载设备模拟指令淡化电路及指令淡化方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种模拟指令淡化电路，包括指令淡化模块、指令切换模块及位置传感器模块；位置传感器模块用于实时采集被控对象的位置，指令切换模块的第一输入端与指令输入1连接；指令切换模块的第二输入端与指令淡化模块的输出端连接；指令淡化模块的第三输入端用于接收指令切换信号trace＿en，指令切换模块的输出端与被控对象的输入端连接；指令淡化模块的第一输入端与指令输入2连接；指令淡化模块的第二输入端与位置传感器的输出端连接，指令淡化模块用于根据被控对象的实时位置调节指令淡化模块的输出，在指令切换时从当前位置渐变到需要切换到的位置。

4、进一步地，指令切换模块为一个2选1的开关，同时接入两种控制方式的模拟指令输入，在两种控制方式中选择一种，并把控制指令输入到被控对象；控制方式1产生的模拟指令直接接入，控制方式2产生的模拟指令在淡化模块处理后再接入，当控制方式1发生故障时，系统切换到控制方式2。

5、进一步地，被控对象收到指令后会产生相应的位移，通过被控对象上的位置传感器，对被控对象的位置进行采集，并传回淡化模块。

6、进一步地，指令淡化模块同时接收控制方式2产生的模拟指令和当前被控对象的位置，通过处理使指令切换前，淡化模块输出与被控对象位置保持一致，指令切换的瞬间，淡化模块输出从被控对象位置逐渐向控制方式2产生的模拟指令靠近，使指令变得平滑，从而避免了切换控制方式的瞬间给被控对象一个阶跃指令，给伺服系统带来冲击。

7、进一步地，淡化模块包括电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10和r11，电容c1，运算放大器n1，模拟开关n2，其中：

8、电阻r1一端用于接收指令输入，另一端连在运放n1的9脚上；电阻r2一端连在运放n1的9脚上，另一端连在运放n1的8脚上，同时作为指令输出；电阻r3一端连在运放n1的9脚上，另一端连在模拟开关n2的10脚上，同时连在运放n1的14脚上；电阻r4一端连在运放n1的10脚上，另一端连在agnd上；电阻r5一端连在运放n1的8脚上，另一端连在运放n1的6脚上；电阻r6一端连在运放n1的6脚上，另一端连在运放n1的7脚上，同时连在模拟开关n2的3脚上；电阻r7一端连在运放n1的6脚上，另一端与位置传感器的输出连接用于接收被控对象的位置信号；电阻r8一端连在运放n1的5脚上，另一端连在agnd上；电阻r8一端连在运放n1的13脚上，另一端连在模拟开关n2的2脚和5脚上；电阻r10一端连在运放n1的12脚上，另一端连在agnd上；电阻r11一端连在运放n1的13脚上，另一端连在模拟开关n2的11脚和12脚上；电容c1一端连在运放n1的13脚上，另一端连在运放n1的14脚上；+15v电源连在运放n1的4脚和模拟开关n2的14脚上；－15v电源连在运放n1的11脚和模拟开关n2的8脚上；agnd连在模拟开关n2的4脚和13脚；指令切换信号trace＿en输入到模拟开关n2的6脚和9脚，其中，n1的4脚为电源正端，11脚为电源负端，5脚为2通道同向输入端，6脚为2通道反向输入端，7脚为2通道输出端，9脚为3通道反向输入端，10脚为3通道正向输入端，8脚为3通道输出端，12脚为4通道同向输入端，13脚为4通道反向输入端，14脚为4通道输出端；n2的2脚为3通道输入，3脚为3通道输出，4脚为1通道输出，5脚为1通道输入，6脚为第一控制输入端，7脚为接地端，8脚为负电源端，9脚为第二控制输入端，10脚为2通道输入端，11脚为2通道输出端，12脚为4通道输处端，13为4通道输入端，14脚为正电源端。

9、进一步地，运算放大器n1为op400。

10、进一步地，模拟开关n2为hi－303。

11、一种模拟指令淡化方法，所述方法借助上述的的指令淡化电路执行，所述方法包括：

12、指令切换信号trace＿en在控制方式1时为低电平，此时模拟开关n2的3脚与2脚接通，12脚与13脚接通，电路工作在跟随状态，指令输出与被控对象的位置信号保持一致；

13、指令切换信号trace＿en在切换到控制方式2的瞬间转换为高电平，此时模拟开关n2的4脚与5脚接通，11脚与10脚接通，电路工作在淡化状态，指令输出从被控对象的位置信号向指令输入平滑靠近，实现淡化功能。

14、本发明的有益效果：

15、1.本发明提出的模拟指令淡化电路为伺服控制系统中多种控制方案的切换提供了可靠、安全的解决方案。2.本发明提出的模拟指令淡化电路设计方案结构适应性强、参数可调性高，只需调整电路参数，即可满足其它对淡化时间有特殊需求的场合。3.本发明提出的电源时序管理电路设计采用运算放大器、模拟开关、电阻、电容等基本分立元器件，电路结构简单、器件选型灵活，可节省设计资源、降低设计成本。

技术特征：

1.一种模拟指令淡化电路，其特征在于，包括指令淡化模块、指令切换模块及位置传感器模块；位置传感器模块用于实时采集被控对象的位置，指令切换模块的第一输入端与指令输入1连接；指令切换模块的第二输入端与指令淡化模块的输出端连接；指令淡化模块的第三输入端用于接收指令切换信号trace＿en，指令切换模块的输出端与被控对象的输入端连接；指令淡化模块的第一输入端与指令输入2连接；指令淡化模块的第二输入端与位置传感器的输出端连接，指令淡化模块用于根据被控对象的实时位置调节指令淡化模块的输出，在指令切换时从当前位置渐变到需要切换到的位置。

2.根据权利要求1所述的模拟指令淡化电路，其特征在于，指令切换模块为一个2选1的开关，同时接入两种控制方式的模拟指令输入，在两种控制方式中选择一种，并把控制指令输入到被控对象；控制方式1产生的模拟指令直接接入，控制方式2产生的模拟指令在淡化模块处理后再接入，当控制方式1发生故障时，系统切换到控制方式2。

3.根据权利要求1所述的模拟指令淡化电路，其特征在于，被控对象收到指令后会产生相应的位移，通过被控对象上的位置传感器，对被控对象的位置进行采集，并传回淡化模块。

4.根据权利要求1所述的模拟指令淡化电路，其特征在于，指令淡化模块同时接收控制方式2产生的模拟指令和当前被控对象的位置，通过处理使指令切换前，淡化模块输出与被控对象位置保持一致，指令切换的瞬间，淡化模块输出从被控对象位置逐渐向控制方式2产生的模拟指令靠近，使指令变得平滑，从而避免了切换控制方式的瞬间给被控对象一个阶跃指令，给伺服系统带来冲击。

5.根据权利要求4所述的模拟指令淡化电路，其特征在于，淡化模块包括电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10和r11，电容c1，运算放大器n1，模拟开关n2，其中：

6.根据权利要求5所述的模拟指令淡化电路，其特征在于，运算放大器n1为op400。

7.根据权利要求5所述的模拟指令淡化电路，其特征在于，模拟开关n2为hi－303。

8.一种模拟指令淡化方法，其特征在于，所述方法借助权利要求1－7中任一项所述的指令淡化电路执行，所述方法包括：

技术总结本发明属于电子工程技术领域，公开了一种模拟指令淡化电路，包括指令淡化模块、指令切换模块及位置传感器模块；位置传感器模块用于实时采集被控对象的位置，指令切换模块的第一输入端与指令输入1连接；指令切换模块的第二输入端与指令淡化模块的输出端连接；指令淡化模块的第三输入端用于接收指令切换信号，指令切换模块的输出端与被控对象的输入端连接；指令淡化模块的第一输入端与指令输入2连接；指令淡化模块的第二输入端与位置传感器的输出端连接，指令淡化模块用于根据被控对象的实时位置调节指令淡化模块的输出，在指令切换时从当前位置渐变到需要切换到的位置。技术研发人员：万宏舸受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18