Алгоритм мажоритарного выбора три из пяти

Рассмотрим алгоритм работы такого же блока, но для аналоговых сигналов. Как же здесь реализуется принцип максимального согласия. Возьмём тот же выбор 2 из 3-х. Если все три значения равны, то всё в норме, все три канала исправны. Если значения по двум каналам равны, то берётся их среднее за основной выход. Канал, значение которого отличается от двух других значений, считают отказавшим

Х1, Х2, Х3, Х4, Х5 – входные аналоговые сигналы,

Y – основной выход. Dalarm (А) – признак отказа канала или каналов. N – номер отказавшего канала или каналов.

Введём одно уточнение: будем учитывать погрешность измерительного канала при сравнении двух значений. Если пять датчиков измеряют одну и ту же физическую величину, то все равно чистого равенства между показаниями сигналов не будет. Допускается расхождение между показаниями датчиков в пределах погрешности каналов. Представим алгоритм в следующем виде:

Ситуация первая. Все значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≤e₁ |X₁-X₃|≤e₂ |X₁-X₄|≤e₃ |X₁-X₅|≤e₄

2) |X₂-X₃|≤e₅ |X₂-X₄|≤e₆ |X₂-X₅|≤e₇

3) |X₃-X₄|≤e₈ |X₃-X₅|≤e₉

4) |X₄-X₅|≤e₁₀

А=0. N=0. У=(x₁+x₂)/2.

А – признак отказа. N- номер отказавшего канала. Y- выход блока. Выдаются значения не отказавших каналов или их средние значения.

Допустим, обрыв произошёл по первому каналу. Распознавание происходит как по конечному значению, так и по резкому изменению значения параметра.

X₁ < 1.

II. Ситуация вторая. Первый канал отказал: X₁ < 1. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|≥e₂ |X₁-X₄|≥e₃ |X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|≤e₅ |X₂-X₄|≤e₆ |X₂-X₅|≤e₇

3) |X₃-X₄|≤e₈ |X₃-X₅|≤e₉

4) |X₄-X₅|≤e₁₀

А=1. N=1. У=(x₂+x₃)/2.

III. Ситуация третья. Второй канал отказал: X₂ < 1. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|≤e₂ |X₁-X₄|≤e₃ |X₁-X₅|≤e₄

2) |X₂-X₃|≥e₅ |X₂-X₄|≥e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3) |X₃-X₄|≤e₈ |X₃-X₅|≤e₉

4) |X₄-X₅|≤e₁₀

А=1. N=2. У=(x₃+x₄)/2 или У=(x₄+x₅)/2.

IV. Ситуация четвёртая. Третий канал отказал: X₃ < 1. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≤e₁ |X₁-X₃|≥e₂ |X₁-X₄|≤e₃ |X₁-X₅|≤e₄

2) |X₂-X₃|≥e₅ |X₂-X₄|≤e₆ |X₂-X₅|≤e₇

3) |X₃-X₄|≤e₈ |X₃-X₅|≤e₉

4) |X₄-X₅|≤e₁₀

А=1. N=3. У=(x₁+x₂)/2 или У=(x₄+x₅)/2.

V. Ситуация пятая. Четвёртый канал отказал: X₄ < 1. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≤e₁ |X₁-X₃|≤e₂ |X₁-X₄|≥e₃ |X₁-X₅|≤e₄

2) |X₂-X₃|≤e₅ |X₂-X₄|≥e₆ |X₂-X₅|≤e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈ |X₃-X₅|≤e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=4. У=(x₁+x₂)/2 или У=(x₃+x₅)/2.

VI. Ситуация шестая. Пятый канал отказал: X₅ < 1. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≤e₁ |X₁-X₃|≤e₂ |X₁-X₄|≥e₃ |X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|≤e₅ |X₂-X₄|≥e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈ |X₃-X₅|≥e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=5. У=(x₁+x₂)/2 или У=(x₃+x₄)/2.

VII. Ситуация седьмая.

Отказали 1-й и 2-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≤e₁ |X₁-X₃|≥e₂ |X₁-X₄|≥e₃ |X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|≥e₅ |X₂-X₄|≥e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3) |X₃-X₄|≤e₈ |X₃-X₅|≤e₉

4) |X₄-X₅|≤e₁₀

А=1. N=1 и 2. У=(x₃+x₄)/2 или У=(x₄+x₅)/2.

VIII. Ситуация восьмая.

Отказали 1-й и 3-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|£e₂ |X₁-X₄|≥e₃ |X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|£e₅ |X₂-X₄|£e₆ |X₂-X₅|£e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈ |X₃-X₅|≥e₉

4) |X₄-X₅|≤e₁₀

А=1. N=1 и 3. У=(x₂+x₄)/2 или У=(x₄+x₅)/2.

IX. Ситуация девятая.

Отказали 1-й и 4-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|≥e₂ |X₁-X₄|£e₃ |X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|£e₅ |X₂-X₄|£e₆ |X₂-X₅|£e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈|X₃-X₅|£e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=1 и 4. У=(x₂+x₅)/2 или У=(x₃+x₅)/2.

X. Ситуация десятая.

Отказали 1-й и 5-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|≥e₂ |X₁-X₄|≥e₃ |X₁-X₅|£e₄

2) |X₂-X₃|£e₅ |X₂-X₄|£e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3)|X₃-X₄|£e₈|X₃-X₅|≥e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=1 и 5. У=(x₂+x₃)/2 или У=(x₃+x₄)/2.

XI. Ситуация oодиннадцатая.

Отказали 2-й и 3-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|≥e₂|X₁-X₄|£e₃|X₁-X₅|£e₄

2) |X₂-X₃|£e₅ |X₂-X₄|≥e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈ |X₃-X₅|≥e₉

4) |X₄-X₅|£e₁₀

А=1. N=2 и 3. У=(x₁+x₄)/2 или У=(x₄+x₅)/2.

XII. Ситуация двенадцатая.

Отказали 2-й и 4-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|£e₂|X₁-X₄|≥e₃|X₁-X₅|£e₄

2) |X₂-X₃|≥e₅ |X₂-X₄|£e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈|X₃-X₅|£e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=2 и 4. У=(x₁+x₃)/2 или У=(x₁+x₅)/2.

XIII. Ситуация тринадцатая.

Отказали 2-й и 5-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|≥e₁ |X₁-X₃|£e₂|X₁-X₄|£e₃|X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|≥e₅ |X₂-X₄|≥e₆ |X₂-X₅|£e₇

3)|X₃-X₄|£e₈|X₃-X₅|≥e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=2 и 5. У=(x₁+x₃)/2 или У=(x₁+x₄)/2.

XIV. Ситуация четырнадцатая.

Отказали 3-й и 4-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|£e₁ |X₁-X₃|≥e₂ |X₁-X₄|≥e₃|X₁-X₅|£e₄

2) |X₂-X₃|≥e₅ |X₂-X₄|≥e₆ |X₂-X₅|£e₇

3) |X₃-X₄|£e₈ |X₃-X₅|≥e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=3 и 4. У=(x₁+x₂)/2 или У=(x₁+x₅)/2.

XV. Ситуация пятнадцатая.

Отказали 3-й и 5-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|£e₁ |X₁-X₃|≥e₂|X₁-X₄|£e₃|X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|≥e₅ |X₂-X₄|£e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈ |X₃-X₅|≤e₉

4) |X₄-X₅|≥e₁₀

А=1. N=3 и 5. У=(x₁+x₂)/2 или У=(x₁+x₄)/2.

XVI. Ситуация шестнадцатая.

Отказали 4-й и 5-й каналы. Остальные значения параметров e-близки.

1) |X₁-X₂|£e₁ |X₁-X₃|£e₂|X₁-X₄|≥e₃|X₁-X₅|≥e₄

2) |X₂-X₃|£e₅ |X₂-X₄|£e₆ |X₂-X₅|≥e₇

3) |X₃-X₄|≥e₈ |X₃-X₅|≥e₉

4) |X₄-X₅|£e₁₀

А=1. N=4 и 5. У=(x₁+x₂)/2 или У=(x₁+x₃)/2.

Программа

Программа на рис. 21 реализует классический алгоритм мажоритарного выбора три из пяти. В нашем случае пять датчиков измеряют одну и ту же величину, например, температуру. В нормальном (исправном состоянии) режиме все пять каналов работают и показывают примерно одинаковое значение. Имитировать вручную в лаборатории синхронное изменение по пяти каналам практически невозможно. Поэтому в программе использован следующий приём: значение с первого канала распараллелено на все остальные четыре канала. Вначале все шесть потенциометров должны быть в исходном положении (нулевом). Сигнал с первого потенциометра, как было уже отмечено, предназначен для имитирования изменения параметров по всем пяти каналам. Сигнал со второго потенциометра используется в качестве смещения сигнала по первому каналу, сигнал с третьего – для смещения сигнала второго канала и т.д. Т.е. мы можем имитировать (задавать) систематическую погрешность по каждому из пяти каналов. По каждому каналу, со второго по пятый канал, предусмотрена возможность имитации обрыва измерительной линии. Обрыв измерительной линии осуществляют с помощью дискретных сигналов, подаваемых с имитатора. При включённых пяти тумблерах значения пяти сигналов поступают в программу мажоритарного выбора 3 из 5-ти. Например, для имитации обрыва по первому каналу, достаточно отключить первый тумблер (дискретный сигнал равен «0»)(см. алгоблок 11). В этом случае по первому каналу в программу поступит значение ноль. Если отключить второй тумблер, то имитируется обрыв по второму каналу. Следует помнить, что, используя для обрыва измерительной линии тумблер имитатора «Обрыв первого канала», в нашем случае (для нашего алгоритма) обрыв произойдёт по всем пяти каналам.

На рис. 21 программа реализована без защит по аналоговым каналам! Реальный алгоритм должен иметь защиты по всем каналам!

Хочется ещё раз напомнить студентам, что приводимые программы не следует воспринимать, как догму. В учебном пособии приводится один из вариантов программной реализации алгоритма мажоритарного выбора 3 из 5-ти. Например, в качестве сигнала ОУ можно использовать не сигнал с первого потенциометра, а математическую модель ОУ с запаздыванием. В этом случае надо продумать, чтобы сигнал на выходе модели изменялся плавно и мог принимать различные значения в установившемся состоянии. Можно в качестве модели использовать сигнал с генератора треугольных импульсов[69, 70]. При этом должна быть предусмотрена возможность останова генератора, т.е. «замораживания» выходного сигнала, возможность ручного изменения сигнала. Модель можно реализовать в этом же контроллере, или в другом, или на верхнем уровне (на ПЭВМ), где возможности наблюдения за изменением входных параметром и реакцией программы значительно шире. Как видим, вариантов реализации алгоритма много. Каждый новый вариант должен быть не хуже предложенного: иметь дополнительные функции, быть более удобным при исследовании алгоритма и проверке программы.

Рис. 21 Программа мажоритарного выбора 3 из 5

5.2. Конфигурационная таблица

Редактор схем контроллера Ремиконт Р-130.

Имя схемы: major352.rem

Дата создания отчета: 28/11/2010

С И С Т Е М Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы:

Системный номер контроллера: 2

Модель контроллера: Регулирующая

Комплектность УСО группы А: 8 ан.вх. и 2 ан.вых.(1)

Комплектность УСО группы Б: 8 д.вх. и 8 д.вых.(5)

Временной диапазон контроллера: Младший(Сек/Мин)

Время цикла: 0.2 сек.

Режим интерфейса: Командный

Ресурс ОЗУ1: 1905 байт

Ресурс ОЗУ2: 1476 байт

Минимальное время цикла: 0.2 сек

А Л Г О Р И Т М Ы И К О Н Ф И Г У Р А Ц И Я :

Таблица 10

Наши рекомендации

Алгоритм выбора раундового ключа

Алгоритм выбора адаптированной молочной смеси

Алгоритм простого блока мажоритарного выбора два из трёх

Программа простого блока мажоритарного выбора

Алгоритм выбора темы контрольной работы

Алгоритм выбора многофункциональных критериев

Процедура (алгоритм) выбора поставщика

Алгоритм выбора системы складирования, критерии выбора

Алгоритм выбора темы задания студентами

Алгоритм выбора темы контрольной работы

← Предыдущая страница | Следующая страница →

Ал.б.	Алгоритм	Мод	Вход	Тип	Значение	Источник
			N Имя			Ал.б./Выход
	ОКО(01)
			1 Xздн			21/ 1(X1)
			2 Xвх			22/ 1(X2)
			3 W0
			4 W100
			5 Xerr			23/ 1(X3)
			6 Xруч
			7 Xвр			24/ 1(X4)
			8 Z			25/ 1(X5)
			9 Nz
			10 Nок
	ОКО(01)
			1 Xздн			50/ 1(Y)
			2 Xвх			21/ 1(X1)
			3 W0
			4 W100
			5 Xerr			22/ 1(X2)
			6 Xруч
			7 Xвр			23/ 1(X3)
			8 Z			24/ 1(X4)
			9 Nz
			10 Nок
	ОКО(01)
			1 Xздн			50/ 1(Y)
			2 Xвх			25/ 1(X5)
			3 W0
			4 W100
			5 Xerr
			6 Xруч
			7 Xвр
			8 Z			50/ 2(N)
			9 Nz
			10 Nок
	ВАА(07)
			1 Xc1
			2 Km1
			3 Xc2
			4 Km2
			5 Xc3
			6 Km3
			7 Xc4
			8 Km4
			9 Xc5
			10 Km5
	ВДБ(10)
	МСШ(55)
			1 X1			5/ 1(Y1)
			2 Kм1
			3 X2			5/ 2(Y2)
			4 Kм2
			5 X3			5/ 3(Y3)
			6 Kм3
			7 X4			5/ 4(Y4)
			8 Kм4
			9 X5			5/ 5(Y5)
			10 Kм5
			11 X6			5/ 6(Y6)
			12 Kм6
			13 X7			5/ 7(Y7)
			14 Kм7
			15 X8			5/ 8(Y8)
			16 Kм8
	ИЛИ(72)
			1 C11			6/ 1(D1)
			2 С21
			3 C12			6/ 2(D2)
			4 С22
			5 C13			6/ 3(D3)
			6 С23
			7 C14			6/ 4(D4)
			8 С24
			9 C15			6/ 5(D5)
			10 С25
			11 C16			6/ 6(D6)
			12 С26
			13 C17			6/ 7(D7)
			14 С27
			15 C18			6/ 8(D8)
			16 С28
	ПЕР(57)
			1 X1			7/ 1(X)
			2 C1			8/ 1(D1)
			3 X2
			4 C2		инверсия	8/ 1(D1)
	ПЕР(57)
			1 X1			7/ 1(X)
			2 C1			8/ 2(D2)
			3 X2
			4 C2		инверсия	8/ 2(D2)
	ПЕР(57)
			1 X1			7/ 1(X)
			2 C1			8/ 3(D3)
			3 X2
			4 C2		инверсия	8/ 3(D3)
	ПЕР(57)
			1 X1			7/ 1(X)
			2 C1			8/ 4(D4)
			3 X2
			4 C2		инверсия	8/ 4(D4)
	ПЕР(57)
			1 X1			7/ 1(X)
			2 C1			8/ 5(D5)
			3 X2
			4 C2		инверсия	8/ 5(D5)
	СМА(43)
			1 Xo			7/ 2(Y2)
			2 X1			11/ 1(Y)
			3 Kм1
	СМА(43)
			1 Xo			7/ 3(Y3)
			2 X2			12/ 1(Y)
			3 Kм1
	СМА(43)
			1 Xo			7/ 4(Y4)
			2 X3			13/ 1(Y)
			3 Kм1
	СМА(43)
			1 Xo			7/ 5(Y5)
			2 X4			14/ 1(Y)
			3 Kм1
	СМА(43)
			1 Xo			7/ 6(Y6)
			2 X5			15/ 1(Y)
			3 Kм1
	СМА(43)
			1 Xo
			2 X1			21/ 1(X1)
			3 Kм1		0.5
			4 X2			22/ 1(X2)
			5 Kм2		0.5
	СМА(43)
			1 Xo
			2 X1			22/ 1(X2)
			3 Kм1		0.5
			4 X2			23/ 1(X3)
			5 Kм2		0.5
	СМА(43)
			1 Xo
			2 X1			21/ 1(X1)
			3 Kм1		0.5
			4 X2			23/ 1(X3)
			5 Kм2		0.5
	СМА(43)
			1 Xo
			2 X1			24/ 1(X4)
			3 Kм1		0.5
			4 X2			25/ 1(X5)
			5 Kм2		0.5
	СМА(43)
			1 Xo
			2 X1			23/ 1(X3)
			3 Kм1		0.5
			4 X2			25/ 1(X5)
			5 Kм2		0.5
	НОР(60)
			1 X11			21/ 1(X1)
			2 X21			22/ 1(X2)
			3 Xб1
			4 Xм1		-3
			5 Xd1
			6 X12			21/ 1(X1)
			7 X22			23/ 1(X3)
			8 Xб2
			9 Xм2		-3
			10 Xd2
			11 X13			21/ 1(X1)
			12 X23			24/ 1(X4)
			13 Xб3
			14 Xм3		-3
			15 Xd3
			16 X14			21/ 1(X1)
			17 X24			25/ 1(X5)
			18 Xб4
			19 Xм4		-3
			20 Xd4
			21 X15			22/ 1(X2)
			22 X25			23/ 1(X3)
			23 Xб5
			24 Xм5		-3
			25 Xd5
			26 X16			22/ 1(X2)
			27 X26			24/ 1(X4)
			28 Xб6
			29 Xм6		-3
			30 Xd6
			31 X17			22/ 1(X2)
			32 X27			25/ 1(X5)
			33 Xб7
			34 Xм7		-3
			35 Xd7
			36 X18			23/ 1(X3)
			37 X28			24/ 1(X4)
			38 Xб8
			39 Xм8		-3
			40 Xd8
			41 X19			23/ 1(X3)
			42 X29			25/ 1(X5)
			43 Xб9
			44 Xм9		-3
			45 Xd9
			46 X110			24/ 1(X4)
			47 X210			25/ 1(X5)
			48 Xб10
			49 Xм10		-3
			50 Xd10
	ИЛИ(72)
			1 C11			31/ 1(D11)
			2 С21			31/ 2(D21)
			3 C12			31/ 3(D12)
			4 С22			31/ 4(D22)
			5 C13			31/ 5(D13)
			6 С23			31/ 6(D23)
			7 C14			31/ 7(D14)
			8 С24			31/ 8(D24)
			9 C15			31/ 9(D15)
			10 С25			31/10(D25)
			11 C16			31/11(D16)
			12 С26			31/12(D26)
			13 C17			31/13(D17)
			14 С27			31/14(D27)
			15 C18			31/15(D18)
			16 С28			31/16(D28)
			17 C19			31/17(D19)
			18 С29			31/18(D29)
			19 C110			31/19(D110)
			20 С210			31/20(D210)
			21 C111
			22 С211
	МНИ(71)
			1 C1		инверсия	32/ 1(D1)
			2 C2		инверсия	32/ 2(D2)
			3 C3		инверсия	32/ 3(D3)
			4 C4		инверсия	32/ 4(D4)
			5 C5		инверсия	32/ 5(D5)
			6 C6		инверсия	32/ 6(D6)
			7 C7		инверсия	32/ 7(D7)
			8 C8		инверсия	32/ 8(D8)
			9 C9		инверсия	32/ 9(D9)
			10 C10		инверсия	32/10(D10)
	МНИ(71)
			1 C1			32/ 1(D1)
			2 C2			32/ 2(D2)
			3 C3			32/ 3(D3)
			4 C4			32/ 4(D4)
			5 C5		инверсия	32/ 5(D5)
			6 C6		инверсия	32/ 6(D6)
			7 C7		инверсия	32/ 7(D7)
			8 C8		инверсия	32/ 8(D8)
			9 C9		инверсия	32/ 9(D9)
			10 C10		инверсия	32/10(D10)
	МНИ(71)
			1 C1			32/ 1(D1)
			2 C2		инверсия	32/ 2(D2)
			3 C3		инверсия	32/ 3(D3)
			4 C4		инверсия	32/ 4(D4)
			5 C5			32/ 5(D5)
			6 C6			32/ 6(D6)
			7 C7			32/ 7(D7)
			8 C8		инверсия	32/ 8(D8)
			9 C9		инверсия	32/ 9(D9)
			10 C10		инверсия	32/10(D10)
	МНИ(71)
			1 C1		инверсия	32/ 1(D1)
			2 C2			32/ 2(D2)
			3 C3		инверсия	32/ 3(D3)
			4 C4		инверсия	32/ 4(D4)
			5 C5			32/ 5(D5)
			6 C6		инверсия	32/ 6(D6)
			7 C7		инверсия	32/ 7(D7)
			8 C8			32/ 8(D8)
			9 C9			32/ 9(D9)
			10 C10		инверсия	32/10(D10)
	МНИ(71)
			1 C1		инверсия	32/ 1(D1)
			2 C2		инверсия	32/ 2(D2)
			3 C3			32/ 3(D3)
			4 C4		инверсия	32/ 4(D4)
			5 C5		инверсия	32/ 5(D5)
			6 C6			32/ 6(D6)
			7 C7		инверсия	32/ 7(D7)
			8 C8			32/ 8(D8)
			9 C9		инверсия	32/ 9(D9)
			10 C10			32/10(D10)
	МНИ(71)
			1 C1		инверсия	32/ 1(D1)
			2 C2		инверсия	32/ 2(D2)
			3 C3