CN105425784B - 一种发动机控制软件的检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机控制软件的检查方法。针对目前发动机控制软件运行过程中无法实施对发动机进行实时性能检测的问题，提出一种检测方法。该发明可通过发动机控制软件运行过程中实时收集到的风扇转速、压气机温度、压力、风扇导叶位置输入信息的检测比对，快速发现发动机运行过程中存在的潜在性能隐患，并为发动机控制系统的方案设计、试验定型工作提供更有意义的证据信息。

Description

一种发动机控制软件的检查方法

技术领域

本发明涉及航空发动机控制系统检测技术领域。

背景技术

现有的基于形式化模型的软件可靠性分析技术研究成果有如下不足：1)实施难度高，不易于工程应用。许多基于形式化模型的软件可靠性分析技术需要对形式化建模方法例如Petri网，UPPAAL状态机模型等有着较为深入的理解，还需要对用于描述验证属性的形式化逻辑语言例如LTL，CTL等有了解。此外，为实现自动化动态验证，分析人员还需要编写复杂的验证程序或者借助于第三方工具。因此，基于形式化模型的软件可靠性建模与分析的实施难度都较高，不利于工程应用。2)分析的充分性无法保证。受制于形式化建模方法的适用范围和验证算法的实现难度，现有技术都只关注软件需求中的部分功能、性能等属性，例如某个特定的场景；并且一次只验证若干特别重要的属性或规则，例如某项功能的实时性属性或者是否存在资源调用冲突等。所以，形式化建模方法无法有效地保证软件可靠性分析的充分性，很多分析工作还是得依赖于人工检查的方式补充。3)没有充分体现可靠性分析的特征。目前，基于形式化模型的软件可靠性/安全性分析技术与形式化需求建模与分析技术在过程与方法上差别并不明显，只在所需验证的属性或规则上有所区别。基于形式化模型的软件可靠性/安全性分析技术更关注可靠/安全属性或规则，这并没有充分体现可靠性分析的本质特征，弱化了基于形式化模型的软件可靠性分析这门学科的地位和作用。实际上，基于形式化模型的软件可靠性分析技术的本质特征就是要充分蕴含软件可靠性分析的过程和思路，借助于需求模型和工具，可以实现一次完 整且充分的软件可靠性分析工作，而不是只验证分析其中的若干规则；4)未充分考虑发动机控制软件的运行特征。发动机控制软件通常具有外部接口繁多、功能间动态交互、软硬件交互频繁、运行场景多样等特征，导致其失效机理非常复杂，呈现出动态化、系统化、场景化等鲜明的特征。传统基于自然语言需求的可靠性分析工作对于这些复杂逻辑特征的考虑明显不足，存在显著的二义性、不规范性。

发明内容

发明的目的

为解决发动机控制软件无法实时对航空发动机系统进行性能监控，无法快速检测和定位发动机的性能隐患等问题，本发明提出一种针对发动机控制软件的检测方法，可通过对发动机控制软件的数据检测机制，实时检测并定位发动机的性能缺陷。

本发明的技术方案

具体提供一种发动机控制软件的检查方法，包含如下步骤：

步骤1：记录发动机控制软件运行特征信息

在基于嵌入式的VXWORKS操作系统的运行环境下，启动涡扇发动机控制软件；通过嵌入式VXWORKS操作系统的输入输出接口将发动机性能信息传输给涡扇发动机控制软件，所述发动机性能信息包括风扇转速值、风扇转速精度、风扇转速采集周期、压气机温度值、压气机温度精度、压气机温度采集周期、压力值、压力精度、压力采集周期、风扇导叶位置值、风扇导叶位置精度、风扇导叶位置采集周期；

记录软件运行过程中的功能处理逻辑信息；所述的功能处理逻辑信息包括 功能输入接口取值内容、功能输出接口取值内容、功能操作执行时序；

记录软件运行过程中的状态迁移逻辑信息；所述的状态迁移逻辑信息包括状态迁入过程、状态迁出过程、状态迁移时序；

步骤2：对发动机控制软件运行过程中的发动机性能信息、功能处理逻辑信息、状态迁移逻辑信息依照如下规则进行检查：

对风扇转速值进行检查，确认风扇转速值是否小于发动机风扇极限转速值；若风扇转速值小于发动机风扇极限转速值，则记录风扇转速值为正常；若风扇转速值大于等于发动机风扇极限转速值，则记录风扇转速值出现异常；

对风扇转速精度进行检查，确认风扇转速精度是否小于发动机风扇转速最小限定精度；若风扇转速精度小于发动机风扇转速最小限定精度，则记录风扇转速精度为正常；若风扇转速精度大于等于发动机风扇转速最小限定精度，则记录风扇转速精度出现异常；

对风扇转速周期进行检查，确认风扇转速周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若风扇转速周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若风扇转速周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对压气机温度值进行检查，确认压气机温度值是否小于发动机压气机极限温度值；若压气机温度值小于发动机压气机极限温度值，则记录压气机温度值为正常；若压气机温度值大于等于发动机压气机极限温度值，则记录压气机温度值出现异常；

对压气机温度精度进行检查，确认压气机温度精度是否小于发动机温度最小限定精度；若压气机温度精度小于发动机温度最小限定精度，则记录压气机温度精度为正常；若压气机温度精度大于等于发动机温度最小限定精度，则记 录压气机温度精度出现异常；

对压气机温度周期进行检查，确认压气机温度周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若压气机温度周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若压气机温度周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对压力值进行检查，确认压力值是否小于发动机压气极限值；若压力值小于发动机压气极限值，则记录压力值为正常；若压力值大于等于发动机压气极限值，则记录压力值出现异常；

对压力精度进行检查，确认压力精度是否小于发动机压力最小限定精度。若压力精度小于发动机压力最小限定精度，则记录压力精度为正常；若压力精度大于等于发动机压力最小限定精度，则记录压力精度出现异常；

对压力采集周期进行检查，确认压力采集周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若压力采集周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若压力采集周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对风扇导叶位置值进行检查，确认风扇导叶位置值是否小于发动机风扇导叶位置极限值；若风扇导叶位置值小于发动机风扇导叶位置极限值，则记录风扇导叶位置值为正常；若风扇导叶位置值大于等于发动机风扇导叶位置极限值，记录风扇导叶位置值出现异常；

对风扇导叶位置精度进行检查，确认风扇导叶位置精度是否小于发动机风扇导叶位置最小限定精度；若风扇导叶位置精度小于发动机风扇导叶位置最小限定精度，则记录风扇导叶位置精度为正常；若风扇导叶位置精度大于等于发动机风扇导叶位置最小限定精度，则记录风扇导叶位置精度出现异常；

对风扇导叶位置采集周期进行检查，确认风扇导叶位置采集周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若风扇导叶位置采集周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若风扇导叶位置采集周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对发动机控制功能输入接口取值内容进行检查，若发动机控制功能输入接口取值内容小于发动机限定输入接口取值，则记录发动机控制功能输入接口取值内容为正常；若发动机控制功能输入接口取值内容大于等于发动机限定输入接口取值，则记录发动机控制功能输入接口取值内容为异常；

对发动机控制功能输出接口取值内容进行检查，若发动机控制功能输出接口取值内容小于发动机限定输出接口取值，则记录发动机控制功能输出接口取值内容为正常；若发动机控制功能输出接口取值内容大于等于发动机限定输出接口取值，则记录发动机控制功能输出接口取值内容为异常；

对发动机控制功能操作执行时序进行检查，若发动机控制功能操作执行时序等于发动机执行时序，则记录发动机控制功能操作执行时序为正常；若发动机控制功能操作执行时序不等于发动机执行时序，则记录发动机控制功能操作执行时序为异常；

对发动机控制状态迁入过程进行检查，若发动机控制状态迁入过程符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁入过程正常；若发动机控制状态迁入过程不符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁入过程异常；

对发动机控制状态迁出过程进行检查，若发动机控制状态迁出过程符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁出过程正常；若发动机控制状态迁出过程不符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁出过程异常；

对发动机控制状态迁移时序进行检查，若发动机控制状态迁移时序符合发 动机状态时序，则记录发动机控制状态迁移时序正常；若发动机控制状态迁移时序不符合发动机状态时序，则记录发动机控制状态迁移异常；

步骤3：将上述检测过程中的所有异常值，转化为激励信号，通过VxWorks操作系统的串口输入调试器，再次施加于发动机系统。

有益效果

本发明针对发动机控制软件运行过程中收集到的发动机温度、发动机压力、发动机导叶位置以及发动机风扇转速值，制定一套专门的检查方法。可为发动机实时运行性能检测提供准确的验证依据，同时还可快速发现发动机运行过程中潜在的性能安全隐患，为发动机系统的方案设计、定型工作提供必要的证据信息。

具体实施方式

具体提供一种发动机控制软件的检查方法，包含如下步骤：

步骤1：记录发动机控制软件运行特征信息

在基于嵌入式的VXWORKS操作系统的运行环境下，启动涡扇发动机控制软件；通过嵌入式VXWORKS操作系统的输入输出接口将发动机性能信息传输给涡扇发动机控制软件，所述发动机性能信息包括风扇转速值、风扇转速精度、风扇转速采集周期、压气机温度值、压气机温度精度、压气机温度采集周期、压力值、压力精度、压力采集周期、风扇导叶位置值、风扇导叶位置精度、风扇导叶位置采集周期；

记录软件运行过程中的功能处理逻辑信息；所述的功能处理逻辑信息包括功能输入接口取值内容、功能输出接口取值内容、功能操作执行时序；

记录软件运行过程中的状态迁移逻辑信息；所述的状态迁移逻辑信息包括状态迁入过程、状态迁出过程、状态迁移时序；

步骤2：对发动机控制软件运行过程中的发动机性能信息、功能处理逻辑信息、状态迁移逻辑信息依照如下规则进行检查：

对风扇转速值进行检查，确认风扇转速值是否小于发动机风扇极限转速值；若风扇转速值小于发动机风扇极限转速值，则记录风扇转速值为正常；若风扇转速值大于等于发动机风扇极限转速值，则记录风扇转速值出现异常；

对风扇转速精度进行检查，确认风扇转速精度是否小于发动机风扇转速最小限定精度；若风扇转速精度小于发动机风扇转速最小限定精度，则记录风扇转速精度为正常；若风扇转速精度大于等于发动机风扇转速最小限定精度，则记录风扇转速精度出现异常；

对风扇转速周期进行检查，确认风扇转速周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若风扇转速周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若风扇转速周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对压气机温度值进行检查，确认压气机温度值是否小于发动机压气机极限温度值；若压气机温度值小于发动机压气机极限温度值，则记录压气机温度值为正常；若压气机温度值大于等于发动机压气机极限温度值，则记录压气机温度值出现异常；

对压气机温度精度进行检查，确认压气机温度精度是否小于发动机温度最小限定精度；若压气机温度精度小于发动机温度最小限定精度，则记录压气机温度精度为正常；若压气机温度精度大于等于发动机温度最小限定精度，则记录压气机温度精度出现异常；

对压气机温度周期进行检查，确认压气机温度周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若压气机温度周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若压气机温度周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对压力值进行检查，确认压力值是否小于发动机压气极限值；若压力值小于发动机压气极限值，则记录压力值为正常；若压力值大于等于发动机压气极限值，则记录压力值出现异常；

对压力精度进行检查，确认压力精度是否小于发动机压力最小限定精度。若压力精度小于发动机压力最小限定精度，则记录压力精度为正常；若压力精度大于等于发动机压力最小限定精度，则记录压力精度出现异常；

对压力采集周期进行检查，确认压力采集周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若压力采集周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若压力采集周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对风扇导叶位置值进行检查，确认风扇导叶位置值是否小于发动机风扇导叶位置极限值；若风扇导叶位置值小于发动机风扇导叶位置极限值，则记录风扇导叶位置值为正常；若风扇导叶位置值大于等于发动机风扇导叶位置极限值，记录风扇导叶位置值出现异常；

对风扇导叶位置精度进行检查，确认风扇导叶位置精度是否小于发动机风扇导叶位置最小限定精度；若风扇导叶位置精度小于发动机风扇导叶位置最小限定精度，则记录风扇导叶位置精度为正常；若风扇导叶位置精度大于等于发动机风扇导叶位置最小限定精度，则记录风扇导叶位置精度出现异常；

对风扇导叶位置采集周期进行检查，确认风扇导叶位置采集周期是否等于VXWORKS操作系统对发动机数据的采样周期；若风扇导叶位置采集周期等于 采样周期，则记录采样周期为正常；若风扇导叶位置采集周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对发动机控制功能输入接口取值内容进行检查，若发动机控制功能输入接口取值内容小于发动机限定输入接口取值，则记录发动机控制功能输入接口取值内容为正常；若发动机控制功能输入接口取值内容大于等于发动机限定输入接口取值，则记录发动机控制功能输入接口取值内容为异常；

对发动机控制功能输出接口取值内容进行检查，若发动机控制功能输出接口取值内容小于发动机限定输出接口取值，则记录发动机控制功能输出接口取值内容为正常；若发动机控制功能输出接口取值内容大于等于发动机限定输出接口取值，则记录发动机控制功能输出接口取值内容为异常；

对发动机控制功能操作执行时序进行检查，若发动机控制功能操作执行时序等于发动机执行时序，则记录发动机控制功能操作执行时序为正常；若发动机控制功能操作执行时序不等于发动机执行时序，则记录发动机控制功能操作执行时序为异常；

对发动机控制状态迁入过程进行检查，若发动机控制状态迁入过程符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁入过程正常；若发动机控制状态迁入过程不符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁入过程异常；

对发动机控制状态迁出过程进行检查，若发动机控制状态迁出过程符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁出过程正常；若发动机控制状态迁出过程不符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁出过程异常；

对发动机控制状态迁移时序进行检查，若发动机控制状态迁移时序符合发动机状态时序，则记录发动机控制状态迁移时序正常；若发动机控制状态迁移 时序不符合发动机状态时序，则记录发动机控制状态迁移异常；

步骤3：将上述检测过程中的所有异常值，转化为激励信号，通过VxWorks操作系统的串口输入调试器，再次施加于发动机系统。

Claims (1)

1.一种发动机控制软件的检查方法，其特征在于：包含如下步骤：

步骤1：记录发动机控制软件运行特征信息

在基于嵌入式的VxWorks操作系统的运行环境下，启动涡扇发动机控制软件；通过嵌入式VxWorks操作系统的输入输出接口将发动机性能信息传输给涡扇发动机控制软件，所述发动机性能信息包括风扇转速值、风扇转速精度、风扇转速采集周期、压气机温度值、压气机温度精度、压气机温度采集周期、压力值、压力精度、压力采集周期、风扇导叶位置值、风扇导叶位置精度、风扇导叶位置采集周期；

记录软件运行过程中的功能处理逻辑信息；所述的功能处理逻辑信息包括功能输入接口取值内容、功能输出接口取值内容、功能操作执行时序；

记录软件运行过程中的状态迁移逻辑信息；所述的状态迁移逻辑信息包括状态迁入过程、状态迁出过程、状态迁移时序；

步骤2：对发动机控制软件运行过程中的发动机性能信息、功能处理逻辑信息、状态迁移逻辑信息依照如下规则进行检查：

对风扇转速值进行检查，确认风扇转速值是否小于发动机风扇极限转速值；若风扇转速值小于发动机风扇极限转速值，则记录风扇转速值为正常；若风扇转速值大于等于发动机风扇极限转速值，则记录风扇转速值出现异常；

对风扇转速精度进行检查，确认风扇转速精度是否小于发动机风扇转速最小限定精度；若风扇转速精度小于发动机风扇转速最小限定精度，则记录风扇转速精度为正常；若风扇转速精度大于等于发动机风扇转速最小限定精度，则记录风扇转速精度出现异常；

对风扇转速周期进行检查，确认风扇转速周期是否等于VxWorks操作系统对发动机数据的采样周期；若风扇转速周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若风扇转速周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对压气机温度值进行检查，确认压气机温度值是否小于发动机压气机极限温度值；若压气机温度值小于发动机压气机极限温度值，则记录压气机温度值为正常；若压气机温度值大于等于发动机压气机极限温度值，则记录压气机温度值出现异常；

对压气机温度精度进行检查，确认压气机温度精度是否小于发动机温度最小限定精度；若压气机温度精度小于发动机温度最小限定精度，则记录压气机温度精度为正常；若压气机温度精度大于等于发动机温度最小限定精度，则记录压气机温度精度出现异常；

对压气机温度周期进行检查，确认压气机温度周期是否等于VxWorks操作系统对发动机数据的采样周期；若压气机温度周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若压气机温度周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对压力值进行检查，确认压力值是否小于发动机压气极限值；若压力值小于发动机压气极限值，则记录压力值为正常；若压力值大于等于发动机压气极限值，则记录压力值出现异常；

对压力精度进行检查，确认压力精度是否小于发动机压力最小限定精度；若压力精度小于发动机压力最小限定精度，则记录压力精度为正常；若压力精度大于等于发动机压力最小限定精度，则记录压力精度出现异常；

对压力采集周期进行检查，确认压力采集周期是否等于VxWorks操作系统对发动机数据的采样周期；若压力采集周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若压力采集周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对风扇导叶位置值进行检查，确认风扇导叶位置值是否小于发动机风扇导叶位置极限值；若风扇导叶位置值小于发动机风扇导叶位置极限值，则记录风扇导叶位置值为正常；若风扇导叶位置值大于等于发动机风扇导叶位置极限值，记录风扇导叶位置值出现异常；

对风扇导叶位置精度进行检查，确认风扇导叶位置精度是否小于发动机风扇导叶位置最小限定精度；若风扇导叶位置精度小于发动机风扇导叶位置最小限定精度，则记录风扇导叶位置精度为正常；若风扇导叶位置精度大于等于发动机风扇导叶位置最小限定精度，则记录风扇导叶位置精度出现异常；

对风扇导叶位置采集周期进行检查，确认风扇导叶位置采集周期是否等于VxWorks操作系统对发动机数据的采样周期；若风扇导叶位置采集周期等于采样周期，则记录采样周期为正常；若风扇导叶位置采集周期不等于采样周期，则记录采样周期为异常；

对发动机控制功能输入接口取值内容进行检查，若发动机控制功能输入接口取值内容小于发动机限定输入接口取值，则记录发动机控制功能输入接口取值内容为正常；若发动机控制功能输入接口取值内容大于等于发动机限定输入接口取值，则记录发动机控制功能输入接口取值内容为异常；

对发动机控制功能输出接口取值内容进行检查，若发动机控制功能输出接口取值内容小于发动机限定输出接口取值，则记录发动机控制功能输出接口取值内容为正常；若发动机控制功能输出接口取值内容大于等于发动机限定输出接口取值，则记录发动机控制功能输出接口取值内容为异常；

对发动机控制功能操作执行时序进行检查，若发动机控制功能操作执行时序等于发动机执行时序，则记录发动机控制功能操作执行时序为正常；若发动机控制功能操作执行时序不等于发动机执行时序，则记录发动机控制功能操作执行时序为异常；

对发动机控制状态迁入过程进行检查，若发动机控制状态迁入过程符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁入过程正常；若发动机控制状态迁入过程不符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁入过程异常；

对发动机控制状态迁出过程进行检查，若发动机控制状态迁出过程符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁出过程正常；若发动机控制状态迁出过程不符合发动机状态限定值，则记录发动机控制状态迁出过程异常；

对发动机控制状态迁移时序进行检查，若发动机控制状态迁移时序符合发动机状态时序，则记录发动机控制状态迁移时序正常；若发动机控制状态迁移时序不符合发动机状态时序，则记录发动机控制状态迁移异常；

步骤3：将上述检测过程中的所有异常值，转化为激励信号，通过VxWorks操作系统的串口输入调试器，再次施加于发动机系统。