CN112383027A - 一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法 - Google Patents
一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112383027A CN112383027A CN202011214806.2A CN202011214806A CN112383027A CN 112383027 A CN112383027 A CN 112383027A CN 202011214806 A CN202011214806 A CN 202011214806A CN 112383027 A CN112383027 A CN 112383027A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fault
- type
- faults
- state machine
- upper computer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
Landscapes
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Abstract
本申请提供一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法，所述方法包括：电机系统初始上电后，进入上电BIT模式下，执行上电BIT检测，判断故障类型，所述故障包括I类故障、II类故障和III类故障；当故障类型为I类故障时，状态机切换到失效保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当重新上下电时，电机系统恢复正常；当故障类型为II类故障时，状态机切换到安全保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当接收到上位机故障清除指令时，电机系统恢复正常；当故障类型为III类故障时，仅向上位机报告故障状态。
Description
技术领域
本发明属于机载嵌入式软件领域，具体涉及一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法。
背景技术
本发明的应用场景是机载空气增压装置，该装置是飞机环控系统的重要组成部分，用于对飞机空气能源系统进行充气和补气。空气增压装置的核心设备是空压机控制器和空气压缩机，控制器根据上位机指令控制压缩机电机的启停和转速，实现装置的充气和补气功能。
由于机载设备的特性，电机运转过程中系统可能会出现欠过压、掉电、过流甚至短路等严重故障，对空气增压装置及机上其他设备造成巨大安全危险，因而能够实时检测各种可能发生的故障并对其及时处理的安全保护机制对整个系统至关重要。
发明内容
为了解决背景技术所述的安全保护控制问题，本发明提出了一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法。本发明方案以软件形式运行在控制器上，在系统电机运行过程中对其进行安全保护。该方法针对电机运行过程中可能发生的故障进行专项BIT检测，对BIT检测到的故障实时上报状态机，由状态机负责故障类型判别、状态切换和故障处理。状态机状态覆盖电机运行的全过程，使电机运行始终处在状态机的监控之下，从而保证系统的安全稳定运行。
本申请提供一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法，所述方法包括：
电机系统初始上电后，进入上电BIT模式下，执行上电BIT检测，判断故障类型，所述故障包括I类故障、II类故障和III类故障；
当故障类型为I类故障时，状态机切换到失效保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当重新上下电时，电机系统恢复正常；
当故障类型为II类故障时，状态机切换到安全保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当接收到上位机故障清除指令时，电机系统恢复正常；
当故障类型为III类故障时，仅向上位机报告故障状态。
优选的，方法还包括：
在电机系统正常工作模式下，接收上位机的指令，按照指令要求驱动电机装置运行，执行周期BIT故障检测，对各种故障进行检测，判断故障类型，所述故障包括I类故障、II类故障和III类故障；
当故障类型为I类故障时，状态机切换到失效保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当重新上下电时，电机系统恢复正常；
当故障类型为II类故障时，状态机切换到安全保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当接收到上位机故障清除指令时，电机系统恢复正常；
当故障类型为III类故障时，仅向上位机报告故障状态。
优选的，方法还包括：
当检测到系统下电时，状态机切换到下电停机模式。
优选的，所述上电BIT检测包括旋变有效性检查、功率管回路短路检查和功率管回路开路检查。
优选的，所述周期BIT故障检测包括堵转检查、反转检查、超速检查、旋转变压器检查。
优选的，所述I类故障包括FPGA硬件故障、功率管回路短路故障。
优选的，所述II类故障包括功率管回路开路故障、。
优选的，所述III类故障包括DA故障。
综上所述，本发明作为一种控制器伺服电机安全保护控制方法，综合考虑了机载设备对运行安全的高要求，提出了一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法，解决了机载伺服电机安全保护问题。该方案具有以下优点：
1)本发明使用状态机策略对系统运行进行实时监控，将系统运行的所有可能状态分为了六种状态机模式。状态机模式划分清晰简洁，分工明确，覆盖系统运行的所有可能情形，使系统运行始终安全可控，保证了系统的安全性和可靠性；
2)本发明结合系统运行实际，给出了系统运行过程中可能出现的各种故障及检测方法，并根据故障对系统的影响程度对其进行分类。不同级别故障的处理方式使故障能够被及时发现和处理，同时还最大程度减少了故障的系统正常运行的影响；
3)系统状态机切换通过故障触发方式进行，全程无需外部干预，保证了系统安全保护措施的强实时和智能化。
附图说明
图1为本申请提供的一种基于状态机的安全保护控制方法原理图；
图2为本申请提供的一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法原理图。
具体实施方式
本发明属于机载嵌入式软件领域，具体涉及机载控制器伺服电机安全保护控制方法，提出了一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法，解决了机载伺服电机安全保护问题。
本发明作为一种电机安全保护控制方法，具有故障检测完善、安全保护实时，故障分级处理等特点，能够及时有效地对故障进行检测和隔离处理，保证电机的安全运转。本发明涉及技术具体包括：
1.设计了一种状态机策略将故障检测、故障分类、故障处理等功能模块进行统一管理，使电机运行的各种状态处在状态机的监管之下；
2.对故障进行分级管理，采用故障触发方式进行状态机模式切换。根据检测到的发生故障级别启动系统相应的保护策略，对故障进行有效隔离并最大程度保护电机安全运行；
3.设计了一系列配合状态机进行故障管理的BIT检测策略，能够实时检测出系统运行过程中的各种故障并上报状态机进行故障管理和处置。
实施例一
本发明使用状态机策略来对电机运行状态和发生的故障进行管理，状态机状态覆盖电机运行的各个阶段，故障检测覆盖系统可能发生的全部故障，从而实现系统运行状态的安全可控。本发明方案主要由故障检测分类及状态机控制策略两部分组成。下面分别加以叙述。
1)故障检测及分类
本发明结合系统运行实际情况预判了可能出现的各种故障情况，设计了一套有效的BIT检测算法在系统运行过程中实时检测发生的故障。根据故障对系统安全的影响程度采取不同的响应措施，以实现不同故障区别对待，最大程度保证系统正常运行。
本发明将可能出的故障分为I、II、III类。当出现不同类别故障时分别采取如下处理措施：
I类故障：切断所有输出，向上位机报告故障状态，只有重新上下电才可被清除；
II类故障：切断所有输出，向上位机报告故障状态并可被上位机故障清除指令清除；
III类故障：仅向上位机报告故障状态，不做其他操作。
可能发生的故障及其类别如表1所示。
表1故障名称及类别
2)状态机控制策略
本发明使用状态机策略对系统运行的各个时段进行全程监控。系统执行动作由状态机状态进行控制，根据当前系统所处状态采取相应的控制策略。在系统运行过程中，状态机切换采用故障触发方式进行，根据发生的故障类型进行状态转换，在相应的状态机模式下实现前文所述针对不同的故障类别采取相应的处理措施。
本发明采用的状态机模式包括：地面维护模式、上电BIT模式、下电停机模式、正常工作模式、安全保护模式、失效保护模式。各种模式说明如下：
地面维护模式：该模式下只在弱电情况下运行，负责软件升级和软件状态查看，不驱动电机装置设备；
上电BIT模式：在系统正常上电后进入该模式，按照上电BIT项目进行检测；
下电停机模式：在系统开始下电时进入该模式，记录相关现场信息；
正常工作模式：系统正常运转后进入该模式，系统按照上位机指令正常驱动电机运行；
安全保护模式：当检测到系统发生II类故障后进入该模式，系统停止驱动输出并将故障信息上报，由上位机决定对故障的处理策略，包括清除故障继续驱动电机运行(进入正常工作模式)或者保持停止驱动输出状态(保持安全保护模式)等；
失效保护模式：当检测到系统发生I类故障后进入该模式，系统停止驱动输出并将故障信息上报。该模式只能切换至下电停机模式，上位机无法影响该模式的切换。
实施例二
1)故障检测及分类处理
针对表1所列可能出现的故障及出现时机，本发明分别在系统上电BIT和周期BIT中对各种故障进行检测，如表2、3所示。BIT只负责故障的检测并上报状态机，不对故障进行处理。
表2上电BIT检测项
表3周期BIT检测项
2)状态机控制策略
系统加电后状态机即开始运行，根据当前状态机所处状态系统执行前文所述相应的操作。当BIT检测到故障后触发状态机进行状态切换以实现相应的故障处理策略。具体步骤如下：
a.初始上电后，系统进入上电BIT模式，执行上电BIT检测，若检测到I类或II类故障时，状态机分别切换到失效保护模式(步骤f)或者安全保护模式(步骤e)；
b.上电BIT检测结束后，状态机根据当前供电情况切换到地面维护模式(步骤c)或者正常工作模式(步骤d)；
c.状态机切换至地面维护模式时，可以进行软件升级或者软件信息查看，当检测到系统下电时状态机切换到下电停机模式(步骤g)；
d.状态机切换至正常工作模式时，系统接收上位机的指令，按照指令要求驱动电机装置运行。此时系统执行周期BIT故障检测，若检测到I类或II类故障时，状态机分别切换到失效保护模式(步骤f)或者安全保护模式(步骤e)；若检测到系统下电时状态机切换到下电停机模式(步骤g)；
e.状态机切换至安全保护模式时，系统停止驱动输出保护被控装置安全，同时将相关故障信息上报上位机，由其决定状态机的切换，上位机会根据其自身策略下发相应指令。当系统收上位机的清故障指令后，状态机切换至正常工作模式(步骤d)继续运行；当检测到系统下电时状态机切换到下电停机模式(步骤g)；
f.状态机切换至失效保护模式时，系统停止驱动输出保护被控装置安全，同时将相关故障信息上报上位机，上位机无法控制该模式下状态机的切换；当检测到系统下电时状态机切换到下电停机模式(步骤g)；
g.状态机切换至下电停机模式时，系统记录相关现场信息，然后结束工作。
基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法流程如附图1所示。
综上所述，1、本发明提出了一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法。系统对外执行操作由状态机进行控制，能够对电机系统运行进行全程实时保护并对发生的故障有效处理，解决了机载伺服电机安全保护问题；
2、本发明针对机载电机设备特性的要求，设计了一种故障分级管理策略，能够对系统运行过程中的故障进行分类判别，在保证系统安全稳定的前提下，尽量减小故障对电机运转的影响；
3、本发明针对状态机故障管理策略设计了一系列的配套BIT检测策略，能够有效检测系统运行过程中的各种故障并上报给状态机进行故障判别和处置。
Claims (8)
1.一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法，其特征在于，所述方法包括：
电机系统初始上电后，进入上电BIT模式下，执行上电BIT检测，判断故障类型，所述故障包括I类故障、II类故障和III类故障；
当故障类型为I类故障时，状态机切换到失效保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当重新上下电时，电机系统恢复正常；
当故障类型为II类故障时，状态机切换到安全保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当接收到上位机故障清除指令时，电机系统恢复正常；
当故障类型为III类故障时，仅向上位机报告故障状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括：
在电机系统正常工作模式下，接收上位机的指令，按照指令要求驱动电机装置运行，执行周期BIT故障检测，对各种故障进行检测，判断故障类型，所述故障包括I类故障、II类故障和III类故障；
当故障类型为I类故障时，状态机切换到失效保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当重新上下电时，电机系统恢复正常；
当故障类型为II类故障时，状态机切换到安全保护模式，电机系统切断所有驱动输出，向上位机报告故障状态，当接收到上位机故障清除指令时，电机系统恢复正常；
当故障类型为III类故障时，仅向上位机报告故障状态。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，方法还包括：
当检测到系统下电时，状态机切换到下电停机模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上电BIT检测包括旋变有效性检查、功率管回路短路检查和功率管回路开路检查。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期BIT故障检测包括堵转检查、反转检查、超速检查、旋转变压器检查。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述I类故障包括FPGA硬件故障、功率管回路短路故障。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述II类故障包括功率管回路开路故障、。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述III类故障包括DA故障。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011214806.2A CN112383027A (zh) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | 一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011214806.2A CN112383027A (zh) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | 一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112383027A true CN112383027A (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=74578300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011214806.2A Pending CN112383027A (zh) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | 一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112383027A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115469641A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-13 | 上海千顾汽车科技有限公司 | 结合生产模式与汽车控制器状态机的故障检测机制与方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385665B1 (en) * | 1998-12-18 | 2002-05-07 | Alcatel Usa Sourcing, L.P. | System and method for managing faults in a data transmission system |
| CN108016297A (zh) * | 2016-10-31 | 2018-05-11 | 长城汽车股份有限公司 | 电机驱动系统的故障处理方法、电机驱动系统及车辆 |
| CN111765102A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-10-13 | 稳力(广东)科技有限公司 | 一种燃料电池系统用空压机的故障诊断及保护系统 |
-
2020
- 2020-11-03 CN CN202011214806.2A patent/CN112383027A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385665B1 (en) * | 1998-12-18 | 2002-05-07 | Alcatel Usa Sourcing, L.P. | System and method for managing faults in a data transmission system |
| CN108016297A (zh) * | 2016-10-31 | 2018-05-11 | 长城汽车股份有限公司 | 电机驱动系统的故障处理方法、电机驱动系统及车辆 |
| CN111765102A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-10-13 | 稳力(广东)科技有限公司 | 一种燃料电池系统用空压机的故障诊断及保护系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 梁青阳等: "《综合航空电子系统原理》", 29 February 2020 * |
| 高田海等: "《机电设备装调工艺与技术 电气分册》", 31 August 2017 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115469641A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-13 | 上海千顾汽车科技有限公司 | 结合生产模式与汽车控制器状态机的故障检测机制与方法 |
| CN115469641B (zh) * | 2022-09-14 | 2024-05-24 | 上海千顾汽车科技有限公司 | 结合生产模式与汽车控制器状态机的故障检测机制与方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102278278B (zh) | 一种风力发电机组安全控制系统及安全控制方法 | |
| CN101893855B (zh) | 保证风电机组安全运行的控制方法 | |
| CN106849016A (zh) | 一种mmc子模块故障保护方法及装置 | |
| US8796872B2 (en) | Wind turbine generator | |
| CN102536659B (zh) | 一种大型风力发电机组的叶轮锁定自动控制系统及叶轮锁定自动控制方法 | |
| CN112253384B (zh) | 一种风力发电机组双驱变桨系统安全收桨控制方法 | |
| CN106877291A (zh) | 一种安全转矩关断电路及系统 | |
| CN112383027A (zh) | 一种基于状态机策略的电机运行安全保护控制方法 | |
| CN107781106A (zh) | 一种无独立控制器的风力发电机组变桨距系统故障保护方法 | |
| CN104765004A (zh) | 风力发电机组变桨电池的检测方法和系统 | |
| CN210977751U (zh) | 一种提高变桨可靠性的超速模块装置 | |
| CN112392650A (zh) | 灯泡贯流式机组甩负荷时低频抑制的控制方法及存储介质 | |
| CN111044901A (zh) | 一种用于双模盾构机的故障预警方法及系统 | |
| CN211979080U (zh) | 磁悬浮系统的检测装置和磁悬浮压缩机 | |
| CN115453853A (zh) | 无人机飞管系统舵机故障排查系统 | |
| CN112445196A (zh) | 基于调度应急预案的矿井风机自愈决策支持系统及方法 | |
| CN203071901U (zh) | 一种三相固态继电器 | |
| CN211623621U (zh) | 一种风电机组预测检修周期避免机组非计划停运装置 | |
| CN105257472A (zh) | 一种直驱风机直流变桨系统安全控制方法 | |
| CN110805522A (zh) | 风力发电机组防飞车增强和趋势预警装置及预警方法 | |
| CN110630436A (zh) | 一种风电机组机舱内瓦振横向振动加速度超标控制装置及逻辑设计方法 | |
| CN108414913B (zh) | 一种可控硅组的实时监控系统及监控方法 | |
| CN202789322U (zh) | 一种风力发电机组高速轴刹车安全系统 | |
| CN113404639B (zh) | 一种风电机组载荷友好型卡桨停机方法及系统 | |
| CN117345530A (zh) | 风力发电机组变桨系统双制动抗台安全收桨装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210219 |