CN113348414B - 用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的测试方法 - Google Patents

用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的测试方法 Download PDF

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Abstract

用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的测试方法，其中，控制器执行控制周期。测试方法包括：步骤(100)，记录控制器的一组输入变量、状态变量和输出变量的当前值；以及后续的执行步骤(200)，记录步骤中记录的状态变量和输入变量的值在控制器中被推动作为输入，且输出变量的值被记录，以便将它们与记录步骤(100)中记录的输出变量的值进行比较。

Description

用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的测试方法
技术领域
本发明涉及制冷器及其控制和操作的领域。特别地，本发明涉及制冷器的控制器的功能稳定性的测试，制冷器诸如为冷冻器、冷藏器和瓶式冷却器以及一般在HVAC-R领域中使用的机器。
然而，应该理解的是，根据本发明的测试方法可适用于等温绝热加湿器、空气调节器以及热回收器。因此为了本说明的目的，与本发明有关的涉及制冷器的任何引用都将被理解为包括对这种机器的引用。具体地，控制器将具有减少的处理容量，如下文更详细描述的，并且将不能够执行数据的记录。
背景技术
常规控制器具有一系列的输入端和输出端。
输入端用于连接至有源和无源设备，诸如温度、湿度和压力探针。
输出端用于连接至下述设备：该设备能够设定或修改制冷器的运行状态，并且可以具有数字或模拟类型。
控制器被配置成循环地执行用于检查制冷器的算法，其基于状态变量以及从输入端获得的信号来设定输出端处的信号。
通常，以预定时间间隔T执行这种算法，该预定时间间隔可以是例如T＝300ms。
平均来说，制冷器的控制、即算法的执行需要等于约30-50ms的时间。
在控制期间，在输入端处读取的值是稳定的，且在控制结束时，输出被设定并维持该设定值直到下一控制周期。因此，控制被执行为离散信号，即每Tms重复的一系列有限状态。
在这一点上，已知的是在制冷器的工作寿命期间执行软件修改，以对其硬件实施新的功能特征或修改。
软件修改可以例如用于实施算法的新功能，以用于控制另外的部件或用于管理新的输入端或通信设备。
硬件修改可能涉及制冷器的部件的修改或替换，以在维护的情况下改进其性能或恢复其功能性。
众所周知，这些修改的结果可能是可能发生系统的退化(regression，复原)，即制冷器相对于已编程或已计划行为的偏差。
发明内容
在这种情况下，迫切需要解决由所述退化对制冷器的运行的不利影响所导致的问题。
一种可能的方案是及时检测在上述软件或硬件修改之后可能发生的可能退化情况。
因此，本发明的任务是提出一种用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的方法，该方法能够及时检测制冷器中可能的退化情况。
结合该任务，本发明的目的是提供一种用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的方法，该方法能够在控制器具有非常有限的处理能力的情况下及时检测系统的退化。
本发明的另一目的是提出一种用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的方法，该方法在制冷器的修改导致控制算法的执行时间的变化，甚至本质上的变化的情况下也是可靠的。
申请人进行的研究得出的结论是，通过实施一种用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的方法，包括在一般对控制器或制冷器的硬件和/或软件进行修改后进行退化测试，可以及时检测系统的任何退化，并因此例如通过执行该机器控制算法的调节来纠正退化。
特别地，上述任务和目的通过根据本申请所提供的用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的方法来实现。
附图说明
图1示出了制冷器的控制器的控制周期。
图2和图3分别示出了根据本发明的测试方法的记录步骤和执行步骤。
图4示出了根据本发明的测试方法的初步设定步骤的实施例的示例图。
具体实施方式
参考所附附图，这些附图通过非限制性实施例示出了根据本发明的用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的方法的方面，其中所述控制器执行制冷器的控制周期，该控制器设定有状态变量并且具有用于输入变量的输入端以及用于输出变量的输出端。
特别地，制冷器可以是冷藏器或瓶式冷却器，并且控制器可以是例如被设置用于这样的应用的基于参数的控制器。
特别地参考图1，所述控制周期中的每一个可以涉及按顺序的下述操作：
-A获取所述输入变量的值，其表示了制冷器的功能情况，
-B执行调节算法，基于所述输入变量和所述状态变量的值，该调
节算法设定用于所述输出变量的值，以便调节制冷器的运行；
-C自操作A开始，在控制周期时间T过去之后，重复操作A和B。
根据本发明的一个方面的测试方法可以涉及将控制器连接至诊断单元的操作，以用于在控制器的运行期间与诊断单元交换数据。
特别地，这种连接操作可以涉及将所述诊断单元连接至所述控制器的输入端和输出端，以便将与所述输入变量和所述输出变量以及所述状态变量有关的数据传输到所述诊断单元。
诊断单元可以包括PC。
根据本发明一方面的所述测试方法可以涉及在制冷器的运行期间实施记录步骤100和随后的执行步骤200，它们可以由诊断单元执行。
记录步骤100通过非限制实施例的方式被示出在图2中并且可以涉及按顺序的下述：
-操作D，其在操作B之后执行并且涉及将自开始周期开始计算的渐进(progressive，变化、递增)值与记录周期标识符IDR相关联，该开始周期是控制器的其中开始该记录步骤100的控制周期并且在附图所示的实施例中具有IDR＝0；
-操作F，记录参考数据组，该参考数据组包括一组所述输入变量、所述状态变量以及所述输出变量的当前值；所述记录步骤100还涉及将其中记录了参考数据组的控制周期的记录周期标识符IDR与每个参考数据组相关联；
-每个控制周期重复所述操作D和所述操作F，直到记录步骤110结束，在图2中其由附图标记“结束测试”指示。
换言之，操作D可以对记录步骤期间执行的控制周期且特别是将渐进值与记录周期标识符IDR相关联的控制周期进行计数，该渐进值在图2的情况下将从0改变至n。
因此可以理解的是，一般“渐进值”可以被理解为意指自然数，其值由自开始周期开始计数的控制周期的数量限定。
因此，其中记录了参考数据组的控制周期标识符IDT与操作F中记录的每个参考数据组相关联。
执行步骤200可以涉及按顺序的下述：
-初始化操作H，其中，在执行操作A之前，由控制器接收的输入变量的当前值和状态变量的当前值由所述开始周期c0中执行的操作F中记录的参考数据组的输入变量和状态变量的值替换；其中，其中执行了操作H的控制周期被认为是初始化周期；这样，在执行步骤200期间进行第一操作A的执行时，控制器将会基于在记录步骤的开始周期期间所检测到的同样的输入变量和状态变量的值来调节制冷器；
-记录执行周期标识符IDE的操作I，其涉及将自所述初始化周期开始计算的渐进值与执行周期标识符相关联，在图3所示的是实施例中初始化周期具有IDE＝0；
-在操作B之后，记录控制数据组的操作J，该控制数据组包括一组输出变量的当前值；其中，执行步骤200还涉及将其中记录有控制数据组的执行周期标识符IDE与每个控制数据组相关联；
-书写操作K，参考数据组的输入变量的值以及可选的状态变量的值——在控制周期中执行的操作F中记录的、具有记录周期标识符IDR直接跟随操作I中记录的执行周期标识符IDE，即在记录周期中具有的记录周期标识符IDR＝IDE+1——被分配给输入变量以及可选的状态变量的值，使得在随后控制周期的操作A中，输入变量和状态变量的值是在操作F中被分配的那些值；
-对于每个控制周期，重复操作I、操作J和操作K，直到执行步骤200结束。
根据本发明的测试方法可以包括比较步骤，在比较步骤中下述将被比较：
-在记录步骤的操作F中记录的输出变量的值，以及
-在执行步骤的操作K中记录的输出变量的值；
其中，这种比较是在下述之间进行的：在操作F中记录的与控制周期标识符IDR相关联的输出变量的值，该控制周期标识符等于执行周期标识符IDE，执行周期标识符与在操作K中记录的输出变量值的值相关联并且被比较。
在操作F中记录的输出变量的值与具有IDR＝IDE的操作K中记录的输出变量的值之间的、超出预定阈值的差异可以指示系统的退化，且因此需要适用制冷器控制算法。
因此可以理解的是，可以如何利用根据本发明的测试方法来执行记录步骤100，并且在制冷器或控制器的任何硬件或软件修改之后，实施执行步骤和比较步骤，以便及时地检测系统的任何退化，且因此允许及时地恢复制冷器和/或控制器的功能。
特别地参考图2和图3，记录步骤100可以涉及在操作F之后重复至少一次的操作D，以及执行步骤200可以涉及在操作J之后和/或在操作K之后重复至少一次的操作I。
控制器可以包括存储器，在存储器中存储每个控制周期中与输入变量和状态变量有关的数据。
这种数据在前述存储器中将具有大小和地址，它们在控制周期期间保持固定。
特别地参考图4，根据本发明的一个方面的测试方法还可以包括初步设定步骤，该初步设定步骤在记录步骤100之前并且涉及：
-操作L，其中通过诊断单元(在图4中由附图标记“IDE”指示)关于所述数据的地址和大小对控制器(在图4中由附图标记“设备”指示)进行询问；
-操作M，将所述存储器中的数据的地址和大小从控制器传输到诊断单元。
操作F和操作J各自可以涉及：
-操作N，其中，诊断单元请求控制器将所述存储器包含的数据传输到该地址并具有初步设定步骤中接收的大小；
-操作O，其中，操作N中请求的数据被控制器传输给诊断单元。
由此可以确保控制器和诊断单元之间特别有效的数据传输，受限于初步设定步骤，从控制器到诊断单元的信息通信涉及待传输的数据的地址和大小，该信息可以例如采用200字节。
因此，在操作F和J中由诊断单元向控制器的数据请求以及从控制器到诊断单元的所请求数据的传输可以分别采用2字节来请求和1千字节来响应。
前述数据的传输可以通过设想下述来执行：初步设定步骤可以包括将所述数据组织(organization，安排、管理、编组)到多个页面中。
就这一方面，操作N和操作O可以分别涉及请求和传输所述页面中的一个页面，操作N和O被循环地执行，直到完成将所有页面从控制器传输到诊断单元。
因此，在下述的情况下利用本测试方法同样可以执行有效且高效的测试：在控制器具有有限硬件容量的情况下，以及在其具有容量基本上在32KB至256KB之间的RAM和/或具有的容量基本上在128KB至2048KB之间的ROM以及具有串行通信端口的具有在20MHz至200MHz之间的CPU时钟的情况下。
记录步骤100和/或执行步骤200每一个可以包括待机(standby，待命、备用)步骤300。
待机步骤300包括操作D-F和/或H-K的周期开始时的一延迟，并且一般根据制冷器的类型也可以不存在该待机步骤。
在一些情况下，其可以与制冷器的启动时间重合，具有初始瞬态时间段，对于记录或执行操作而言，该初始瞬态时间段被认为是不重要的。
因此，可以理解，根据本发明的测试方法具有以下特点：
1)它允许在执行步骤期间输入的虚拟化；这使得能够实时推动在记录步骤期间获取的值，以复制系统行为；
2)其具有特别高效的通信协议，能够确保数据的实时采集和处理；这尤其是通过仅传输感兴趣的数据、在记录步骤开始之前指定存储器大小和地址，以及通过控制控制周期数的命令检查时序来实现的；
3)它允许在记录步骤开始时自动识别I/O配置并获取与状态变量相关的初始条件，从而确保系统恢复到记录步骤开始时的相同条件；
4)它允许通过计算控制周期数，将记录步骤中记录的数据与执行步骤中记录的数据在时间上对准，从而使测试方法独立于控制周期时间T的持续时间的任何变化；换句话说，它提供了基于离散时间进行设定的循环控制系统，在控制期间具有稳定的输入，允许在执行期间的对应时刻应用同样的一组输入值，这在连续控制或控制期间的可变输入中是不可能的。

Claims (8)

1.用于测试制冷器的控制器的功能稳定性的测试方法，其中，被设定有状态变量且具有用于输入变量的输入端和用于输出变量的输出端的所述控制器执行控制周期，所述控制周期涉及按顺序的下述操作：
操作A获取所述输入变量的值，所述输入变量的值表示所述制冷器的功能情况，
操作B执行控制算法，所述控制算法基于所述输入变量和所述状态变量的值来设定所述输出变量的值，从而控制所述制冷器的运行；
操作C自操作A开始，在控制周期时间T过去之后，重复操作A和操作B；
所述测试方法涉及将所述控制器连接至诊断单元的操作，以用于在所述控制器的运行期间交换数据；
所述测试方法在所述制冷器的运行期间包括记录步骤(100)和随后的执行步骤(200)，所述记录步骤(100)和所述执行步骤(200)由所述诊断单元执行；
其中，所述记录步骤(100)涉及按顺序的下述：
操作D，其在所述操作B之后执行并且涉及将自开始周期开始计算的渐进值与记录周期标识符IDR相关联，所述开始周期是所述控制器的其中开始所述记录步骤(100)的控制周期；
操作F，记录参考数据组，所述参考数据组包括一组所述输入变量、所述状态变量以及所述输出变量的当前值；所述记录步骤(100)还涉及将其中记录有所述参考数据组的控制周期的记录周期标识符IDR与每个参考数据组相关联；
每个控制周期重复所述操作D和所述操作F，直到所述记录步骤(100)结束；
其中，所述执行步骤(200)涉及按顺序的下述：
初始化操作H，其中，在执行所述操作A期间，由所述控制器接收的所述输入变量的当前值和所述状态变量的当前值由所述开始周期中执行的操作F中记录的参考数据组的所述输入变量和所述状态变量的值替换；其中，在其中执行了操作H的控制周期被认为是初始化周期；
记录执行周期标识符IDE的操作I，涉及将自所述初始化周期开始计算的渐进值与所述执行周期标识符IDE相关联；
在操作B之后，记录控制数据组的操作J，该控制数据组包括一组所述输出变量的当前值；其中，所述执行步骤(200)还涉及将其中记录有所述控制数据组的执行周期标识符IDE与每个控制数据组相关联；
书写操作K，参考数据组的输入变量的值被分配给所述输入变量的值，使得在随后的控制周期的操作A中，所述输入变量的值是在所述操作F中被分配的那些值；所述参考数据组被记录在于控制周期中执行的操作F中，具有直接跟随所述操作I中记录的执行周期标识符IDE的记录周期标识符IDR；
对于每个控制周期，重复所述操作I、所述操作J和所述操作K，直到所述执行步骤(200)结束。
2.根据权利要求1所述的测试方法，包括比较步骤，在所述比较步骤中下述将被比较：
在所述记录步骤(100)的所述操作F中记录的输出变量的值，以及
在所述执行步骤(200)的所述操作K中记录的输出变量的值；
其中，这种比较是在下述之间进行的：在所述操作F中记录的与记录周期标识符IDR相关联的输出变量的值，所述记录周期标识符IDR等于执行周期标识符IDE，所述执行周期标识符IDE与在所述操作K中记录的所述输出变量值相关联。
3.根据权利要求1或2所述的测试方法，其中，所述控制器包括存储器，在所述存储器中存储每个控制周期中与所述输入变量和所述状态变量有关的数据，与所述输入变量和所述状态变量有关的所述数据在所述存储器中具有在所述控制周期期间保持固定的大小和地址，所述测试方法还包括初步设定步骤，所述初步设定步骤在所述记录步骤(100)之前并且涉及：
操作L，其中通过所述诊断单元关于与所述输入变量和所述状态变量有关的所述数据的地址和大小对所述控制器进行询问；
操作M，将所述存储器中与所述输入变量和所述状态变量有关的所述数据的地址和大小从所述控制器传输到所述诊断单元；
其中，所述操作F和所述操作J各自涉及：
操作N，其中，所述诊断单元请求所述控制器将所述存储器包含的数据传输到所述地址并具有所述初步设定步骤中接收的大小；
操作O，其中，所述操作N中请求的数据被所述控制器传输给所述诊断单元。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其中，所述初步设定步骤涉及将与所述输入变量和所述状态变量有关的所述数据组织到多个页面中；所述操作N和所述操作O分别涉及请求和传输所述页面中的一个页面；所述操作N和所述操作O被循环地执行，直到完成将所有的所述页面从所述控制器传输到所述诊断单元。
5.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的测试方法，其中，所述控制器具有的RAM的容量在32KB至256KB之间，具有的ROM的容量在128KB至2048KB之间，以及具有的带有串行通信端口的CPU时钟在20MHz至200MHz之间。
6.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的测试方法，其中，所述控制器具有的RAM的容量在128KB至192KB之间。
7.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的测试方法，其中，所述控制器具有的ROM的容量在512KB至1536KB之间。
8.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的测试方法，其中，所述控制器具有的带有串行通信端口的CPU时钟在80MHz至120MHz之间。
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