一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法与流程

1.本发明涉及自监控技术领域，具体涉及一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法。


背景技术：

2.航空机电作动器用电机控制器的双余度是一种重要的设计原则，因为它能提高控制器的可靠性、安全性和可维护性。采用双余度设计，即在控制器的关键部件中采用两个独立的系统并行工作，即使其中一个子系统失效，另一个子系统也能够继续运行。这样就避免了因关键部件故障而导致飞机操纵性降低等不良后果，同时提高了飞机的安全性。
3.为了决策当前控制通道是否能够继续执行功能，并保证故障后控制权在余度之间的及时移交，需设计状态监控方法对当前控制通道中各功能模块的执行状态进行分别监控，从而降低维护成本，提高产品效率和质量。
4.数字信号处理器（dsp，digital signal processor）具有高速、高精度的数字信号处理能力，可以实现复杂的运算和控制算法，是算法执行芯片。而现场可编程门阵列（fpga，field programmable gate array）则具有高度可编程性和并行计算能力，能够快速处理大量数据和逻辑运算，是逻辑综合芯片，在航空机电作动器用控制器中，dsp负责处理与控制电机算法相关的功能，实现高精度的位置、速度和转矩控制，而fpga则负责高速的数据采集、处理和脉冲宽度调制信号输出，同时也可实现实时保护和故障检测等功能。控制器中使用dsp和fpga可充分发挥两者的优点，实现高效、快速、可靠的电机控制。
5.在双余度控制器中，监控算法执行芯片和逻辑综合芯片的功能执行状态是重中之重。尽管算法执行芯片通常会集成看门狗复位功能，但一方面复位功能在可靠性关键应用中往往被禁用，另一方面单一的计时复位功能无法实现对程序中各功能模块执行状态的监控。
6.即现有技术在控制器监控上，仅对工作芯片的心跳信号进行监控，并未实现对工作芯片中功能模块执行状态的监控，故其监测结果并不准确。
7.因此，需要提供一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法以解决上述问题。


技术实现要素：

8.本发明提供一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，通过每个芯片通过控制通道内的其他芯片进行监测，然后利用三决策表决法综合判断是否故障，以解决现有的在控制器监控上，仅对工作芯片的心跳信号进行监控，并未实现对工作芯片中功能模块的执行状态的监控，故其监测结果并不准确问题。
9.本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法采用如下技术方案：包括：根据每个控制通道中的逻辑综合芯片，获取每个控制通道内算法执行芯片中程序
代码的实际执行时间以及各个时钟周期；根据每个控制通道的算法执行芯片，获取两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值；根据程序代码的实际执行时间、两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值以及各个时钟周期，判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效；根据同一个控制通道中的两个芯片，获取电机的控制参数的估计值与实际值；根据其中一个控制通道的算法执行芯片，获取另一个控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期；根据两个控制通道内的逻辑综合芯片，监测两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果；根据两个控制通道中的每个逻辑综合芯片在执行相同功能时的执行结果，电机的控制参数的估计值与实际值，以及控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期，判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片是否失效；其中，两个控制通道为主控制通道和热备份控制通道。
10.优选的，获取每个控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间以及各个时钟周期的步骤包括：根据每个控制通道的逻辑综合芯片，获取对应的控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间；其中，程序代码的实际执行时间为：算法执行芯片中的转速环程序代码的实际执行时间和电流环程序代码的实际执行时间；根据每个控制通道内的逻辑综合芯片，获取另一个控制通道内的算法执行芯片中各个时钟周期；其中，所述各个时钟周期为算法执行芯片的系统时钟周期、高速外设时钟周期以及低速外设时钟周期。
11.优选的，获取两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值的步骤包括：根据每个控制通道内的算法执行芯片，生成对应的控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值；其中，两个电机控制参数均为电机的转速参数和电流参数。
12.优选的，根据同一个控制通道中的两个芯片，监测电机的转速参数和电流参数的估计值与实际值的步骤包括：根据同一个控制通道的算法执行芯片获取电机的电机控制参数的估计值；根据同一个控制通道的逻辑执行芯片获取电机的电机控制参数的实际值；其中，电机控制参数为电机的电流参数和转速参数。
13.优选的，判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效的步骤包括：判断控制通道内算法执行芯片中每个程序代码的实际执行时间，是否满足设定的时间条件；判断控制通道内算法执行芯片中各个时钟周期，是否满足设定的第一周期条件，其中，第一周期条件为算法执行芯片中各个时钟周期对应的周期阈值，当算法执行芯片中
所有时钟周期中的其中一个时钟周期大于对应的周期阈值，则满足预设的第一周期条件；获取两个控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值差值，判断估计值差值是否满足设定的估计值差值条件；当时间条件、第一周期条件以及估计值差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则判断控制通道的算法执行芯片失效。
14.优选的，判断控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间，是否满足设定的时间条件的步骤包括：时间条件为：控制器执行每个程序代码所需的时间；当所有程序代码的实际执行时间中的其中一个程序代码的实际执行时间，大于控制器执行对应的程序代码所需的时间时，则满足设定的时间条件。
15.优选的，判断估计值差值是否满足设定的估计值差值条件的步骤包括：其中，估计值差值条件为每个估计值差值对应的估计值差值阈值；当所有估计值差值中的其中一个估计值差值大于对应的估计值差值阈值时，则满足估计值差值条件。
16.优选的，判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片是否失效的步骤包括：获取电机的控制参数的估计值与实际值的第一差值，判断第一差值是否满足预设的第一差值条件；判断控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期，是否满足预设的第二周期条件，其中，第二周期条件为逻辑综合芯片的各个时钟周期对应的第二周期阈值，当逻辑综合芯片的所有时钟周期的其中一个时钟周期大于第二周期阈值时，则满足预设的第二周期条件；获取两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果的结果差值，判断结果差值是否满足预设的结果差值条件；当第一差值条件、第二周期条件、结果差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片失效。
17.优选的，判断结果差值是否满足预设的结果差值条件的步骤包括：其中，结果差值条件为预设的结果差值阈值；当执行同一个功能时的结果差值大于结果差值阈值，则满足预设的结果差值条件；执行的功能为：获取电机的控制参数的实际值的功能。
18.优选的，判断第一差值是否满足预设的第一差值条件的步骤包括：其中，第一差值条件为每个第一差值对应的第一差值阈值；当所有第一差值中的其中一个第一差值大于对应的第一差值阈值时，则满足第一差值条件。
19.本发明的有益效果是：在对算法执行芯片监测时，通过两个控制通道内的其他三个芯片对算法执行芯片对应程序代码的实际执行时间、控制器输出的电机控制参数的估计值以及各个时钟周期进行监测，然后，利用监测的三个监测结果与对应的条件，利用三决策表决法综合判断算法执行芯片是否失效；在对逻辑综合芯片监测时，通过两个控制通道内的其他三个芯片对逻辑
综合芯片对应的各个时钟周期、两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果，以及电机的控制参数的估计值与实际值进行监测，然后基于三个监测结果与对应的条件，利用三决策表决法综合判断逻辑综合芯片是否失效；从而实现了利用双余度控制器中的两个控制通道内的芯片，实现对故障的监控，从而节省了硬件资源，利用三决策表决法综合判断芯片是否失效，保证了监测结果的准确性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的实施例的总体结构示意图。
22.图2为本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的实施例1中判断算法执行芯片是否失效时的数据流向图。
23.图3为本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的实施例1中判断算法执行芯片是否失效时的三决策表决图。
24.图4为本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的实施例1中判断逻辑综合芯片是否失效时的数据流向图。
25.图5为本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的实施例1中判断逻辑综合芯片是否失效时的三决策表决图。
26.图6为本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的实施例2中判断算法执行芯片a是否失效时的三决策表决图。
27.图7为本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的实施例2中判断逻辑综合芯片c是否失效时的三决策表决图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1本发明的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法的流程图，如图1所示，包括：s1、根据控制通道内算法执行芯片的程序代码的实际执行时间，各个时钟周期以及两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值，判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效；具体的，根据每个控制通道中的逻辑综合芯片，获取每个控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间以及各个时钟周期；根据每个控制通道的算法执行芯片，获
取两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值；根据程序代码的实际执行时间、控制器输出的电机控制参数的估计值以及各个时钟周期，判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效。
30.其中，步骤11、获取每个控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间以及各个时钟周期的步骤包括：根据每个控制通道的逻辑综合芯片，监测对应的控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间；其中，程序代码的实际执行时间为：算法执行芯片中的转速环程序代码的实际执行时间和电流环的程序代码实际执行时间；根据每个控制通道内的逻辑综合芯片，获取另一个控制通道内的算法执行芯片中各个时钟周期。
31.其中，步骤12、根据每个控制通道的算法执行芯片，获取两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值的步骤包括：根据其中一个控制通道内的算法执行芯片生成该控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值，并由另一个控制通道内的算法执行芯片生成另一个控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值；其中，两个电机控制参数均为电机的转速参数和电流参数。
32.其中，步骤13、判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效的步骤包括：判断控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间，是否满足设定的时间条件；判断控制通道内算法执行芯片中各个时钟周期，是否满足设定的第一周期条件，其中，第一周期条件为算法执行芯片中各个时钟周期对应的周期阈值，当算法执行芯片中所有时钟周期中的其中一个时钟周期大于对应的周期阈值，则满足预设的第一周期条件；获取两个控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值差值，判断估计值差值是否满足设定的估计值差值条件；当时间条件、第一周期条件以及估计值差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则判断控制通道的算法执行芯片失效。
33.具体的，步骤111、以判断主控制通道的算法执行芯片a是否失效为例：步骤1111、如图2所示，利用主控制通道内的逻辑综合芯片c，监测主控制通道内算法执行芯片a中程序代码的执行时间（即本实施例中的实际执行时间），其中，本发明主要是对电机的控制，故算法执行芯片a中程序代码的实际执行时间主要包括：转速环代码的第一实际执行时间和电流环代码的第二实际执行时间。
34.步骤1112、如图2所示，利用热备份控制通道内的逻辑综合芯片d，监测主控制通道内的算法执行芯片a中各个时钟周期，其中，算法执行芯片a中的各个时钟周期为：系统时钟、高速外设时钟、以及低速外设时钟的周期。
35.步骤1113、如图2所示，主控制通道内的算法执行芯片a生成算法执行芯片a中控制器输出的电机控制参数的估计值（转速与电流的估计值），并通过热备份控制通道内的算法执行芯片b生成算法执行芯片b中控制器输出的电机控制参数的估计值；其中，两个电机控制参数均为电机的转速参数和电流参数。
36.步骤1114、将算法执行芯片a获取的控制器输出的电机控制参数的估计值发送至算法执行芯片b，并由算法执行芯片b获取两个控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值差值，即算法执行芯片b与算法执行芯片a的电机控制参数的估计值（转速和电流的估计值）的作差得到估计值差值（转速与转速的估计值差值，电流和电流的估计值差值），判断估计值差值是否满足设定的估计值差值条件；其中，估计值差值条件为每个估计值差值对应的估计值差值阈值；当所有的估计值差值中的其中一个估计值差值大
于对应的估计值差值阈值时，则满足估计值差值条件，如图3所示，并由算法执行芯片b将判断结果发送至逻辑综合芯片d。
37.根据逻辑综合芯片c获取到的算法执行芯片a的每个程序代码的实际执行时间，由逻辑综合芯片c判断主控制通道内算法执行芯片a中每个程序代码的实际执行时间，是否满足设定的时间条件，即在控制器内每个程序代码的执行时间是一定的，其只和控制器本身的运行速度有关，故本实施例中设定的时间条件即为控制器执行代码需要的时间，故，当所有程序代码的实际执行时间中的其中一个程序代码的实际执行时间，大于控制器执行对应的程序代码所需的时间时，则满足设定的时间条件，如图3所示，并由逻辑综合芯片c将判断结果发送至逻辑综合芯片d；（由于逻辑综合芯片d直接获取算法执行芯片a中各个时钟周期）故在进行对每个时钟周期判断时，故直接通过逻辑综合芯片d判断主控制通道内算法执行芯片a中各个时钟周期，是否满足设定的第一周期条件，其中，周期条件为算法执行芯片a中各个时钟周期对应的周期阈值，当算法执行芯片a中所有时钟周期中的其中一个时钟周期大于对应的周期阈值，则满足预设的第一周期条件；当时间条件、第一周期条件以及估计值差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则通过逻辑综合芯片d判断主控制通道内的算法执行芯片a失效。
38.具体的，步骤112、以判断热备份控制通道的算法执行芯片b是否失效为例：步骤1121、如图2所示，利用热备份控制通道中的逻辑综合芯片d，获取热备份控制通道内算法执行芯片b中程序代码的实际执行时间，其中，本发明主要是对电机的控制，故算法执行芯片b中程序代码主要包括：转速环代码的第一实际执行时间和电流环代码的第二实际执行时间。
39.步骤1122、如图2所示，利用主控制通道内的逻辑综合芯片c，获取热备份控制通道内的算法执行芯片b中各个时钟周期，其中，算法执行芯片b中的各个时钟周期为：系统时钟、高速外设时钟、以及低速外设时钟的周期。
40.步骤1123、如图2所示，主控制通道内的算法执行芯片a生成算法执行芯片a中控制器输出的电机控制参数的估计值（转速与电流的估计值），并通过热备份控制通道内的算法执行芯片b生成算法执行芯片b中控制器输出的电机控制参数的估计值；其中，两个电机控制参数均为电机的转速参数和电流参数。
41.步骤1124、将算法执行芯片b获取的控制器输出的电机控制参数的估计值发送至算法执行芯片a，并由算法执行芯片a获取两个控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值差值，即算法执行芯片a与算法执行芯片b的电机控制参数的估计值（转速和电流的估计值）的作差得到估计值差值（转速与转速的估计值差值，电流和电流的估计值差值），判断估计值差值是否满足设定的估计值差值条件；其中，估计值差值条件为每个估计值差值对应的估计值差值阈值；当所有的估计值差值中的其中一个估计值差值大于对应的估计值差值阈值时，则满足估计值差值条件，如图3所示，并由算法执行芯片a将判断结果发送至逻辑综合芯片c。
42.根据逻辑综合芯片d获取到的算法执行芯片b的每个程序代码的实际执行时间，由逻辑综合芯片d判断热备份控制通道内算法执行芯片b中每个程序代码的实际执行时间，是否满足设定的时间条件，即在控制器内每个程序代码的执行时间是一定的，其只和控制器
本身的运行速度有关，故本实施例中设定的时间条件即为控制器执行代码需要的时间，故，当所有程序代码的实际执行时间中的其中一个程序代码的实际执行时间，大于控制器执行对应的程序代码所需的时间时，则满足设定的时间条件，如图3所示，并由逻辑综合芯片d将判断结果发送至逻辑综合芯片c。
43.（由于逻辑综合芯片c直接获取算法执行芯片b中各个时钟周期）故在进行对每个时钟周期判断时，故通过逻辑综合芯片c判断热备份控制通道内算法执行芯片b中各个时钟周期，是否满足设定的第一周期条件，其中，第一周期条件为算法执行芯片b中各个时钟周期对应的周期阈值，当算法执行芯片b中所有时钟周期中的其中一个时钟周期大于对应的周期阈值，则满足预设的第一周期条件；当时间条件、第一周期条件以及估计值差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则由逻辑综合芯片c判断热备份控制通道内的算法执行芯片b失效。
44.s2、根据每个逻辑综合芯片在执行相同功能时的执行结果，电机的控制参数的估计值与实际值，以及控制通道内逻辑综合芯片的各个时钟周期，判断控制通道内的逻辑综合芯片是否失效；具体的，根据同一个控制通道中的两个芯片，获取电机的控制参数的估计值与实际值；根据其中一个控制通道的算法执行芯片，获取另一个控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期；根据两个控制通道内的逻辑综合芯片，监测两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果；根据两个控制通道中的每个逻辑综合芯片在执行相同功能时的执行结果，电机的控制参数的估计值与实际值，以及控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期，判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片是否失效。
45.其中，步骤21、获取电机的控制参数的估计值与实际值，包括：根据同一个控制通道的算法执行芯片获取电机的电机控制参数的估计值；根据同一个控制通道的逻辑执行芯片获取电机的电机控制参数的实际值；其中，电机控制参数为电机的电流参数和转速参数。
46.其中，步骤22、获取另一个控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期，逻辑综合芯片中的各个时钟周期为：系统时钟、高速外设时钟、以及低速外设时钟的周期。
47.其中，步骤23、监测两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果包括：其中，执行的功能为：获取电机控制参数的实际值的功能。
48.其中，步骤24、判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片是否失效，具体包括：获取电机的控制参数的估计值与实际值的第一差值，判断第一差值是否满足预设的第一差值条件，其中，第一差值条件为每个第一差值对应的第一差值阈值，当所有第一差值中的其中一个第一差值大于对应的第一差值阈值时，则满足第一差值条件；判断控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期，是否满足预设的第二周期条件，其中，第二周期条件为逻辑综合芯片的各个时钟周期对应的第二周期阈值，当逻辑综合芯片的所有时钟周期的其中一个时钟周期大于第二周期阈值时，则满足预设的第二周期条件；获取两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果的结果差值，判断结果差值是否满足预设的结果差值条件，其中，结果差值条件为预设的结果差值阈值；当执行同一个功能时的结果差值大于结果差值阈值，则满足预设的结果差值条件；当第一差值条件、第二周期条件、结果差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片失效。
49.具体的，步骤211、以判断主控制通道的逻辑综合芯片c是否失效为例：
步骤2111、如图4所示，根据主控制通道中的两个芯片，获取电机的控制参数的估计值与实际值，即主控制通道中的算法执行芯片a生成电机的电机控制参数的估计值；主控制通道中的逻辑综合芯片c获取电机的电机控制参数的实际值。
50.步骤2112、如图4所示，利用热备份控制通道内的算法执行芯片b，监测主控制通道内的逻辑综合芯片c的各个时钟周期。
51.步骤2113、如图4所示，获取主控制通道内的逻辑综合芯片c执行目标功能时的执行结果，并获取热备份控制通道内的逻辑综合芯片d执行目标功能时的执行结果，目标功能为：获取电机的控制参数的实际值的功能。
52.步骤2114、主控制通道中的逻辑综合芯片c将获取电机的电机控制参数的实际值发送至算法执行芯片a，由算法执行芯片a获取电机的控制参数的估计值与实际值的第一差值，即主控制通道中的算法执行芯片a将电机的电机控制参数的估计值与电机的电机控制参数的实际值作差得到第一差值，并判断第一差值是否满足预设的第一差值条件，其中，第一差值条件为每个第一差值对应的第一差值阈值；当所有第一差值中的其中一个第一差值大于对应的第一差值阈值时，则满足第一差值条件，并将判断结果发送给逻辑综合芯片d。
53.算法执行芯片b判断主控制通道内的逻辑综合芯片c的各个时钟周期，是否满足预设的第二周期条件，其中，第二周期条件为逻辑综合芯片c的各个时钟周期对应的第二周期阈值，当主控制通道内的逻辑综合芯片c的所有时钟周期的其中一个时钟周期大于第二周期阈值时，则满足预设的第二周期条件，并将判断结果发送给逻辑综合芯片d。
54.逻辑综合芯片c将获取的实际值发送给逻辑综合芯片d，由逻辑综合芯片d获取两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果的结果差值，本实施例中，由于是判断主控制通道的逻辑综合芯片c是否失效，故此处的结果差值为：热备份控制通道的逻辑综合芯片d执行目标功能的结果，减去主控制通道的逻辑综合芯片c执行目标功能的结果，其中，结果差值条件为预设的结果差值阈值；逻辑综合芯片d判断当执行的获取电机的控制参数的实际值的功能时结果差值大于结果差值阈值，则满足预设的结果差值条件；如图5所示，将算法执行芯片a判断的结果、算法执行芯片b判断的结果发送给逻辑综合芯片d，逻辑综合芯片d判断三个结果是否满足对应的条件，当第一差值条件、第二周期条件、结果差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则由逻辑综合芯片d判断主控制通道内的逻辑综合芯片c失效。
55.具体的，步骤212、以判断热备份控制通道的逻辑综合芯片d是否失效为例：步骤2121、根据热备份控制通道中的两个芯片，获取电机的控制参数的估计值与实际值，即如图4所示，热备份控制通道中的算法执行芯片b生成电机的电机控制参数的估计值；热备份控制通道中的逻辑综合芯片d获取电机的电机控制参数的实际值。
56.步骤2122、如图4所示，利用主控制通道内的算法执行芯片a，监测热备份控制通道内的逻辑综合芯片d的各个时钟周期。
57.步骤2123、如图4所示，获取热备份控制通道内的逻辑综合芯片d执行目标功能时的执行结果，并获取主控制通道内的逻辑综合芯片c执行目标功能时的执行结果。
58.步骤2124、热备份控制通道中的逻辑综合芯片d将获取电机的电机控制参数的实际值发送至算法执行芯片b，由算法执行芯片b获取电机的控制参数的估计值与实际值的第一差值，即主控制通道中的算法执行芯片b将电机的电机控制参数的估计值与电机的电机
控制参数的实际值作差得到第一差值，并判断第一差值是否满足预设的第一差值条件，其中，第一差值条件为每个第一差值对应的第一差值阈值；当所有第一差值中的其中一个第一差值大于对应的第一差值阈值时，则满足第一差值条件；算法执行芯片a判断热备份控制通道内的逻辑综合芯片d的各个时钟周期，是否满足预设的第二周期条件，其中，第二周期条件为逻辑综合芯片d的各个时钟周期对应的第二周期阈值，当热备份控制通道内的逻辑综合芯片的所有时钟周期的其中一个时钟周期大于第二周期阈值时，则满足预设的第二周期条件；逻辑综合芯片d将获取的实际值发送给逻辑综合芯片c，由逻辑综合芯片c获取两个逻辑综合芯片（主控制通道和热备份控制通道内的逻辑综合芯片）执行相同功能时的执行结果的结果差值，本实施例中，由于是判断热备份控制通道的逻辑综合芯片d是否失效，故此处的结果差值为：主控制通道的逻辑综合芯片c执行目标功能的结果，减去热备份控制通道的逻辑综合芯片d执行目标功能的结果，其中，结果差值条件为预设的结果差值阈值；当执行同一个功能时的结果差值大于结果差值阈值，则满足预设的结果差值条件；如图5所示，将算法执行芯片b判断的结果、算法执行芯片a判断的结果发送给逻辑综合芯片c（逻辑综合芯片c本身有个判断是否满足预设的结果差值条件），故逻辑综合芯片c判断三个结果是否满足对应的条件，当第一差值条件、第二周期条件、结果差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则由逻辑综合芯片c判断热备份控制通道内的逻辑综合芯片d失效。
59.实施例2以判断主控制通道的算法执行芯片a是否失效为例：如图2所示，利用主控制通道内的逻辑综合芯片c，监测主控制通道内算法执行芯片a中程序代码的执行时间（即本实施例中的实际执行时间），其中，本发明主要是对电机的控制，故算法执行芯片a中程序代码的实际执行时间主要包括：转速环代码的第一实际执行时间和电流环代码的第二实际执行时间；利用热备份控制通道内的逻辑综合芯片d，监测主控制通道内的算法执行芯片a中各个时钟周期，其中，算法执行芯片a中的各个时钟周期为：系统时钟、高速外设时钟、以及低速外设时钟的周期；主控制通道内的算法执行芯片a生成算法执行芯片a中控制器输出的电机控制参数的估计值（转速与电流的估计值），并通过热备份控制通道内的算法执行芯片b生成算法执行芯片b中控制器输出的电机控制参数的估计值；其中，两个电机控制参数均为电机的转速参数和电流参数。
60.如图6所示，将逻辑综合芯片c获取的算法执行芯片a中程序代码的实际代码执行时间，算法执行芯片a生成的转速与电流的估计值，算法执行芯片b生成的转速与电流的估计值，全部发送至逻辑综合芯片d，然后由逻辑综合芯片d判断实际代码执行时间是否满足设定的时间条件；由逻辑综合芯片d将算法执行芯片b与算法执行芯片a的电机控制参数（转速、电流）的估计值的作差得到估计值差值，并判断估计差值是否满足设定的估计差值条件；在由逻辑综合芯片d判断算法芯片a的各个时钟周期是否满足第一周期条件，最后由逻辑综合芯片d进行三决策表决，当时间条件、第一周期条件以及估计值差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则通过逻辑综合芯片d判断主控制通道内的算法执行芯片a失效。
61.以判断主控制通道的逻辑综合芯片c是否失效为例：根据主控制通道中的两个芯片，获取电机的控制参数的估计值与实际值，即主控
制通道中的算法执行芯片a生成电机的电机控制参数的估计值；主控制通道中的逻辑综合芯片c获取电机的电机控制参数的实际值；利用热备份控制通道内的算法执行芯片b，监测主控制通道内的逻辑综合芯片c的各个时钟周期；获取主控制通道内的逻辑综合芯片c执行目标功能时的执行结果，并获取热备份控制通道内的逻辑综合芯片d执行目标功能时的执行结果，目标功能为：获取电机的控制参数的实际值的功能；如图7所示，算法执行芯片a将生成的电机控制参数（转速与电流）的估计值、逻辑综合芯片c执行目标功能时的执行结果以及算法执行芯片b获取的逻辑综合芯片c的各个时钟周期，全部发送至逻辑综合芯片d，由逻辑综合芯片d将算法执行芯片a将电机的电机控制参数的估计值与逻辑综合芯片c获取的电机的电机控制参数的实际值作差得到第一差值，并判断第一差值是否满足第一差值条件，逻辑综合芯片d判断逻辑综合芯片c的各个时钟周期是否满足第二周期条件；逻辑综合芯片d执行目标功能的结果，减去主控制通道的逻辑综合芯片c执行目标功能的结果，即由逻辑综合芯片d将逻辑综合芯片d获取电机控制参数的实际值，减去逻辑综合芯片c获取电机控制参数的实际值得到结果差值，并判断结果差值是否满足结果差值条件；至此，当第一差值条件、第二周期条件、结果差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则由逻辑综合芯片d判断主控制通道内的逻辑综合芯片c失效。
62.综上，本发明实施例提供的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，在对算法执行芯片监测时，通过两个控制通道内的其他三个芯片对算法执行芯片对应程序代码的实际执行时间、控制器输出的电机控制参数的估计值以及各个时钟周期进行监测，然后，利用监测的三个监测结果与对应的条件，利用三决策表决法综合判断算法执行芯片是否失效；在对逻辑综合芯片监测时，通过两个控制通道内的其他三个芯片对逻辑综合芯片对应的各个时钟周期、两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果，以及电机的控制参数的估计值与实际值进行监测，然后基于三个监测结果与对应的条件，利用三决策表决法综合判断逻辑综合芯片是否失效；从而实现了利用双余度控制器中的两个控制通道内的芯片，实现对故障的监控，从而节省了硬件资源，利用三决策表决法综合判断芯片是否失效，保证了监测结果的准确性。
63.综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，包括：根据每个控制通道中的逻辑综合芯片，获取每个控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间以及各个时钟周期；根据每个控制通道的算法执行芯片，获取两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值；根据程序代码的实际执行时间、两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值以及各个时钟周期，判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效；根据同一个控制通道中的两个芯片，获取电机的控制参数的估计值与实际值；根据其中一个控制通道的算法执行芯片，获取另一个控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期；根据两个控制通道内的逻辑综合芯片，监测两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果；根据两个控制通道中的每个逻辑综合芯片在执行相同功能时的执行结果，电机的控制参数的估计值与实际值，以及控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期，判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片是否失效；其中，两个控制通道为主控制通道和热备份控制通道。2.根据权利要求1所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，获取每个控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间以及各个时钟周期的步骤包括：根据每个控制通道的逻辑综合芯片，获取对应的控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间；其中，程序代码的实际执行时间为：算法执行芯片中的转速环程序代码的实际执行时间和电流环程序代码的实际执行时间；根据每个控制通道内的逻辑综合芯片，获取另一个控制通道内的算法执行芯片中各个时钟周期；其中，所述各个时钟周期为算法执行芯片的系统时钟周期、高速外设时钟周期以及低速外设时钟周期。3.根据权利要求1所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，获取两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值的步骤包括：根据每个控制通道内的算法执行芯片，生成对应的控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值；其中，两个电机控制参数均为电机的转速参数和电流参数。4.根据权利要求1所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，根据同一个控制通道中的两个芯片，监测电机的转速参数和电流参数的估计值与实际值的步骤包括：根据同一个控制通道的算法执行芯片获取电机的电机控制参数的估计值；根据同一个控制通道的逻辑执行芯片获取电机的电机控制参数的实际值；其中，电机控制参数为电机的电流参数和转速参数。5.根据权利要求1所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其
特征在于，判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效的步骤包括：判断控制通道内算法执行芯片中每个程序代码的实际执行时间，是否满足设定的时间条件；判断控制通道内算法执行芯片中各个时钟周期，是否满足设定的第一周期条件，其中，第一周期条件为算法执行芯片中各个时钟周期对应的周期阈值，当算法执行芯片中所有时钟周期中的其中一个时钟周期大于对应的周期阈值，则满足预设的第一周期条件；获取两个控制通道内的算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值差值，判断估计值差值是否满足设定的估计值差值条件；当时间条件、第一周期条件以及估计值差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则判断控制通道的算法执行芯片失效。6.根据权利要求5所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，判断控制通道内算法执行芯片中程序代码的实际执行时间，是否满足设定的时间条件的步骤包括：时间条件为：控制器执行每个程序代码所需的时间；当所有程序代码的实际执行时间中的其中一个程序代码的实际执行时间，大于控制器执行对应的程序代码所需的时间时，则满足设定的时间条件。7.根据权利要求5所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，判断估计值差值是否满足设定的估计值差值条件的步骤包括：其中，估计值差值条件为每个估计值差值对应的估计值差值阈值；当所有估计值差值中的其中一个估计值差值大于对应的估计值差值阈值时，则满足估计值差值条件。8.根据权利要求1所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片是否失效的步骤包括：获取电机的控制参数的估计值与实际值的第一差值，判断第一差值是否满足预设的第一差值条件；判断控制通道内的逻辑综合芯片的各个时钟周期，是否满足预设的第二周期条件，其中，第二周期条件为逻辑综合芯片的各个时钟周期对应的第二周期阈值，当逻辑综合芯片的所有时钟周期的其中一个时钟周期大于第二周期阈值时，则满足预设的第二周期条件；获取两个逻辑综合芯片执行相同功能时的执行结果的结果差值，判断结果差值是否满足预设的结果差值条件；当第一差值条件、第二周期条件、结果差值条件的三个条件中至少两个条件满足，则判断对应的控制通道内的逻辑综合芯片失效。9.根据权利要求8所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，判断结果差值是否满足预设的结果差值条件的步骤包括：其中，结果差值条件为预设的结果差值阈值；当执行同一个功能时的结果差值大于结果差值阈值，则满足预设的结果差值条件；执行的功能为：获取电机的控制参数的实际值的功能。10.根据权利要求8所述的一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，其特征在于，判断第一差值是否满足预设的第一差值条件的步骤包括：
其中，第一差值条件为每个第一差值对应的第一差值阈值；当所有第一差值中的其中一个第一差值大于对应的第一差值阈值时，则满足第一差值条件。

技术总结
本发明涉及自监控技术领域，具体涉及一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法，包括：根据控制通道内算法执行芯片的程序代码的实际执行时间，各个时钟周期以及两个算法执行芯片中控制器输出的电机控制参数的估计值，判断每个控制通道的算法执行芯片是否失效，根据每个逻辑综合芯片在执行相同功能时的执行结果，电机的控制参数的估计值与实际值，以及控制通道内逻辑综合芯片的各个时钟周期，判断控制通道内的逻辑综合芯片是否失效。本方法节省了硬件资源，保证了监测结果的准确性。性。性。


技术研发人员：骆光照 张泽良 毛文杰 刘春强 万国北 张孟博 王帅 王浩
受保护的技术使用者：兰州万里航空机电有限责任公司
技术研发日：2023.09.15
技术公布日：2023/10/20