专利名称：防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法
技术领域：
本发明属于计算机控制技术领域，涉及数字反馈信号的接收和处理，提出防止数 字反馈控制系统失控的软件保护方法。
背景技术：
随着大规模集成电路、微控制器、微处理器及传感器技术的飞速发展，控制系统反 馈元件的数字化也得到了长足的发展。在采用数字反馈信号的控制系统中，如果由于反馈元件掉电、反馈元件故障、反馈 信号的通信回路故障等原因引起反馈信号异常，控制系统就会发生失控。系统失控会对系 统及人身安全带来威胁，因此在任何情况下，有必要采取相应的措施来防止数字信号反馈 控制系统失控。数字控制系统中防止系统失控采用的方法可以采用在循环周期内判断是否接收 到反馈信号的方法。该方法可以有效防止因通信功能异常引起的反馈丢失进而造成的系统 失控。但实际应用中常出现系统通信功能正常、接收到的信号符合通信协议、该反馈却是因 传感元件的故障而引起的无效信号的情况。上述方法就无法有效防止数字反馈控制系统在 此情况下的系统失控。
发明内容
本发明的目的在于针对数字反馈控制系统中数字反馈信号的异常易引起控制系 统失控的问题，提出了一种防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，实现对系统实时 可靠保护，确保系统安全运行。实现本发明的技术方案包括允许连续未收到有效数字反馈信号的次数的设置，相 邻两次数字反馈信号偏差域值的设置，允许闭环状态下相邻两次数字反馈信号偏差等于0 的次数的设置，允许相邻两次数字反馈信号偏差超出所选域值的次数的设置，是否已接收 到有效反馈信号的判断，连续未接收到有效反馈信号的计数器加1运算，未接收到有效反 馈信号的计数器清0复位，是否初次接收到有效反馈信号的判断，相邻两次数字反馈信号 偏差的计算，相邻两次反馈信号的偏差是否大于阈值的判断，相邻两次反馈信号的偏差大 于阈值的计数器加1运算，相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器清0复位，闭环状态 下相邻两次反馈信号的偏差是否等于0的判断，闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于 0的计数器加1运算，闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0的计数器清0复位，连续 未接收到有效反馈信号的计数器的值是否已超允许值的判断，闭环状态下相邻两次反馈信 号的偏差等于0的计数器的值是否已超允许值的判断，相邻两次反馈信号的偏差大于阈值 的计数器的值是否已超允许值的判断，输出控制信号、关闭系统输出。本发明方法首先对数 字反馈信号是否能在采样周期内被正常接收到进行判断；其次对接收到的信号的正确性进 行判断，如果反馈信号异常，系统输出控制信号实时关闭系统输出，确保系统安全。本发明的特点是对数字反馈信号是否能在控制软件循环周期内是否能被连续正常接收到进行判断和对连续接收到的信号的正确性进行判断，对多个相邻的循环周期未收 到有效数字反馈信号的故障及相邻两次数字反馈信号偏差连续多次超出所选域值的故障 进行计数，但对偶尔出现的故障不累计。当累计故障次数超出允许故障次数的情况下，输出 控制信号实时关闭系统输出，确保系统安全可靠。本发明所采用的系统保护方法简单、软件 代码量小、实时行强、可靠性高。
图1是本发明实施例的软件流程图。具体实施方法本发明首先对数字反馈信号是否能在控制软件的循环周期内被正常接收到进行 判断；其次对接收到的信号的正确性进行判断，如果反馈信号异常，系统输出控制信号实时 关闭系统输出，确保系统安全。本发明中的防失控软件子程序的编制可以根据图1所示的软件流程图实施。具体实施流程如下1、根据系统控制软件循环周期的长短及系统保护的实时性要求对允许连续未收 到有效数字反馈信号的次数、相邻两次数字反馈信号的偏差域值、允许闭环状态下相邻两 次数字反馈信号偏差等于0的次数、允许相邻两次数字反馈信号偏差超出所选域值的次数 进行设置。2.判断在本循环周期内是否已接收到有效反馈信号。如果判断出在本循环周期 内已接收到有效反馈信号，则对连续未接收到有效反馈信号的计数器进行清0后执行第三 步。否则，对连续未接收到有效反馈信号的计数器加1运算后，直接执行第6步。3.判断是否初次接收到有效反馈信号。如果判断出在本循环周期内初次接收到有 效反馈信号，则直接执行第6步。否则计算出本次和上次的数字反馈信号偏差后，执行第4步。4.判断相邻两次反馈信号的偏差是否大于阈值。如果判断出相邻两次反馈信号 的偏差大于阈值，则对相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器加1后，执行第6步。否 则，对相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器清0复位后，执行第5步。5.判断闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差是否等于0。如果判断出闭环状态下 相邻两次反馈信号的偏差等于0，则闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0的计数器 加1。否则，闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0的计数器清0复位。6.对连续未接收到有效反馈信号的计数器、闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差 等于0的计数器、相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器三个计数器的值是否已超相 应的允许值进行判断。如果有一个超出允许值，则软件输出控制信号、关闭系统输出。需要指出的是，相关人员对本发明做出的任何不涉及判断方法、保护方式的改变 均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，其特征在于首先对数字反馈信 号是否能在控制软件的循环周期内被正常接收到进行判断；其次对接收到的信号的正确性 进行判断，如果反馈信号异常，系统输出控制信号实时关闭系统输出，确保系统安全，所述 软件保护方法具体执行如下操作(1)允许连续未收到有效数字反馈信号的次数的设置；(2)相邻两次数字反馈信号偏差域值的设置；(3)允许闭环状态下相邻两次数字反馈信号偏差等于0的次数的设置；(4)允许相邻两次数字反馈信号偏差超出所选域值的次数的设置；(5)是否已接收到有效反馈信号的判断；(6)连续未接收到有效反馈信号的计数器加1运算；(7)未接收到有效反馈信号的计数器清0复位；(8)是否初次接收到有效反馈信号的判断；(9)相邻两次数字反馈信号偏差的计算；(10)相邻两次反馈信号的偏差是否大于阈值的判断；(11)相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器加1运算；(12)相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器清0复位；(13)闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差是否等于0的判断；(14)闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0的计数器加1运算；(15)闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0的计数器清0复位；(16)连续未接收到有效反馈信号的计数器的值是否已超允许值的判断；(17)闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0的计数器的值是否已超允许值的判断；(18)相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器的值是否已超允许值的判断；(19)输出控制信号，关闭系统输出。
2.根据权利要求1所述的防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，其特征在于 所述操作(1)允许连续未收到有效数字反馈信号的次数的设置、步骤(2)相邻两次数字反 馈信号偏差域值的设置、操作(3)允许闭环状态下相邻两次数字反馈信号偏差等于0的次 数的设置和操作(4)允许相邻两次数字反馈信号偏差超出所选域值的次数的设置是指根 据系统控制软件循环周期的长短及系统需要保护的实时性进行设置。
3.根据权利要求1所述的防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，其特征在于 所述操作(5)是否已接收到有效反馈信号的判断是指在软件循环周期内对是否接收到有 效的数字反馈信号进行判断。
4.根据权利要求1所述的防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，其特征在于 所述操作(7)未接收到有效反馈信号的计数器清0复位是在每次接收到有效反馈信号后即 清0。
5.根据权利要求1所述的防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，其特征在于 所述操作(9)相邻两次数字反馈信号偏差的计算指求取接收到的相邻的两次数字反馈信 号的偏差，即求取相邻的两次数字反馈信号差的绝对值。
6.根据权利要求1所述的防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，其特征在于所述操作(12)相邻两次反馈信号的偏差大于阈值的计数器清0复位是指在每次判断出相 邻两次反馈信号的偏差不大于阈值后，对该计数器清0复位。
7.根据权利要求1所述的防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，其特征在于 所述操作(1 闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0的计数器清0复位是指在每次 判断出闭环状态下相邻两次反馈信号的偏差等于0后，对该计数器清0复位。
全文摘要
本发明提出了一种防止数字反馈控制系统失控的软件保护方法，属于计算机控制技术领域，涉及数字反馈信号的接收和处理，针对基于数字反馈信号的控制系统提出的一种系统保护方法。该方法首先对数字反馈信号是否能在控制软件循环周期内是否能被正常接收到进行判断，其次对接收到的信号的正确性进行判断，如果反馈信号异常，系统输出控制信号实时关闭系统输出，确保系统安全。本发明所采用的系统保护方法简单、软件代码量小、实时行强、可靠性高。
文档编号G05B19/04GK102147595SQ20101059901
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者刘世挺, 孙向亮, 张朋年, 曹福禄, 胡卫华 申请人:中国兵器工业第二○六研究所