本公開涉及控制系統(tǒng)及相關裝置和方法，更具體地，涉及用于檢測物理系統(tǒng)的控制回路的完整性的方法和系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

以下提及的所有示例和特征可以以任何技術上可行的方式進行結合。

在一個方面，一種用于控制物理系統(tǒng)的裝置包括：控制器，其被配置為輸出命令信號以控制設備(plant)的狀態(tài)并接收反饋信號，該反饋信號提供關于設備的狀態(tài)的信息；以及完整性檢測系統(tǒng)。完整性檢測系統(tǒng)被配置為向設備輸出激勵信號，接收反饋信號，確定與激勵信號相關聯(lián)的分量是否存在于反饋信號中，以及基于確定來識別閉環(huán)控制系統(tǒng)是否正在經(jīng)歷故障。

在一些實施方式中，激勵信號在頻譜中具有能量，并且完整性檢測系統(tǒng)包括用于在包含激勵信號頻譜的至少一部分的第一頻帶中對反饋信號進行濾波的第一濾波器，以及用于測量經(jīng)濾波的反饋信號電平的電平檢測器。

在某些實施方式中，完整性檢測系統(tǒng)還包括用于提供反饋信號在第一頻帶中的噪聲電平估計的噪聲電平估計器，以及用于計算信號比率的信號比率計算塊，其中信號比是經(jīng)濾波的反饋信號與噪聲估計的比率。

在一些實施方式中，完整性檢測系統(tǒng)還包括用于將所計算的信號比率與預定閾值進行比較的比較器。

在某些實施方式中，完整性檢測系統(tǒng)被配置為當所計算的信號比率小于預定閾值時，使控制系統(tǒng)進入故障保護操作模式。

在一些實施方式中，噪聲電平估計器包括用于在第二頻帶中對反饋信號進行濾波的第二濾波器。

在某些實施方式中，第二頻帶不同于第一頻帶，但是足夠接近第一頻帶，以便提供反饋信號在第一頻帶中的噪聲電平的估計。

在一些實施方式中，該裝置還包括用于基于噪聲電平估計來調整激勵信號的增益的可變增益放大器。

在某些實施方式中，激勵信號輸出與命令信號合并。

在另一方面，一種檢測物理系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的完整性的方法包括：由控制器輸出命令信號以控制設備的狀態(tài)，以及由控制器接收反饋信號，該反饋信號提供關于設備的狀態(tài)的信息。該方法還包括將激勵信號輸出到閉環(huán)控制系統(tǒng)中，接收反饋信號，確定與激勵信號相關聯(lián)的分量是否存在于反饋信號中，以及基于該確定來識別閉環(huán)控制系統(tǒng)是否正在經(jīng)歷故障。

在一些實施方式中，該方法還包括在包含激勵信號頻譜的至少一部分的第一頻帶中對反饋信號進行濾波，以及測量經(jīng)濾波的反饋信號電平。

在某些實施方式中，該方法還包括估計反饋信號在第一頻帶中的噪聲電平，以及計算信號比率，其中信號比率是經(jīng)濾波的反饋信號與噪聲估計的比率。

在一些實施方式中，該方法還包括將所計算的信號比率與預定閾值進行比較。

在某些實施方式中，該方法還包括當所計算的信號比率小于預定閾值時，使控制系統(tǒng)進入故障保護操作模式。

在一些實施方式中，估計噪聲電平包括在第二頻帶中對反饋信號進行濾波。

在某些實施方式中，第二頻帶不同于第一頻帶，但是足夠接近第一頻帶，以便提供反饋信號在第一頻帶中的噪聲電平的估計。

在一些實施方式中，該方法還包括基于噪聲電平估計來調整激勵信號的幅度。

在某些實施方式中，激勵信號輸出與命令信號合并。

在另一方面，用于控制物理系統(tǒng)的裝置包括用于將激勵信號輸出到閉環(huán)控制系統(tǒng)中的器件，用于接收反饋信號的器件，用于確定與激勵信號相關聯(lián)的分量是否存在于反饋信號中的器件，以及用于基于該確定來識別閉環(huán)控制系統(tǒng)是否正在經(jīng)歷故障的器件。

附圖說明

圖1A是包含完整性檢測系統(tǒng)的物理系統(tǒng)的示例控制回路的框圖。

圖1B是包含完整性檢測系統(tǒng)的物理系統(tǒng)的示例控制回路的框圖。

圖2是示例完整性檢測系統(tǒng)的框圖。

圖3是檢測物理系統(tǒng)的控制回路的完整性的示例性方法的流程圖。

圖4是包括主動懸架的示例物理系統(tǒng)的框圖表示。

具體實施方式

本公開至少部分地基于以下認識：存在可能有益于檢測物理系統(tǒng)的控制回路的完整性的情況。在控制回路中，控制信號被應用到物理部件以引起物理部件的移動。物理部件的位置被檢測并被用于生成隨后的控制信號。在實施方式中，完整性檢測系統(tǒng)使得激勵信號被注入到控制信號上，以引起物理部件在激勵頻率處的移動。這種移動在物理系統(tǒng)控制回路中被檢測到并被完整性檢測系統(tǒng)隔離。如果完整性檢測系統(tǒng)未能檢測到激勵頻帶中的能量，則推斷出控制系統(tǒng)的至少一個部件的故障。

系統(tǒng)概覽

物理系統(tǒng)可以包含由作為控制系統(tǒng)的一部分的控制器輸出的命令信號驅動的有源部件，以控制物理系統(tǒng)的一個或多個狀態(tài)。被控制的物理系統(tǒng)被稱為設備(plant)。該設備還包括由控制系統(tǒng)使用的致動器的動力。在實踐中，控制系統(tǒng)控制設備的一個或多個狀態(tài)。閉環(huán)控制系統(tǒng)包括提供至控制器的反饋信號。反饋信號將關于設備的一個或多個狀態(tài)的信息提供回控制器?？刂破魇褂藐P于設備的狀態(tài)的信息來產(chǎn)生命令信號?？刂葡到y(tǒng)還可以獲得關于應用到設備的輸入的信息，以便產(chǎn)生命令信號。在一些示例中，該輸入信息可以以前饋方式應用于控制器。

這種性質的示例性物理系統(tǒng)可以包括相對于托架支撐平臺的懸架系統(tǒng)。在這種情況下，平臺和由該平臺承載的任何有效載荷將包括設備的一部分。在一個非限制性示例中，懸架系統(tǒng)相對于一個或多個車輪支撐車輛。在一個非限制性示例中，懸架系統(tǒng)相對于車輛底盤支撐座椅。在這些示例中，輸入信息的一個示例是關于路面的信息。盡管這些是兩個示例，但是存在具有使用閉環(huán)控制系統(tǒng)控制的有源部件的許多物理系統(tǒng)，因此，這兩個示例并不旨在進行限制。

控制系統(tǒng)可以控制設備的一個或多個運動狀態(tài)。例如，懸置平臺的位置和加速度可以相對于可被認為是懸置平臺的基座的機械地面參考來控制。在一個示例中，機械地面參考可以是地表。控制系統(tǒng)可以控制設備的部件沿著一個或多個軸線(諸如沿著笛卡爾坐標系中的三個坐標軸中的一個或多個)的平移運動。同樣，控制系統(tǒng)可以諸如通過控制側傾、俯仰和偏轉來控制物理部件的旋轉運動。通常，控制系統(tǒng)可以被配置為控制旋轉和平移運動的任何組合。

在一些示例中，要控制的狀態(tài)不是運動的。例如，在諸如主動降噪系統(tǒng)的閉環(huán)聲學系統(tǒng)中，要控制的狀態(tài)可以是聲壓。

圖4示出了示例物理系統(tǒng)400的框圖表示，其包括能夠以至少一個自由度(諸如相對于托架420在垂直方向上)移動的平臺410。物理系統(tǒng)包括主動懸掛元件430，其可以是在垂直方向上驅動平臺410的致動器。物理系統(tǒng)400還包括一個或多個傳感器以感測物理系統(tǒng)的一些部分(諸如位置傳感器440和加速度計450以及控制系統(tǒng)460)的狀態(tài)。位置傳感器440被布置成感測平臺410的垂直位置，加速度計450被布置成感測平臺410的垂直加速度。來自位置傳感器和加速度計的信號被提供至控制系統(tǒng)460，該控制系統(tǒng)460使用信號來調整主動懸掛元件430以影響對平臺410的控制。盡管圖4所示的示例性懸架系統(tǒng)僅以一個運動自由度控制設備，但是如上所述，懸架系統(tǒng)可以控制平臺相對于托架的任何數(shù)量的運動自由度。

主動懸掛元件430例如可以使用諸如致動器之類的部件而被實現(xiàn)。示例致動器包括單相或多相電磁致動器，諸如三相線性致動器、單相線性致動器、旋轉致動器和可變磁阻致動器。其他示例致動器本質上可以是液壓或氣動的。應當理解，本文公開的實施例不限于與任何特定的致動器技術一起使用。

具有足夠分辨率和準確性的任何位置傳感器440可以用于感測(多個)物理部件的位置和/或運動，并且所選擇的特定傳感器將取決于特定實施方式。合適的位置傳感器的示例可以包括具有電位計的傳感器、利用霍爾效應的傳感器、以及具有磁致伸縮傳感器的傳感器。也可以使用其他類型的位置傳感器。合適的加速度計的示例包括基于MEMS(微機電)的加速度計以及其他類型的加速度計。還應當理解，某些運動狀態(tài)可以從其他運動狀態(tài)的測量中導出，這是眾所周知的。例如，可以對從加速度計輸出的加速度信號進行積分以提供表示速度的信號，或者雙重積分以提供表示位置的信號。本文公開的實施例不限于可以使用的運動傳感器的類型。

主動懸掛式平臺可用于各種應用中。例如，主動懸掛式平臺可以是用于任何移動車輛中的發(fā)動機支架、船上的平臺、座位、床或駕駛室，該移動車輛諸如為汽車、卡車、船或其他船只、火車、公共汽車、休閑車、救護車，拖拉機，卡車拖車、農(nóng)業(yè)機械、工程機械、武器平臺、飛機、直升機或其他飛機、個人運輸裝置如輪椅或嬰兒車。主動懸掛式平臺的其他示例包括機床隔離臺、干涉儀臺、光刻臺等。

平臺不需要包括座位。例如，它可以是用于睡覺的床，諸如在卡車駕駛室中或在火車上的睡眠轎廂中發(fā)現(xiàn)的那些。此外，平臺不需要攜帶人。例如，存在相當脆弱(例如瓷器和水晶)或相當有爆炸性(例如炸藥)的貨物，這兩種貨物通常被非常仔細地運輸。主動懸掛式平臺將提供運輸這種貨物的合適方式。

此外，平臺可以覆蓋顯著區(qū)域。例如，在豪華游輪上，其具有與船運動(諸如側傾、俯仰和偏航)隔離的理發(fā)店或運動-病恢復休息室可能是有用的。

在主動懸架系統(tǒng)中，部件的故障可能導致致動器意外移動。特別地，在使用強力部件的系統(tǒng)(諸如車輛懸架系統(tǒng)或座椅懸架系統(tǒng))中，由于控制回路故障導致的意外運動可能存在安全問題。因此，部件故障的早期檢測對于使得能夠在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下安全地控制物理系統(tǒng)的響應是重要的。

圖1A和圖1B示出了包括設置有控制回路完整性檢測系統(tǒng)190的基于閉環(huán)反饋的控制(控制回路)的物理系統(tǒng)100。在圖1A和1B中，控制器110提供輸出命令信號115，其由放大器120放大并且提供125到致動器130。致動器130將力135應用到受控系統(tǒng)140。受控系統(tǒng)140可以是懸架系統(tǒng)或具有移動部件的其他系統(tǒng)。受控系統(tǒng)145內的一個或多個部件的運動或其他狀態(tài)由輸出基于位置和/或運動的反饋信號155的傳感器150感測。如上所述，傳感器可以是加速度計、位置傳感器或被設計為檢測受控系統(tǒng)的一個或多個狀態(tài)(即運動狀態(tài))的其他傳感器。

來自傳感器150的信號155被傳遞到調節(jié)電子器件160，并作為(多個)反饋信號165輸出到控制器110?？刂破?10具有控制規(guī)則，其試圖將受控系統(tǒng)維持在目標狀態(tài)。簡化的目標狀態(tài)可以是例如最小化懸置平臺的垂直加速度?？刂破鹘邮罩甘臼芸叵到y(tǒng)140的狀態(tài)的反饋信號165，并且確定應用到致動器130的輸出以最小化所測量的系統(tǒng)狀態(tài)與期望的系統(tǒng)狀態(tài)之間的差。確定的輸出反映在命令信號115上。

控制器110可以使用微控制器或其他硬件配置來實現(xiàn)。應當理解，結合圖1A和圖1B描述的功能可以使用許多不同的硬件配置來實現(xiàn)。在一些配置中，多個功能塊的功能可以組合成單個硬件部件。類似地，在一些配置中，圖1A和圖1B中的給定功能塊的功能可以使用多個硬件部件而被實現(xiàn)。被描述為在圖1A和圖1B的功能塊之間交換的信號可以是模擬的、數(shù)字的、或者一些信號可以是模擬的，并且一些信號在給定的實施方式中可以是數(shù)字的。在使用模擬和數(shù)字信號的混合的實施方式中，模擬和數(shù)字信號之間的轉換將以已知的方式被實現(xiàn)，諸如通過使用模擬/數(shù)字和/或數(shù)字/模擬轉換器。

根據(jù)實施方式，控制回路包括完整性檢測系統(tǒng)190，以檢測控制回路的狀態(tài)。如圖1A所示，完整性檢測系統(tǒng)190可以被實現(xiàn)為控制回路的部件之一的一部分。例如，完整性檢測系統(tǒng)190可以在控制器110內被實現(xiàn)。在其他實施方式中，完整性檢測系統(tǒng)190可以在控制回路100的其他部件之一中被實現(xiàn)，或者作為如圖1B所示的獨立部件被實現(xiàn)。

一旦檢測到故障，這將在下面更詳細地討論，則完整性檢測系統(tǒng)190可以例如通過激活警報105來生成警報。附加地或替代地，完整性檢測系統(tǒng)190可以采取動作以使受控系統(tǒng)進入故障保護操作模式。與故障保護操作相關聯(lián)的特定細節(jié)可以根據(jù)應用而變化。例如，在一個實施方式中，將物理系統(tǒng)置于故障保護操作模式可以包括正常地使致動器130斷電，其根據(jù)致動器可以使得致動器130像被動阻尼器那樣起作用。在另一個示例中，將物理系統(tǒng)置于故障保護操作模式可以完全從系統(tǒng)中移除主動懸掛元件，并且用被動懸掛元件替換，例如使用離合器等。通常，通過快速檢測可能的故障條件，可以正常地改變系統(tǒng)操作，使得物理系統(tǒng)保持穩(wěn)定，并且不會遇到系統(tǒng)狀態(tài)中的大震動。

如上所述，提供完整性檢測系統(tǒng)190以檢測閉環(huán)控制系統(tǒng)的故障。在一個實施方式中，完整性檢測系統(tǒng)將激勵信號210(參見圖2)注入到命令信號115上或在另一位置處的控制路徑中，并在系統(tǒng)內的各個位置尋找信號的存在。

在一個實施方式中，輸入到物理系統(tǒng)的控制回路中的激勵信號具有集中在選定頻率范圍中的能量。完整性檢測信號在控制回路內的其他地方尋找激勵信號的存在，以確定控制回路是否起作用。完整性檢測系統(tǒng)可以嘗試在傳感器輸出155、165處或在閉環(huán)控制系統(tǒng)內的任何其他地方檢測激勵信號的存在。執(zhí)行檢測的信號可以代表位置或一些其他狀態(tài)變量，這取決于系統(tǒng)中正在進行檢測的位置。此外，通過查看回路內的多個位置，不僅可以確定故障發(fā)生，而且可以確定哪個部件可能故障。知道哪個部件可能已經(jīng)故障可以有益于確定系統(tǒng)應如何響應。例如，當使系統(tǒng)進入故障保護操作模式時，該信息可以用于在不同故障響應之間進行選擇。作為非限制性示例，當傳感器故障時，用于進入故障保護操作模式的過程可以與當致動器故障時或當放大器故障時不同。在許多情況下，有利的是至少試圖在激勵信號被注入控制回路的點恰好之前的控制回路中的點處檢測激勵信號的存在，使得激勵信號在被檢測到之前通過整個控制回路。這確保檢測到整個回路的完整性。然而，在控制器的增益在激勵頻率下低的情況下，可能優(yōu)選地在控制器之前，例如在信號165上檢測環(huán)路中激勵信號的存在。如前所述，嘗試在控制回路內的各個其他點處檢測激勵信號的存在可以提供用于隔離當發(fā)生故障時回路的哪個部件可能已經(jīng)故障的附加信息。

完整性檢測系統(tǒng)監(jiān)視所接收的信號，以用于指示物理部件正在對所注入的激勵信號呈現(xiàn)預期的物理響應。物理系統(tǒng)對注入的激勵信號的物理響應的指示的檢測指示了系統(tǒng)的完整性；不存在對所注入的激勵信號的物理響應的預期指示指示了可能的故障。通過監(jiān)視來自激勵信號的能量所集中的頻率范圍中的物理響應的指示，完整性檢測系統(tǒng)可以確定注入的激勵信號是否引起反映在物理系統(tǒng)的部件的物理響應中的移動。因此，完整性檢測系統(tǒng)190允許物理系統(tǒng)的控制回路的完整性被快速檢測到，使得可以在檢測到控制系統(tǒng)的可能故障時實施正常關閉。

圖2示出了示例性完整性檢測系統(tǒng)190。如圖2所示，在該示例中，完整性檢測系統(tǒng)包括信號發(fā)生器200，該信號發(fā)生器200基于在系統(tǒng)內檢測到的噪聲值273生成由放大器280縮放到選定幅度的激勵信號205。激勵信號210被注入到物理系統(tǒng)的控制回路中的命令信號115上。雖然此實施方案具有注入到命令信號中的激勵信號，但其他實施方案可另外致使激勵信號被提供至致動器130。

在所示示例中，激勵信號已經(jīng)被選擇為500赫茲(Hz)正弦波，但是也可以使用其他波形和頻率。激勵信號被選擇為使其能量集中在足夠低的頻帶中，使得物理系統(tǒng)的部件能夠充分地反應以產(chǎn)生對激勵信號的可檢測的響應?？蓹z測反應的一個示例是運動反應。同樣，激勵信號被選擇為使其能量集中在選擇為足夠高的頻率范圍中，使得有效載荷不會由于將激勵信號引入控制回路中而受到負面影響。例如，在座椅懸掛系統(tǒng)中，可以選擇激勵信號頻率，使得物理系統(tǒng)的部件的運動對于坐在座椅上的人可以最小程度地感知。作為另一示例，在懸架系統(tǒng)中，物理部件的運動可以感覺為振動或作為嗡嗡聲被聽見。選擇諸如500Hz的中心頻率值被發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)的部件能夠反應的頻率范圍內，同時還足夠低以便不可聞，并且還足夠高以便不會被觸覺感知為振動。也可以根據(jù)所采用的物理部件的特定實施方式和選擇準則來選擇其他值。

如上所述將激勵信號應用到物理系統(tǒng)，并且將物理系統(tǒng)的檢測到的一個或多個狀態(tài)作為反饋信號165返回到完整性檢測系統(tǒng)190。在圖2所示的實施方式中，反饋信號165并行地傳遞到噪聲隔離電路230和信號隔離電路240。

提供噪聲隔離電路230以感測噪聲本底電平。信號165中的噪聲包括來自傳感器150和調節(jié)電子器件160的電噪聲，以及與感測到的受控系統(tǒng)140的運動相關聯(lián)的振動噪聲。

在所示示例中，噪聲隔離電路包括窄帶(高Q)帶通濾波器，其在頻譜的一部分中隔離噪聲信號能量的窄帶(分量)，該部分不同于但是相對地接近于在頻率中激勵信號中的能量居中的位置。在所示示例中(使用具有以500Hz為中心的能量的激勵信號)，具有以700Hz為中心的通帶的帶通濾波器232已經(jīng)被選擇用于在噪聲隔離電路230中使用，盡管其他頻率也可以被使用。檢測其中心接近于激勵信號能量集中的頻帶的頻帶中的噪聲電平提供了可能存在于激勵信號能量集中在其周圍的預期噪聲電平的估計。

本文還考慮用于估計存在于激勵信號中心頻率周圍的噪聲能量的其他方法。例如，在一個非限制性示例中，由于激勵信號通常是已知的，自適應濾波器可以如本領域中已知的那樣被配置為作為使用激勵信號作為參考的自適應消除器來操作，使得自適應消除器的殘余輸出是去除了激勵信號時存在的剩余信號。該信號可以在激勵信號中心頻率周圍被濾波以提供噪聲估計。在另一非限制性示例中，激勵信號可以隨時間選通開和關，其中以激勵信號中心頻率為中心的噪聲能量在激勵信號關斷的時間段期間被直接測量。本文考慮的實施例不限于用于獲得存在于注入的已知激勵信號周圍的噪聲的測量的方法。

來自帶通濾波器232的輸出233被傳送到全波整流器234以獲得輸入233的絕對值235。二階低通濾波器236去除高頻分量以在所選噪聲比較頻率處獲得噪聲本底電平237。所示示例中的低通濾波器236具有低于50Hz的通帶，其用于平滑噪聲比較電路的電平輸出。

信號隔離器電路240被構造成類似于噪聲隔離電路230。具體地，信號隔離器電路240包括帶通濾波器242。在一個實施方式中，帶通濾波器是隔離以激勵信號頻率為中心的反饋信號165的分量的窄帶(高Q)帶通濾波器。在所示示例中，激勵頻率選擇為500Hz，因此，在該實施方式中的帶通濾波器242具有以500Hz為中心的通帶。

來自帶通濾波器242的輸出243被傳送到全波整流器244以獲得輸入243的絕對值245。二階低通濾波器246去除高頻分量以獲得表示在所選激勵頻率247處的平均信號電平的值。所示示例中的低通濾波器246具有低于50Hz的通帶，其用于平滑信號隔離電路的電平輸出。

由信號隔離電路240輸出的電平247然后在計算塊250中與由噪聲隔離電路230輸出的本底噪聲電平237合并以產(chǎn)生信號比率251。更具體地，由信號隔離電路240隔離的信號包括噪聲以及信號，因此計算塊250在技術上計算“信號加噪聲”與噪聲比率——(S+N)/N比率。為了方便起見，本說明書將使用術語“信號比率”來指代由計算塊250計算的比率。信號比率251傳遞通過具有非常低的截止頻率的低通濾波器252。在所示的示例中，低通濾波器252的截止頻率為5Hz，盡管也可以使用其他值。低通濾波器252的效果是平滑由計算塊250提供的計算信號比率的變化。

期望的是減少從激勵信號泄漏到噪聲比較頻帶的頻譜能量的量。還期望的是具有用于隔離激勵信號及隔離噪聲的頻率選擇濾波器(圖2中的濾波器242和232)的帶寬具有類似的帶寬和頻率響應形狀，使得來自濾波器輸出的能量估計可以被更容易地比較?？赡芷谕氖?，相鄰濾波器的阻帶在相對于濾波器通帶中心處的濾波器增益至多-20dB附近的某處相交，并且優(yōu)選地更接近-40dB。這意味著兩個濾波器的中心頻率彼此越接近，它們的滾降的斜率就需要越高。因此，在一些實施方式中，噪聲比較頻率的選擇將取決于所選激勵信號的頻譜能量的分布以及用于隔離激勵信號和噪聲的濾波器的特定特性。然而，期望的是激勵信號濾波器中心頻率(其通常應與激勵信號能量的中心頻率對準)與噪聲濾波器中心頻率相對緊密地間隔，使得噪聲濾波器的輸出更接近地近似于存在于激勵信號的中心頻率附近的噪聲。

如果控制回路正確地操作，則可以預期由信號隔離電路240檢測到的信號247所表示的激勵信號頻譜能量的值將顯著大于由噪聲隔離電路230檢測到的信號237所表示的噪聲頻譜能量。因此，通過比較器254進行比較以確定由低通濾波器252輸出的信號比率253是否大于預定閾值信號比率。例如，閾值可以被設置為5倍，盡管也可以使用其他值。如果信號比率253超過閾值，則假定系統(tǒng)正常。比較器254的輸出260用于指示系統(tǒng)是否可能經(jīng)歷故障。如果來自比較器254的輸出260為高，則信號比率高于閾值并且系統(tǒng)正常。如果來自比較器254的輸出260為低，則信號比率253低于閾值，并且系統(tǒng)可能經(jīng)歷故障?？商娲?，如果需要，可以反轉比較器的高狀態(tài)和低狀態(tài)。在檢測到系統(tǒng)故障時可以產(chǎn)生警報或其他指示，并且如上所述，可以實現(xiàn)一個或多個動作以通過將系統(tǒng)置于故障保護操作模式來使系統(tǒng)能夠正常關閉。在2012年10月31日提交的美國申請?zhí)?3/664,540中描述了提供正常關閉的主動懸架系統(tǒng)，其內容通過引用并入本文。

由噪聲隔離電路230輸出的噪聲電平237也用于設置激勵信號210的電平。具體地，噪聲隔離電路230輸出的噪聲電平237被輸入到放大器270，該放大器270縮放噪聲電平。來自放大器270的輸出271由限幅器272限制并且被提供為縮放因子273，其被輸入到可變增益放大器280以控制從信號發(fā)生器200輸出的激勵參考信號205的增益，以形成用于注入到控制回路的激勵信號210。通過將縮放因子273應用于基于檢測到的噪聲電平的激勵參考信號205，可以將激勵信號210設置在以下電平，該電平將使得反饋信號165中的激勵頻率處的信號在物理系統(tǒng)的控制回路的正常操作期間以至少該閾值超過已知噪聲電平。

在圖2所示的實施方式中，信號205的幅度足夠大，使得在使用縮放因子縮放之前不需要放大信號。如果信號205的幅度不足夠大以在正常操作期間實現(xiàn)超過閾值的信號比率253，則可以應用可變增益電路以進一步放大信號205以調整信號210的幅度。

圖3示出了檢測物理系統(tǒng)的控制回路的完整性的示例性方法。如圖3所示，該方法包括向物理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)提供激勵信號(300)。在控制回路內的一個或多個位置處監(jiān)測物理系統(tǒng)的狀態(tài)以獲得一個或多個反饋信號(310)。

確定以激勵信號中心頻率附近為中心的傳感器信號中存在的頻譜能量的量(320)。還例如通過如上面結合圖2所討論的在噪聲比較頻率處測量反饋信號165中存在的頻譜能量，來確定激勵信號中心頻率處的噪聲能量水平的估計(330)。

噪聲電平估計以兩種方式使用。首先，噪聲電平估計用于縮放激勵信號(340)。這允許將激勵信號的幅度設置為當與反饋信號的噪聲電平相比時在正常操作期間在系統(tǒng)內的各個監(jiān)視點處可感知的水平。第二，噪聲電平估計與激勵信號中心頻率周圍的測量到的頻譜能量一起使用以形成信號比率(350)。將信號比率與閾值信號比率(360)進行比較。如果信號比率超過閾值(370)，則假設激勵信號存在于反饋信號中，其指示控制回路正在工作。

相反，如果信號比率沒有超過閾值，則控制回路可能正在經(jīng)歷故障(380)。在確定潛在故障時，可以觸發(fā)警報和/或可以采取一個或多個動作以使系統(tǒng)能夠進入故障保護操作模式或以其他方式正常關閉。所采取的具體行動將取決于實施方式。

以上描述的這些系統(tǒng)和方法的實施方式包括計算機部件和計算機實施的步驟，其對本領域技術人員而言將是明顯的。例如，應當被本領域技術人員所理解的是，計算機實施的步驟可以作為計算機可讀介質上的計算機可執(zhí)行指令被存儲，該計算機可讀介質諸如舉例而言是軟盤、硬盤、光盤、閃存ROMS、非易失性ROM以及RAM。此外，應當由本領域的技術人員理解的是，該計算機可執(zhí)行指令可以在諸如舉例為微處理器、數(shù)字信號處理器、門陣列等的各種處理器上被執(zhí)行。另外，指令可以在高層程序和/或面向對象的編程語言和/或匯編/機器語言中被實施。為了便于說明，不是上述系統(tǒng)和方法的每一個步驟或元件均被本文描述為計算機系統(tǒng)的一部分，但本領域技術人員將認識到，每個步驟或元件可以具有對應的計算機系統(tǒng)或軟件組件。因此，這樣的計算機系統(tǒng)和/或軟件構件通過描述其對應的步驟或元件(即，它們的功能)而被啟用，并且處于本公開的范圍之內。

若干實施方式已經(jīng)被描述。然而，將理解的是，可以做出附加的修改而不偏離本文描述的發(fā)明構思的范圍，并且相應地，其他實施方式也處于以下權利要求書的范圍以內。