An moderne Nutzfahrzeuge als technische Systeme mit zunehmender Komplexität werden hohe Anforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit und Sicherheit gestellt. Die Entwicklung effizienter Verfahren zur technischen Diagnose ist daher unerlässlich. Aufgrund der Abmessungen weisen einige Funktionssysteme in Nutzfahrzeugen einen verteilt-parametrischen Charakter auf. Zwar bieten modellbasierte Verfahren hier großes Potential zur Diagnose, jedoch fehlt bisher eine systematische Vorgehensweise, die explizit auf die Anforderungen von örtlich verteilten Systemen ausgerichtet ist. Insbesondere die Integration eines für die Diagnose spezifischen Modells zur Beschreibung schneller transienter Vorgänge im Fehlerfall, welches ohne umfangreiche Vereinfachungen die wesentlichen Wirkzusammenhänge abstrahiert, gestaltet sich mit klassischen Strategien schwierig. Die vorliegende Arbeit präsentiert daher grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung einer systematischen Vorgehensweise für die diagnoseorientierte Modellierung.
Wegen der Vielfältigkeit und Komplexität der Systemklasse erfolgt die Herleitung anhand des Beispiels von Leitungsströmungen mit einem örtlich verteilten Druckabfall, wie sie in einem Nutzfahrzeug vorkommen. Basierend auf der fundamentalen Modellierung des Systemverhaltens sowie dessen Analyse im exemplarischen Fehlerfall einer Leckage werden zwei Strategien zur systematischen Erstellung eines für die Diagnose geeigneten Systemmodells erarbeitet, vorgestellt und ihre Eignung als diagnosespezifische Modellierung diskutiert. Beide Verfahren werden auf Basis von Messungen an einem konkreten Beispielsystem, dem ein Viertelfahrzeug abstrahierenden Luftfederprüfstand, verifiziert. Die Arbeit schließt mit einigen Überlegungen zur weiteren Verwendung der Modelle für die Ausarbeitung einer konkreten Diagnosestrategie. Ein Anhang liefert zu verschiedenen Aspekten vertiefende Informationen, die eine Einarbeitung in die Thematik erleichtern.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur Verbesserung der modellgestützten Fehlerdiagnose. Die Aufgaben der Fehlerdiagnose sind aufeinanderfolgend: Fehlerdetektion, Fehlerisolation und Fehleridentifikation. Fehleridentifikation stellt den anspruchsvollsten Schritt der Fehlerdiagnose dar. Eine genaue Schätzung kann selten erreicht werden, selbst dann, wenn eine hohe Anzahl an Messungen vorhanden ist, (Varga, 2017). Eine bessere Fehleridentifikation soll erreicht werden indem zunächst die Qualität der Messdaten verbessert wird. Das heißt, dass in dem vorhandenen Datensatz Ausreißer erkannt und entfernt werden. Die Erkennung der Ausreißer wird mit dem Nalimov Ausreißer Test durchgeführt. Dabei wird keine Annahme bezüglich der Anzahl der Ausreißer getroffen. Es kann also durchaus sein, dass in einem Cluster keine Ausreißer erkannt werden. Allerdings besteht dabei eine Begrenzung bezüglich der Anzahl der Arbeitspunkte in einem Cluster. Es wird eine minimale Anzahl von drei Arbeitspunkten vorausgesetzt. Damit die Ausreißer in dem gesamten gemessenen Drehzahl-Last-Bereich erkannt werden können wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Plausibilisierung aller Messdaten ermöglicht. Des Weiteren beeinflusst ein Fehler in einem System mehrere physikalische Größen. Dadurch kann eine Informationsredundanz erreicht werden. Das bedeutet, dass der Fehler sowohl anhand einer als auch einer redundanten Informationsquelle identifiziert werden kann. Die Ergebnisse weisen aber eine unterschiedliche Genauigkeit und Konfidenz der Schätzung auf. Aus diesem Grund wird ein Ansatz vorgeschlagen, der basierend auf der Redundanz der Informationsquellen einen Fehler identifizieren soll, indem die Informationsquellen instantan berücksichtigt werden.
Aktualisiert: 2022-03-24
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An moderne Nutzfahrzeuge als technische Systeme mit zunehmender Komplexität werden hohe Anforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit und Sicherheit gestellt. Die Entwicklung effizienter Verfahren zur technischen Diagnose ist daher unerlässlich. Aufgrund der Abmessungen weisen einige Funktionssysteme in Nutzfahrzeugen einen verteilt-parametrischen Charakter auf. Zwar bieten modellbasierte Verfahren hier großes Potential zur Diagnose, jedoch fehlt bisher eine systematische Vorgehensweise, die explizit auf die Anforderungen von örtlich verteilten Systemen ausgerichtet ist. Insbesondere die Integration eines für die Diagnose spezifischen Modells zur Beschreibung schneller transienter Vorgänge im Fehlerfall, welches ohne umfangreiche Vereinfachungen die wesentlichen Wirkzusammenhänge abstrahiert, gestaltet sich mit klassischen Strategien schwierig. Die vorliegende Arbeit präsentiert daher grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung einer systematischen Vorgehensweise für die diagnoseorientierte Modellierung.
Wegen der Vielfältigkeit und Komplexität der Systemklasse erfolgt die Herleitung anhand des Beispiels von Leitungsströmungen mit einem örtlich verteilten Druckabfall, wie sie in einem Nutzfahrzeug vorkommen. Basierend auf der fundamentalen Modellierung des Systemverhaltens sowie dessen Analyse im exemplarischen Fehlerfall einer Leckage werden zwei Strategien zur systematischen Erstellung eines für die Diagnose geeigneten Systemmodells erarbeitet, vorgestellt und ihre Eignung als diagnosespezifische Modellierung diskutiert. Beide Verfahren werden auf Basis von Messungen an einem konkreten Beispielsystem, dem ein Viertelfahrzeug abstrahierenden Luftfederprüfstand, verifiziert. Die Arbeit schließt mit einigen Überlegungen zur weiteren Verwendung der Modelle für die Ausarbeitung einer konkreten Diagnosestrategie. Ein Anhang liefert zu verschiedenen Aspekten vertiefende Informationen, die eine Einarbeitung in die Thematik erleichtern.
Aktualisiert: 2023-04-17
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