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Untersuchung der modellgestützten Entdeckung von Fehlern in Querdynamiksensoren in Fahrzeugen
Stefan Schneider Zusammenfassung Mit zunehmendem Einsatz von Fahrerassistenten wie ABS, ESP und ASR sowie der Verwendung einer Vielzahl von aktiven Sicherheitssystemen wie Airbags und Rückhaltesystemen in den heutigen Kraftfahrzeugen, wird eine genaue Information über den Fahrzustand von immer größerer Bedeutung. Eine sichere Funktion der zuvor genannten Systeme und ein Schutz vor fehlerhaften Eingriffen der Systeme in den Fahrbetrieb kann nur durch eine ständige Überwachung der notwendigen Sensoren gewährleistet werden. Ein wichtiger Teil der Sensorik ist die Querdynamiksensorik. Eine Überwachung dieser Sensoren ist von besonderer Bedeutung, da die Sensordaten für aktive Fahrdynamik Regelsysteme (z. B. ESP) verwendet werden. In der vorliegenden Diplomarbeit ist die prinzipielle Eignung der modellgestützten Fehlerentdeckung für die Querdynamiksensorik untersucht worden. Zum einen ist die Fehlererkennung mittels Beobachterverfahren und zum anderen die Fehlererkennung mittels Paritätsraumverfahren untersucht worden. Das wesentliche Problem bei der Umsetzung dieser Verfahren ist die Geschwindigkeitsabhängigkeit des Fahrzeugmodells. Für den Einsatz beider Verfahren wird ein zeitinvariantes Modell des zu überwachenden Systems vorausgesetzt. Dies ist jedoch durch die zeitvariante Geschwindigkeit nicht erfüllt. Eine Schätzung der Geschwindigkeit wird jedoch mit ausreichender Genauigkeit durch vorhandene Systeme zur Verfügung gestellt. So ist es durch eine Modifikation des Fahrzeugmodells möglich den geschwindigkeitsabhängigen Anteil im Entwurf und bei der Realisierung der Überwachung zu berücksichtigen. Es hat sich gezeigt, dass die mit Hilfe dieses Modells generierten Residuen im fehlerfreien Fall annähernd Null sind, im Fall eines Sensorfehlers deutlich von Null abweichen und so eine Fehlerentdeckung ermöglichen. Der Entwurf hat sich bei dem Paritätsraumverfahren als einfacher zu handhaben erwiesen, bei der Umsetzung der Ergebnisse für die Anwendung im Fahrzeug bietet jedoch das Beobachterverfahren Vorteile. Das Paritätsraumverfahren hat in Abhängigkeit von der Ordnung des Entwurfs einen hohen Speicherbedarf, da dieses Verfahren gespeicherte Werte der Messgrößen für die Berechnungen verwendet. Innerhalb des Fahrzeugs stehen jedoch nur begrenzte Ressourcen für die Umsetzung der Fehlererkennung zur Verfügung. Die Anforderungen an eine Fehlererkennung durch die ESP werden sowohl durch das vorgestellte Beobachterverfahren, als auch durch das Paritätsraumverfahren erfüllt. Beide Verfahren bieten neben der Erkennung von Fehlern auch die Möglichkeit einer Isolation des „Fehlerortes“. In der Folge dieser Diplomarbeit sind zwei Veröffentlichungen mit Inhalten der Diplomarbeit und weiteren Ideen zur praktischen Umsetzung der Ergebnisse dieser Arbeit entstanden. Ein Beitrag ist für die International Conference on Advances in Vehicle Control and Safety zugelassen und ein weiterer Beitrag zu diesem Thema ist für die Zeitschrift automatisierungstechnische Praxis (atp) eingereicht worden. < zurück |
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