Technical University of Munich, Department of Computer Science
MQM Paper: [Malik 95]

Andreas Malik

Modellbasierte Unterstützung der Fehlermöglichkeits- und Einflußanalyse von geregelten Kfz-Subsystemen.

Diplomarbeit, Forschungs- und Lehreinheit Informatik IX, Technische Universität München, 1995.

1 Einleitung

1.1 Warum diese Arbeit?
Diese Arbeit entstand als Teil einer Kooperation zwischen der TU München und der Robert Bosch GmbH Stuttgart. Das Ziel dieser Kooperation ist es, Entwurf-, Analyse- und Diagnoseaufgaben im dem Bereiche der Kfz-Industrie durch mo-dellbasierte Vorhersage- und Diagnosetechniken zu unterstützen. Qualitative, kompositionale Verfahren treffen dabei genau die Forderungen dieser Domäne
nach Vollständigkeit und Wiederverwendbarkeit. Für statische Systeme wurden bereits überzeugende Ergebnisse erzielt, die eine Umsetzung in praktische Anwen-dungen nahelegen. Dynamische Systeme gestalten sich demgegenüber ungleich komplizierter. Ihr Verhalten ist nicht allein durch den gegenwärtigen Wert der Zustandsvariablen charakterisierbar, sondern vielfach Abhängig vom der vorange-gangenen Entwicklung. Eine geeignete Systembeschreibung für wissensbasierten Anwendungen erfordert deshalb neue Methoden der Abstraktion und neue Darstel-lungen für temporale Zusammenhänge.

1.2 Was behandelt diese Arbeit?
Als motivierendes Beispiel und gleichzeitig als praktische Anwendung behandelt diese Arbeit einen Regelkreis mit Elektromotor. Der Aufbau ist wie folgt: Ein Regler steuert einen Motor durch Änderung der anliegenden Spannung. Neben einer vorgegebenen Solldrehzahl erhält der Regler von einer Drehzahlerfassung Information über die aktuelle Motordrehzahl. In diesem einfachen Beispiel zeigen sich bereits grundlegende Herausforderungen an die Modellierung dynamischer Systeme: Rückkopplungen bewirken ein zeitabhängiges Verhalten, wobei Feh-lerauswirkungen durch Gegensteuerung kompensiert sein können. Die Drehzahler-fassung
ist zudem in sich eine Komponente mit komplexem dynamischen Verhal-ten: Ein mit der Motorachse rotierendes, ferromagnetisches Impulsrad induziert Spannungsimpulse in einem Sensor. Aus der Auswertung der zeitlichen Abstände dieser Impulse läßt sich die Motordrehzahl errechnen. Die Aufgabenstellung lautet, mit wenigen Meßpunkten eine auftretende Fehlerursache zu erkennen und zu
lokalisieren.

1.3 Welche Ergebnisse enthält diese Arbeit?
Ausgehend von den durch das Beispiel implizierten Anforderungen werden im Verlauf dieser Arbeit bestehende Methoden zur qualitativen Modellierung vorgestellt und neue Methoden entwickelt. Am Beispiel des Regelkreises wird eine lokale Charakterisierung von Klassen dynamischen Systemverhaltens erarbeitet. Anhand der Modellierung der Drehzahlerfassung wird eine ökonomische Repräsentation für regelmäßig wiederkehrend Signalverläufe angegeben. Die Ergebnisse dieser Arbeit demonstrieren, daß auch dynamische Systeme mit einfachen, qualitativen Methoden modelliert werden können. Die präsentierten Lösungen lassen sich leicht auf andere dynamische Domänen übertragen.

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created: Jakob Mauss, Aug 22, 1997, last updated: Jakob Mauss, December 4, 1998