TESTPLAN. Markus Vilhelmsson. Version 1.3. Status Detektion och felisolering i förbränningsmotor

Transkript

1 TESTPLAN Markus Vilhelmsson Version 1.3 Status Granskad Godkänd LIPS Kravspecifikation i bohli890@student.liu.se

2 PROJEKTIDENTITET HT15, Detektion och felisolering i er Linköpings universitet, Institutionen för systemteknik Namn Ansvar Telefon E-post Bohan Liang Projektledare (PL) bohli890@student.liu.se Markus Vilhelmsson Testansvarig (TA) marvi038@student.liu.se Max Karjalainen Designansvarig (DA) maxka588@student.liu.se Minh Le Tran Dokumentansvarig (DOC) minle240@student.liu.se Philip Nilsson Mjukvaruansvarig (MA) ph.nilsson@gmail.com Erik Carlsson Dataansvarig (DA) erica797@student.liu.se E-postlista för hela gruppen: bohli890@student.liu.se Hemsida: Beställare: Erik Frisk, ISY, frisk@liu.se Kund: Volvo Car Sverige AB, GÖTEBORG, Växel Kontaktperson hos kund: Mikael Krizmanik, mikael.krizmanik@volvocars.com Kursansvarig: Daniel Axehill, B-huset 2A:581, , daniel@isy.liu.se Handledare: Daniel Jung, , daner@isy.liu.se LIPS Kravspecifikation ii bohli890@student.liu.se

3 Innehåll 1 Inledning Syfte Översikt av testning Testning i simuleringsmiljö (SM) Testning i motorlaboratorium (ML) Testning i Fault Diagnosis Toolbox (FDT) Teoretisk analys av motormodell och diagnossystem (TA) Generella tester på hela systemet Modellering Diagnostik Testprotokoll... 7 Referenser... 8 LIPS Kravspecifikation iii bohli890@student.liu.se

4 Dokumenthistorik Version Datum Utförda förändringar Utförda av Granskad Uppdaterade testbeskrivningar från kravspecifikation MaV, EC Konkretiserat testbeskrivning MaV, EC Omstrukturering av dokumentet, korrigeringar av testbeskrivning. MaV, MiL, EC MaV Första version BoL,MaK Korrigeringar från handledare MaV, MiL, EC MaK Första utkastet MaV, MiL LIPS Kravspecifikation iv

5 1 Inledning Projektet detektion och felisolering i syftar till att analysera hur ett modellbaserat diagnossystem kan utvecklas på ett systematiskt arbetssätt. Krav på projektet har formulerats i kravspecifikationen [1]. Testplanen kommer förklara hur kraven ska testas, var kraven ska testas, samt visa när kraven är uppfyllda. Testen presenteras i en tabell med följande layout. Test.no. Krav Version Testbeskrivning Deadline Testas i Godkänt Förklaring av tabellen: Test.no. nummer på varje test. Krav kopplar vilket krav som testas. Version om ett test ändras från original kommer det stå här. Testbeskrivning en kort formulering av hur testet ska genomföras. Deadline när testet ska vara avklarat. Testas i säger om testet genomförs i simuleringsmiljö (SM), i ISYs motorlaboratorium (ML), i Fault Diagnosis Toolbox (FDT) eller om testet kommer bestå av en teoretisk analys (TA). 1.1 Syfte Godkänt om ett krav är genomfört med önskvärt resultat kommer det att markeras som godkänt med en hänvisning till respektive dokument där läsaren kan ta del av resultatet. Om ett krav inte är genomfört kommer även det att markeras här. Syftet med testplanen är att projektgruppen ska få en översikt av vad som ska testas, hur testningen ska genomföras samt var och när testningen ska ske. Testplanen är ett stöd för att säkerställa att alla krav i kravspecifikationen testas. I testplanen kommer även ett testprotokoll presenteras. Testprotokollet består av fyra punkter; Beskrivning av testet. Förutsättningar för testet. Resultatet av testet. Om testresultatet är godkänt eller underkänt. LIPS Kravspecifikation 1 bohli890@student.liu.se

6 2 Översikt av testning Kapitlet beskriver vilka tester samt analyser som ska användas för att uppfylla projektets kravspecifikation. 2.1 Testning i simuleringsmiljö (SM) En simuleringsmiljö kommer att skapas för att kunna testa diagnossystemet. I simuleringsmiljön kommer olika typer av fel att kunna läggas in och resultatet av dessa tester kommer, i de fall det är möjligt, att jämföras med tester i motorlaboratorium. Jämförelsen kommer att ske genom att köra samma körfall i motorlaboratoriet och i simuleringsmiljön och se om resultaten överensstämmer. 2.2 Testning i motorlaboratorium (ML) Projektgruppen har tillgång till ISYs motorlaboratorium där tester kommer att genomföras. Här kommer, i största möjliga mån, testar av olika krav att genomföras. Vissa fel, som kräver fysiska ingrepp på motorn, till exempel hål, kommer inte att kunna testas i motorlaboratoriet utan kommer då enbart att testas i simuleringsmiljön. 2.3 Testning i Fault Diagnosis Toolbox (FDT) En diagnosmodell av systemet kommer att tas fram med hjälp av FDT [2] i MATLAB. Genom att deklarera alla ekvationer från motormodellen, alla sensorer samt alla felmodeller i MATLAB kan FDT skapa en diagnosmodell av systemet. Med diagnosmodellen kan de olika felens detekterbarhet samt isolerbarhet undersökas i FDT. I FDT går det även att analysera antalet sensorer som krävs för att kunna detektera samt isolera alla fel i diagnosmodellen. FDT kan även skapa residualgeneratorer från den deklarerade diagnosmodellen. Två olika typer av residualgeneratorer kan skapas; Sekventiella residualgeneratorer baserad på matchning i modellens strukturgraf. Observatörsbaserade residualgeneratorer. Valet av residualgenerator kommer att göras utifrån dess komplexitet och prestanda. Enklast möjliga lösningen med avseende på dess prestanda kommer att väljas. 2.4 Teoretisk analys av motormodell och diagnossystem (TA) En stor del av projektet är att analysera hur ett modellbaserat diagnossystem kan utvecklas och hur diagnossystemet påverkas av motormodellen. Många av kraven på projektet består av analyser över hur teststorheter till diagnossystemet kan tas fram från ekvationerna i motormodellen, samt hur stor påverkan motormodellens noggrannhet har på teststorheternas prestanda. Analyser av diagnossystemets detekterbarhets- och isolerbarhetsegenskaper är en central del av kraven för projektet. Diagnossystemets rangordningsegenskaper av diagnoser ska också analyseras närmare då fel inte är isolerbara. För att säkerställa att alla krav på analyser som nämns i kravspecifikationen genomförs nämns dessa som teoretiska analyser i testplanen. LIPS Kravspecifikation 2 bohli890@student.liu.se

7 3 Generella tester på hela systemet Kapitlet presenteras de tester som kopplar till de generella kraven på systemet. Test.no. Krav Version Testbeskrivning Deadline Testas i Godkänt 1 1 Reviderat Data från ML och SM körs i diagnossystemet för att se om felen kan detekteras. De injicerade felen ska ha storlekar enligt kravspecifikation [1] och ska varieras med +/- 10 %. För tryckfall över luftfiltret ska felstorleken varieras med +/- 10 kpa och för mätfel på temperatursensorn ska felstorleken varieras med +/- 10 grader. Utifrån de fel som detekteras ska diagnossystemet isolera fel(en). Om isoleringen lyckas kommer fel pekas ut och presenteras som diagnoser. 2 2 Original Analysen över hur ett diagnossystem systematiskt kan utvecklas utifrån fysikaliska modeller ska finnas som en del i den tekniska rapporten. Den ska innehålla en beskrivning av hur diagnossystemet har utvecklats. v.48 FDT Ja, se teknisk LIPS Kravspecifikation 3 bohli890@student.liu.se

8 4 Modellering Kapitlet listar de tester som avser kraven på modelleringen. Test.no. Krav Version Testbeskrivning Deadline Testas i Godkänt 3 3 Reviderad Motormodellen ska valideras mot mätdata från ML. Statiska punkter se mätningsplan [3], kommer att köras på motorn i ML och dess uppmätta värden kommer att jämföras med simulerade värden från motormodellen. 4 3 Original Den utförda valideringen på motormodellen och dess delsystem mot mätdata ska finnas i den tekniska rapporten. Den ska innehålla en beskrivning av valideringen tillsammans med figurer. 5 4 Original Analysen på hur delmodellernas noggrannhet påverkar diagnosprestanda ska finnas i den tekniska rapporten. Analysen ska innehålla en beskrivning av hur diagnosprestanda påverkas av modellnoggrannheten då delmodellerna har försämrats och jämförts med de mest noggranna modeller som finns tillgängliga. 6 5 Original Verifiera att felmodellerna är implementerade i motormodellen. 7 6 Reviderad Mätdata ska samlas in i ML för ett antal statiska arbetspunkter, se mätningsplan [3]. Motormodellens simulerade värden för de statiska arbetspunkterna ska jämföras med mätvärdena. 8 6 Reviderad En analys av uppmätt data för de statiska arbetspunkterna [3] jämfört med simulerade värden från motormodellen ska presenteras i den tekniska rapporten. Den ska innehålla en beskrivning av hur väl motormodellen överensstämmer med mätdata. Resultatet ska presenteras i form av figurer. 9 7 Original I FDT definieras vilka sensorer (mätsignaler) som finns tillgängliga. Analysen ska innehålla en jämförelse av diagnosprestandan då varje sensor kopplats bort var för sig. Analysen ska finnas i den tekniska rapporten. 10 8, 9 Original En kvantitativ analys ska genomföras på detekterbarhet och isolerbarhet givet motormodellen och presenteras i den tekniska rapporten. Analysen ska innehålla en jämförelse mellan olika typer av teststorheter, hur teststorheternas tröskelvärden sätts och vilken effekt det har på detekterbarhet och isolerbarhet av fel. v.45 SM Ja, se teknisk v.45 TA Ja, se teknisk v.46 SM Ja, se teknisk v.49 ML/SM Ja, se teknisk v.49 FDT Kravet har prioritet 2, har ej utförts. LIPS Kravspecifikation 4 bohli890@student.liu.se

9 11 10,12 Original Kontrollera att en simuleringsmiljö för motormodellen finns implementerad i Simulink där fel kan injiceras. Simuleringsmiljön ska innehålla en förarmodell som gör det möjligt att följa körcykler Original I simuleringsmiljön väljs en arbetspunkt och motormodellen simuleras för den arbetspunkten. Efter det väljs en körcykel och motormodellen simuleras för körcykeln. v.47 SM Ja, se teknisk v.48 SM Ja, se teknisk 5 Diagnostik Kapitlet listar de tester som avser kraven på diagnosalgoritmen. Test.no. Krav Version Testbeskrivning Deadline Testas i Godkänt Reviderad Ett enkelfel injiceras efter 50 sekunder, i SM, för NEDCkörcykeln. Data körs i diagnosalgoritmen och felet ska detekteras Original Multipla fel injiceras efter 50 sekunder, i ML eller SM, för NEDCkörcykeln. Data körs i diagnosalgoritmen och felen ska detekteras Reviderat Ett intermittent fel injiceras efter 20 sekunder och varar i 20 sekunder, i ML eller SM, för statiska mätpunkter, se mätningsplan [3]. Data körs i diagnosalgoritmen och felet ska detekteras Original En analys över diagnosprestanda för varje teststorhet som avvägning mellan falsklarmssannolikhet och missad detektion ska göras med hjälp av styrkefunktioner och eventuellt andra verktyg. Analysen ska presenteras i den tekniska rapporten tillsammans med diagram som beskriver styrkefunktioner och de andra verktyg som använts. Resultatet av analysen ska sammanställas i en slutsats. v.44 FDT Ja, se teknisk v.45 FDT Kravet har prioritet 3, har ej utförts. v.47 FDT Ja, se teknisk LIPS Kravspecifikation 5 bohli890@student.liu.se

10 17 17 Original En analys av diagnosalgoritmens detektionsprestanda för olika felstorlekar ska genomföras genom att för olika tröskelvärden under om fel går att detektera. De injicerade felen ska ha storlekar enligt kravspecifikation [1] och ska varieras med +/- 10 %. För tryckfall över luftfiltret ska felstorleken varieras med +/- 10 kpa och för mätfel på temperatursensorn ska felstorleken varieras med +/- 10 grader. Analysen kommer presenteras i den tekniska rapporten i form av resultat som visar antal fel som detekterats beroende på vilka tröskelvärden som användes för analysen Original En metodik för att systematiskt välja en uppsättning teststorheter ska tas fram genom en studie och presenteras i den tekniska rapporten Original En analys över detektionsprestanda för intermittenta fel ska göras genom att med FDT undersöka om det går att detektera dessa fel samt undersöka för vilka tröskelvärden som dessa fel kan detekteras. Resultatet av analysen ska presenteras i tekniska rapporten , 22 Original Diagnosalgoritmens isolerbarhetsprestanda för enkelfel ska analyseras med hjälp av data från ML och motormodellen med ett injicerat fel. Analysen ska sammanställas i den tekniska rapporten under resultat , 23 Original Diagnosalgoritmens isolerbarhetsprestanda för multipla fel ska analyseras med hjälp av data från ML och motormodellen med flertalet injicerade fel. Analysen ska sammanställas i den tekniska rapporten under resultat Reviderat Då diagnosalgoritmen inte kan isolera ett fel från data ska den rangordna de fel som detekterats efter dess sannolikhet att vara den bakomliggande orsaken till larmet Original En studie av olika metoder för att rangordna diagnoser ska genomföras. Genom att söka information från olika källor, ska en sammanställning av de olika metoderna presenteras i den tekniska rapporten Reviderad Diagnosalgoritmens realtidsegenskaper ska analyseras genom att mäta dess tidsåtgång för att detektera eller isolera, varje enskilt fel injicerat var för sig. Resultatet ska presentera i den tekniska rapporten. v.49 FDT/TA Ja, se teknisk v.49 FDT/TA Kravet har prioritet 2, har ej utförts. v.49 FDT/TA Ja, se teknisk v.49 TA Kravet har prioritet 3, har ej utförts. v.46 TA Kravet har prioritet 3, har ej utförts. v.49 TA Kravet har prioritet 2, har ej utförts. LIPS Kravspecifikation 6 bohli890@student.liu.se

11 6 Testprotokoll Här visas det testprotokoll som kommer att användas vid genomförandet av varje test. Datum: TESTPROTOKOLL DETEKTION OCH FELISOLERING I FÖRBRÄNNINGSMOTOR Version: 0.1 Miljö: Test utfört av: Krav nr: Beskrivning av utfört test: Förutsättningar för utfört test: Resultat av utfört test: Test godkänt: Ja: [ ] Nej: [ ] Kommentarer: LIPS Kravspecifikation 7 bohli890@student.liu.se

12 Referenser [1] Projektgruppen, Kravspecifikation Detektion och felisolering i, Linköping, [2] E. Frisk, Fordonssystem, 08 Oktober [Online]. Available: [3] T. Svensson och C. Krysander, Projektmodellen LIPS, Studentlitteratur, LIPS Kravspecifikation 8 bohli890@student.liu.se