ANALIZA BIPOLARNEGO DYNAMICZNEGO MODELU DIAGNOSTYCZNEGO MONITOROWANIA WYPOSAśENIA ELEKTRYCZNEGO SAMOCHODU

Transkrypt

1 LOGITRANS - VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA LOGISTYKA, SYSTEMY TRANSPORTOWE, BEZPIECZEŃSTWO W TRANSPORCIE Radosław GAD 1 Moniorowanie diagnosyczne, model dynamiczny, diagnosyka pojazdowa ANALIZA BIPOLARNEGO DYNAMICZNEGO MODELU DIAGNOSTYCZNEGO MONITOROWANIA WYPOSAśENIA ELEKTRYCZNEGO SAMOCHODU W referacie przedsawiono bipolarną koncepcję dynamicznych modeli moniorowania diagnosycznego wyposaŝenia elekrycznego samochodu, (WES), kóre są opisane w posaci równań róŝnicowych określających nieliniowe zaleŝności między uszkodzeniami a sympomami WES. Z orzymanych rezulaów wynika, Ŝe akie modele mogą być sosowane do budowy układów moniorowania diagnosycznego WES realnych pojazdów. SIMULATION ANALYSIS OF BIPOLAR MODELS OF DIAGNOSTIC MONITORING OF CAR S ELECTRICAL EQUIPMENT The repor presens bipolar models of diagnosics monioring of car s elecrical equipmen (WES), ha are described in a form of difference equaions ha define non-linear relaions beween damages and WES sympoms. The resuls prove ha hese models can be applied o consruc WES diagnosic monioring sysems for real cars. 1. WSTĘP Arykuł jes konynuacją pracy [1]. Wprowadzono nową koncepcję bipolarnych modeli moniorowania dynamicznego wyposaŝenia elekrycznego samochodu. Moniorowanie diagnosyczne pojazdu moŝe być przeprowadzane róŝnymi meodami, w ym oparymi na podejściu, sympomowym (rys. 1). W pracy przedsawiono wyniki analizy symulacyjnej bipolarnego dynamicznego modelu diagnosycznego moniorowania wyposaŝenia elekrycznego samochodu, w kórej zasosowano nowaorską koncepcję dynamicznych modeli, opisujących sysem moniorowania diagnosycznego WES. 1 Poliechnika Święokrzyska, WE,AiI; Kielce , Al. Tysiąclecia P. P. 7, el.: ; faks: , sgad@u.kielce.pl Praca zosała wykonana w ramach projeku badawczego (grana) nr: NN

2 1564 Radosław GAD Rys.1. Schema blokowy analizowanego układu. 2. MODEL DYNAMICZNEGO MONITOROWANIA DIAGNOSTYCZNEGO Model dynamiczny słuŝący do analizy relacji sympom uszkodzenie [1] zosał zasąpiony nową koncepcją (1), (2), kóra przedsawia moniorowanie w nasępujący sposób: 36 ( 1) = f W MS ( ) + F ( ) F + (1) j ij i j i= 1 f (x) λx 1 e = (2) λx 1+ e gdzie: W ij elemeny macierzy diagnosycznej W (ab. 1); F j uszkodzenia; MS i sympomy; F j (0) warość począkowa (zadana) j ego uszkodzenia; = 0,1,,T czas dyskreny; j = 1,,32; i=1,,33; λ > 0. W analizowanym przykładzie zasosowano model, zawierający 30 sympomów i 23 uszkodzenia, a ich wzajemne powiązania (współczynniki W i,j z ab. 1) określono na podsawie wiedzy eksperowej i zesawiono w macierzy współczynników W (abela 1). W abeli 1 przedsawiono zbiory S i zmierzone sygnały diagnosyczne, oraz ich wpływ na uszkodzenia F j (dla i=1,,33; j=1,,30).

3 ANALIZA BIPOLARNEGO DYNAMICZNEGO MODELU 1565 Tab. 1 Macierz współczynników W F/S S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12 S 13 S 14 S 16 S 17 S 18 S 19 S 20 S 21 S 22 S 23 S 24 S 26 S 27 S 31 S 32 S 33 F 0 0,2 0,1 0,3 0,2 0,3 0,1 0,2 0,1 0,4 0,1 0,1 0,3 0,1 0,4 0,2 0,1 0,2 0,1 0,3 0, ,1 0,1 0,2 0,1 0,2 F 1 0, ,3 0, ,4 0,6 0,5 0,8 0,4 0,3 0, ,3 0,6 0, , F 30 0, ,8 0,7 0,9 0,5 0,7 0,4 0,6 0,8 0,9 0,5 0,4 0,7 0,8 0,5 0,8 0,6 0,7 0,8 0,5 0,6 0,7 0, F 2 0, ,4 0,5 0, ,4 0,1 0 0,3 0,2 0,6 0,1 0,2 0,4 0,3 0 0, F 3 0, ,2 0,3 1 0,4 0,6 0,3 0,1 0,5 0,4 0,2 0, ,6 0,4 0,3 0, ,4 0, F 4 0, ,3 0,1 0,4 0,2 0,5 0,1 0 0,2 0 0,3 0,2 0,5 0,1 0,2 0,2 0,5 0 0,1 0,3 0,1 0,2 0 0,1 0,3 0,1 F 5 0,5 1 0,7 0,3 0,5 0,2 0,4 0,1 0,5 0,7 0,8 0,5 0,6 0,6 0,4 0,3 0,6 0,8 0,2 0,4 0,1 0,4 0,2 0,1 0 0,4 0,4 0.2 F 6 0, F 7 0, ,5 0,7 0,3 0, F 8 0, ,8 0,7 0,5 0,1 0,1 0, ,1 0,3 0,2 0,5 0,3 0,1 0,4 0,2 0, , F 9 0, ,2 0,3 0,4 0,1 0,4 0,3 0,2 0,1 0,5 0,2 0,8 0,7 0,5 0 0,2 0,5 0,3 0, , F ,3 0,1 0,2 0,1 0,3 0,5 0,2 0,1 0,2 0,3 0,5 0,4 0,3 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,5 1 0, F 12 0, ,1 0,2 1 0,1 0,4 0,2 0,1 0, , F 13 0, ,8 0,6 1 0,1 0,2 0,1 0,4 0,2 0,1 0,1 0, , , F 14 0, ,5 0,3 1 0,2 0,4 0,2 0,1 0 0,3 0, , F ,4 0,2 1 0,1 0,5 0,3 0 0,1 0,3 0,2 0, ,3 0, , F 16 0, ,1 0, ,2 0,4 0,1 0, , , F 17 0, ,2 0,3 0,1 0 0,5 0,2 0, ,2 0,6 0,1 0,2 0,1 0,5 0,6 0,2 0,3 0,1 0 0, F 18 0, ,1 0,5 0,2 0,1 0,1 0,3 0,5 0,6 0,8 0,1 0,1 0 0,1 0,1 0 0,3 0,1 0,1 0,3 0,5 0, F 19 0, ,1 0,1 0,2 0,4 0,5 0,2 0,5 0,5 0, ,4 0,1 0,3 0,1 0 0,1 0,2 0, F 20 0, ,1 0,3 0,1 0,1 0,7 0,3 0,5 0,2 0,8 0,3 0,2 0,6 1 0,1 0,2 0,1 0 0,1 0,3 0,1 0, F ,2 0 0,8 0 0,9 0,6 0,3 0, ,2 0 0,7 0,2 0,1 0,1 0,9 0,1 0,1 0,2 0, F 21 0,2 0,3 0,1 0,2 0,1 0,3 0,1 1 0,7 0,1 0,1 0,2 0 0,2 0 0,1 0,2 0 0,1 0,1 0 0,2 0,1 0,8 0,9 0 0,1 0,3 Równania (1) i (2) przedsawiają bipolarny model, na podsawie kórego przeprowadzono w pracy analizę symulacyjną. Wyniki analizy uzyskano w drodze realizacji procesu, składającego się z nasępujących eapów: sprowadzenie warości rzeczywisych sygnałów do posaci znormalizowanej w granicach [0, 1]; przeprowadzenie analizy symulacyjnej WES w zaleŝności pomiędzy sympomami i uszkodzeniami w posaci równań róŝnicowych (1) i (2). Na rysunku 2.1 przedsawiono ogólny schema blokowy wyposaŝenia współczesnego elekrycznego silnika samochodowego.

4 1566 Radosław GAD Rys. 2. Ogólny schema blokowy wyposaŝenia elekrycznego silnika samochodowego z zaznaczonymi sympomami pomiarowymi. Osprzę silnika spalinowego składa się z nasępujących układów [2]: o zasilania w energię elekryczną: akumulaor, alernaor, regulaor napięcia; o zasilania w paliwo : przekaźnik zasilania pompy paliwowej, pompa paliwowa, wryskiwacze; o zapłonowy: akumulaor, wyłącznik zapłonu, elekroniczny moduł serujący pracą silnika, cewka zapłonowa, świece zapłonowe, przewody niskiego napięcia, przewody wysokiego napięcia; o rozruchu: akumulaor, wyłącznik zapłonu, wyłącznik elekromagneyczny, mechanizm sprzęgający; o inne elemeny serujące: czujnik połoŝenia i prędkości wału korbowego; immobilizer, czujnik spalania deonacyjnego, czujnik emperaury powierza, czujnik poziomu paliwa, czujnik połoŝenia przepusnicy; czujnik emperaury silnika, wyłącznik wenylaora chłodnicy, sonda lambda, czujnik ciśnienia w kolekorze ssącym, sonda lambda, czujnik ciśnienia w kolekorze ssącym, czujnik ciśnienia oleju.

5 ANALIZA BIPOLARNEGO DYNAMICZNEGO MODELU 1567 W pracy dla analizy symulacyjnej wybrano obwód zasilania energią elekryczną, a konkrenie zaleŝność wpływu zmiany sympomów MS 4 i MS 5 na uszkodzenie sacyjki (F 12 ) oraz uszkodzenie przewodu sacyjka rozrusznik (F 13 ). 3. WYBRANE WYNIKI BADAŃ Celem badań symulacyjnych było przedsawienie moŝliwości moniorowania diagnosycznego WES sygnału ze sacyjki pojazdu S 4 (sympomem MS 4 ) i sygnału zapłonowego ze sacyjki pojazdu w czasie rozruchu S 5 (sympomem MS 5 ) oraz ich wpływ na uszkodzenia: sacyjki i przewodu sacyjka rozrusznik na podsawie wybranego modelu diagnosycznego (3) (4) (szczególny przypadek (1) (2)) zgodnie z nasępującymi załoŝeniami: ( + 1) = f w MS + w MS F (3) ( ( ) ( ) ( )) F ,12 4 5, ( w MS ( ) + w MS ( ) F ( ) ) F ( + 1) = f + (4) 13 4,13 4 5, dla: MS i [0;0,6]; F j [0;0,6] wskaźniki poprawnej pracy; MS i (0,6;0,9]; F j (0,6;0,9] wskaźniki niepoprawnej pracy; MS i = 1; F j = 1 uszkodzenie; w 4,12 = 0,1; w 4,13 = 0,8; w 5,12 = 0,2; w 5,13 = 0,6; i = 4, 5; j = 12, 13. Na rys. 3 oraz rys. 4 przedsawiono przebiegi czasowe sygnałów diagnosycznych S 4, S 5 oraz sympomy MS 4 i MS U [V] Sympomy rzeczywise S4 S Rys.3. Przebiegi rzeczywise sygnałów diagnosycznych (sympomów): S 4 sygnał ze sacyjki pojazdu; S 5 sygnał zapłonowy ze sacyjki pojazdu w czasie rozruchu

6 Radosław GAD 1,0 0,8 0,6 0,4 MS4 MS5 0,2 0, MS5 MS4 Rys.4. Przebiegi sympomów po sandaryzacji MS 4 sygnał ze sacyjki pojazdu po sandaryzacji oraz MS 5 sygnał zapłonowy ze sacyjki pojazdu po sandaryzacji Na rys. 5 7 przedsawiono przebiegi uszkodzeń F 12 oraz F 13 dla modeli dynamicznego moniorowania diagnosycznego (3) (4) z liniowymi, bipolarnymi oraz sigmoidalnymi funkcjami f(x). 1,6 Uszkodzenia 1,2 0,8 F12 F13 0, Rys.5. Zmiany czasowe uszkodzeń wybranych elemenów WES: F 12 uszkodzenie sacyjki; F 13 uszkodzenie przewodu sacyjka rozrusznik ( f(x)= x)

7 ANALIZA BIPOLARNEGO DYNAMICZNEGO MODELU ,4 Uszkodzenia 0,3 0,2 F12 F13 0, Rys.6. Zmiany czasowe uszkodzeń wybranych elemenów WES: F 12 uszkodzenie sacyjki; F 13 uszkodzenie przewodu sacyjka rozrusznik ( f(x)= (1 e -λx )/(1+e -λx ) 0,8 Uszkodzenia 0,6 0,4 F12 F13 0, Rys.7. Zmiany czasowe uszkodzeń wybranych elemenów WES: F 12 uszkodzenie sacyjki;f 13 uszkodzenie przewodu sacyjka rozrusznik ( f(x)= 1/(1+e -λx )) Z zaprezenowanych wykresów F 12 i F 13 wynika, Ŝe z liniową funkcją f(x) przebiegi uszkodzeń przekraczają granice [0, 1] (co nie jes moŝliwe przy diagnozowaniu), a wprowadzenie bipolarnej funkcji w modelu (1) (2) pozwala na dokładniejszą analizę diagnosycznego moniorowania analizowanego obieku (rys. 1). Sanowi o podsawę do opracowania odpowiedniej procedury diagnosycznego moniorowania, poprawiającej rozróŝnialność uszkodzeń w wybranych chwilach czasowych.

8 1570 Radosław GAD 4. WNIOSKI W arykule przedsawiono wyniki analizy porównawczej liniowego, sigmoidalnego i bipolarnego modelu moniorowania diagnosycznego WES, z kórych wynika, Ŝe zasosowanie bipolarnego modelu (1) (2) pozwoli w pewnym sopniu dokładniej zauomayzować proces diagnozowania i lokalizacji uszkodzeń. 5. BIBLIOGRAFIA [1] Jasriebow A., Gad R., Analiza symulacyjna dynamicznych modeli moniorowania diagnosycznego wyposaŝenia elekrycznego samochodu. Logisyka nr 6/2009, Poznań 2009 (wersja elekroniczna). [2] Gad R. Syneza i analiza pomiarowych sygnałów sympomowych dla diagnosyki wyposaŝenia eklekycznego pojazdów. Praca magiserska, Poliechnika Święokrzyska, Kielce 2005.