EP2339318B1 - Method for diagnosing a malfunction of a mechatronic system - Google Patents
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- EP2339318B1 EP2339318B1 EP20100306490 EP10306490A EP2339318B1 EP 2339318 B1 EP2339318 B1 EP 2339318B1 EP 20100306490 EP20100306490 EP 20100306490 EP 10306490 A EP10306490 A EP 10306490A EP 2339318 B1 EP2339318 B1 EP 2339318B1
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Description
La présente invention concerne un procédé de diagnostic d'un disfonctionnement d'un système mécatronique, un outil pour la mise en oeuvre de ce procédé, ainsi qu'un procédé de génération d'une table de signatures pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic.The present invention relates to a method for diagnosing a malfunction of a mechatronic system, a tool for carrying out this method, and a method for generating a signature table for implementing the method of diagnostic.
L'électronique est utilisée dans l'industrie automobile pour la mise en oeuvre d'une multitude de fonctionnalités. Les systèmes électroniques embarqués dans les véhicules sont aujourd'hui architecturés autour d'Unités Electroniques de Contrôle (UEC). Ces UEC sont connectées les unes aux autres via des réseaux informatiques, généralement des réseaux ou bus CAN, et sont reliées aux systèmes physiques via des capteurs et des actionneurs.Electronics is used in the automotive industry for the implementation of a multitude of features. On-board electronic systems in vehicles are today structured around Electronic Control Units (ECUs). These UECs are connected to each other via computer networks, usually CAN networks or buses, and are connected to physical systems via sensors and actuators.
Les composants physiques, qu'ils soient électroniques, mécaniques, hydrauliques ou thermiques par exemple, sont constamment surveillés et contrôlés par les UEC. Les UEC forment ainsi des systèmes de commande, et les composants physiques les systèmes commandés.Physical components, whether electronic, mechanical, hydraulic or thermal, for example, are constantly monitored and controlled by the ECUs. The UECs thus form control systems, and the physical components the controlled systems.
L'ensemble de l'électronique véhicule permet la réalisation de différentes fonctions, la réalisation d'une fonction pouvant nécessiter un ou plusieurs UEC. Cette notion de fonction est importante car c'est en termes de défaut sur cette fonction qu'un usager décrit son problème à un garagiste. C'est la première information que reçoit le garagiste. Une fonction est l'ensemble des ressources (UEC, partie de logiciel, réseaux, composants électroniques et mécaniques...) nécessaires à la réalisation d'une prestation.The entire vehicle electronics allows the realization of different functions, the realization of a function that may require one or more UEC. This notion of function is important because it is in terms of a defect on this function that a user describes his problem to a garage mechanic. This is the first information the mechanic receives. A function is the set of resources (UEC, part of software, networks, electronic and mechanical components ...) necessary for the realization of a service.
La maintenance des véhicules, et notamment le diagnostic de panne en garage, est ainsi devenu un véritable problème. Les systèmes de diagnostic connus font appel à des méthodes basées sur la modélisation des composants physiques, qui déterminent des valeurs statiques, à comparer avec la mesure effectuée lors d'un test. Ces méthodes demeurent assez rudimentaires de sorte qu'aujourd'hui, dans les garages, le diagnostic des systèmes mécatroniques basé sur ces méthodes repose principalement sur les connaissances du garagiste ou sur des arbres de diagnostic construits manuellement.The maintenance of the vehicles, and in particular the fault diagnosis in the garage, has thus become a real problem. The known diagnostic systems use methods based on the modeling of the physical components, which determine static values, to be compared with the measurement carried out during a test. These methods remain rather rudimentary so that today, in garages, the diagnosis of mechatronic systems based on these methods relies mainly on the knowledge of the mechanic or manually built diagnostic trees.
Notamment, on connaît du document
On connaît du document
Le document
Il est indispensable de donner aux opérateurs des outils d'aide à la maintenance de plus en plus performants. La présente invention vise à proposer un procédé performant de diagnostic d'un système mécatronique et un outil adapté à la mise en oeuvre de ce procédé.It is essential to give operators more and more efficient maintenance tools. The present invention aims at providing a high-performance method for diagnosing a mechatronic system and a tool adapted to the implementation of this method.
A cet effet, la présente invention propose un procédé de diagnostic d'un système mécatronique, suivant lequel :
- a) en réponse à l'observation d'un disfonctionnement d'une fonction dudit système, on choisit un premier parmi une pluralité de tests (Ti) prédéterminés de ladite fonction,
- b) on met en oeuvre ledit premier test choisi (Ti) pour recueillir un signal temporel de test représentatif d'une première variable observable de ladite fonction,
- c) on compare le signal temporel de test recueilli à un ensemble de signaux temporels de référence associés chacun à l'un de plusieurs modes de disfonctionnement (Fi) connus de ladite fonction,
- d) on sélectionne, par ressemblance entre ledit signal temporel de test et lesdits signaux de référence, auquel desdits signaux de référence correspond le signal temporel de test recueilli,
- e) on identifie ledit disfonctionnement observé si le signal de référence sélectionné est spécifique à un seul desdits modes de disfonctionnement (Fi) connus, et
- f) dans le cas contraire, on répète les étapes a) à d) avec un nouveau test (Ti) jusqu'à l'obtention d'une séquence de signaux de référence sélectionnés qui, pour les tests mis en oeuvre successivement, est spécifique à un seul desdits modes de disfonctionnement connus.
- a) in response to the observation of a malfunction of a function of said system, a first of a plurality of predetermined tests (Ti) of said function is selected,
- b) implementing said first selected test (Ti) to collect a test time signal representative of a first observable variable of said function,
- c) comparing the collected test time signal with a set of reference time signals each associated with one of several known malfunction modes (Fi) of said function,
- d) selecting, by similarity between said test time signal and said reference signals, to which said reference signals correspond the collected test time signal,
- e) identifying said observed malfunction if the selected reference signal is specific to only one of said known malfunction modes (Fi), and
- f) in the opposite case, the steps a) to d) are repeated with a new test (Ti) until a sequence of selected reference signals is obtained which, for the tests implemented successively, is specific. to only one of said known modes of malfunction.
Grâce au procédé selon l'invention, la comparaison opérée entre un signal représentant l'évolution dans le temps d'une variable observable et un signal de référence permet, par la richesse des informations qu'elle met en jeu, de rendre compte avec une pertinence bien supérieure d'un beaucoup plus grand nombre de disfonctionnements que la simple comparaison conventionnelle entre la valeur prise à un instant donné par cette variable observable et une valeur, une fourchette ou un seuil de référence. En effet, une telle comparaison selon l'état de la technique porte sur une valeur statique et ignore tout régime transitoire ou périodique.Thanks to the method according to the invention, the comparison made between a signal representing the evolution over time of an observable variable and a reference signal makes it possible, by the wealth of information that it brings into play, to report with a much greater relevance of a much greater number of malfunctions than the simple conventional comparison between the value taken at a given moment by this observable variable and a value, a range or a reference threshold. Indeed, such a comparison according to the state of the art relates to a static value and ignores any transient or periodic regime.
Selon d'autres caractéristiques du procédé de diagnostic selon l'invention considérées seules ou en combinaison :
- on compare également ledit signal temporel de test à un signal de référence représentatif d'un mode de bon fonctionnement de ladite fonction ;
- le procédé comprend également une étape de sélection de l'un desdits signaux de référence en réponse à une observation directe par un opérateur de ladite variable observable (Oi).
- ladite variable observable (Oi) est un paramètre de ladite fonction ;
- ladite variable observable (Oi) est une grandeur physique mesurée sur un composant physique de ladite fonction;
- chaque test de ladite pluralité de tests (Ti) consiste à recueillir ledit signal de test dans une configuration donnée de ladite variable observable (Oi) ;
- ledit nouveau test porte sur ladite première variable observable (Oi) dans une configuration différente de celle dudit premier test ou sur une variable observable (Oi) différente de ladite première variable observable ;
- chacun desdits signaux de référence est représentatif d'une classe d'équivalence (Mij) de signaux de signature individuelle regroupés par ressemblance et dont chacun est la signature de l'une desdites variables observables dans une configuration donnée et un mode de fonctionnement donné ;
- lesdits signaux de référence sont stockés dans une table dans laquelle l'un desdits tests est associé à chacune desdites variables observables dans chacune de ses configurations, dans ses différents modes de fonctionnement anticipés.
- said test time signal is also compared to a reference signal representative of a mode of operation of said function;
- the method also comprises a step of selecting one of said reference signals in response to a direct observation by an operator of said observable variable (Oi).
- said observable variable (Oi) is a parameter of said function;
- said observable variable (Oi) is a physical quantity measured on a physical component of said function;
- each of said plurality of tests (Ti) comprises collecting said test signal in a given configuration of said observable variable (Oi);
- said new test relates to said first observable variable (Oi) in a configuration different from that of said first test or to an observable variable (Oi) different from said first observable variable;
- each of said reference signals is representative of an equivalence class (M ij ) of individual signature signals grouped by similarity and each of which is the signature of one of said observable variables in a given configuration and a given mode of operation;
- said reference signals are stored in a table in which one of said tests is associated with each of said observable variables in each of its configurations, in its various anticipated operating modes.
L'invention concerne également un outil de diagnostic, pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic précité, comprenant un calculateur, au moins une mémoire, des moyens d'interface homme-machine comportant au moins des moyens d'affichage, et des moyens d'acquisition de variables dudit système reliés au calculateur, cet outil étant remarquable en ce que :
- lesdits signaux temporels de référence sont stockés dans ladite mémoire (6),
- ledit calculateur est adapté pour mettre en oeuvre ledit test et acquérir ledit signal temporel de test à partir desdits moyens d'acquisition,
- ledit calculateur est adapté pour remplir l'une au moins des deux fonctions comprenant :
- l'affichage dudit premier signal temporel de test et ledit ensemble de signaux de référence associés audit test,
- la comparaison dudit premier signal temporel de test avec ledit ensemble de signaux de référence associés audit test et la détermination de ladite classe d'équivalence dudit premier signal temporel de test.
- said reference time signals are stored in said memory (6),
- said computer is adapted to implement said test and acquire said test time signal from said acquisition means,
- said calculator is adapted to fulfill at least one of the two functions comprising:
- displaying said first test time signal and said set of reference signals associated with said test,
- comparing said first test time signal with said set of reference signals associated with said test and determining said equivalence class of said first test time signal.
Selon d'autres caractéristiques de l'outil de diagnostic selon l'invention considérées seules ou en combinaison :
- ledit premier signal temporel de test et ledit ensemble de signaux de référence associés audit test sont affichés sur lesdits moyens d'affichage pour permettre visuellement ladite comparaison par un opérateur
- la comparaison dudit premier signal temporel de test avec ledit ensemble de signaux de référence associés audit test est faite visuellement par l'opérateur, par l'intermédiaire des moyens d'affichage de l'outil ou, avantageusement, le calculateur est programmé pour opérer la comparaison dudit premier signal temporel de test avec ledit ensemble de signaux de référence associés audit test ;
- les moyens d'acquisitions de variables comportent un circuit électronique de diagnostic doté d'une prise de diagnostic, et/ou un circuit électronique de mesure de grandeurs physiques.
- said first test time signal and said set of reference signals associated with said test are displayed on said display means to visually enable said comparison by an operator
- the comparison of said first test time signal with said set of reference signals associated with said test is done visually by the operator, via the display means of the tool or, advantageously, the computer is programmed to operate the comparison of said first test time signal with said set of reference signals associated with said test;
- the variable acquisition means comprise an electronic diagnostic circuit with a diagnostic socket, and / or an electronic circuit for measuring physical quantities.
L'invention concerne en outre un procédé d'obtention d'une table de signatures pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic précité, ce procédé étant remarquable en ce que :
- on modélise l'ensemble des ressources nécessaires à la réalisation d'une fonction du système mécatronique,
- on simule un ensemble de tests de ladite fonction en mode de bon fonctionnement, et dans les divers modes de disfonctionnement anticipés, pour toutes les configurations possibles des ressources de la fonction,
- on génère un signal de signature individuelle pour chacune des simulations, on compare ces signaux de signature individuelle entre eux,
- on regroupe, en fonction de leur ressemblance, lesdits signaux de signature individuelle en une pluralité de classes d'équivalence dont chacune est représentée par un signal de référence, et
- on construit ladite table en associant à chacun desdits modes de fonctionnement, pour chacun desdits tests, l'un desdits signaux de référence.
- we model all the resources necessary for the realization of a function of the mechatronic system,
- a set of tests of said function is simulated in the operating mode, and in the various malfunction modes anticipated, for all the possible configurations of the resources of the function,
- an individual signature signal is generated for each of the simulations, these individual signature signals are compared with each other,
- according to their resemblance, said individual signature signals are grouped into a plurality of equivalence classes each of which is represented by a reference signal, and
- said table is constructed by associating with each of said operating modes, for each of said tests, one of said reference signals.
Selon d'autres caractéristiques du procédé d'obtention d'une table de signatures selon l'invention considérées seules ou en combinaison :
- la modélisation à l'étape i) est réalisée hiérarchiquement, et décomposée jusqu'aux composants élémentaires de la fonction ;
- la modélisation à l'étape i) est une modélisation causale des systèmes de commande, et une modélisation acausale des systèmes commandés.
- la simulation à l'étape ii) est réalisée uniquement pour des variables observables par l'opérateur.
- le regroupement des signaux de signature individuelle à l'étape v) est opéré par un algorithme de ressemblance de signaux.
- un signal temporel de référence représentatif d'une première classe d'équivalence doit être distinct du signal temporel de référence représentatif d'une deuxième classe d'équivalence, afin de pouvoir être distingués visuellement par le garagiste.
- the modeling in step i) is carried out hierarchically, and decomposed to the elementary components of the function;
- the modeling in step i) is a causal modeling of the control systems, and an acausal modeling of the controlled systems.
- the simulation in step ii) is performed only for variables observable by the operator.
- the grouping of the individual signature signals in step v) is performed by a signal similarity algorithm.
- a reference time signal representative of a first equivalence class must be distinct from the reference temporal signal representative of a second equivalence class, in order to be visually distinguishable by the mechanic.
L'invention va maintenant être décrite plus en détails, seulement à titre d'exemple et de façon non limitative, en regard des figures annexées et dans lesquelles :
- les
figures 1, 1a, 1b sont des tables de signature selon un mode de réalisation de la présente invention ; - les
figures 2, 2a sont des représentations schématiques d'un outil de diagnostic selon l'invention ; - la
figure 3 est une représentation du modèle global de la fonction d'essuyage de la glace arrière d'un véhicule; - la
figure 4 est une représentation du modèle du calculateur habitacle de la fonction modélisé à lafigure 3 ; - la
figure 5 est une représentation du modèle du logiciel du calculateur modélisé à lafigure 4 ; - la
figure 6 est une représentation du modèle du moteur d'essuyage de la fonction modélisé à lafigure 3 ; - la
figure 7 est un exemple d'une modélisation par automate d'un composant de la fonction modélisé à lafigure 3 ; - la
figure 8 représente une matrice de résultats obtenue par une simulation de la fonction d'essuyage de la glace arrière d'un véhicule; et - la
figure 9 représente une matrice de signature de fautes dérivée de la matrice de résultats de lafigure 8 .
- the
Figures 1, 1a, 1b are signature tables according to an embodiment of the present invention; - the
Figures 2, 2a are schematic representations of a diagnostic tool according to the invention; - the
figure 3 is a representation of the overall model of the wiping function of the rear window of a vehicle; - the
figure 4 is a representation of the cabin calculator model of the function modeled at thefigure 3 ; - the
figure 5 is a representation of the model of the calculator software modeled at thefigure 4 ; - the
figure 6 is a representation of the wiper motor model of the function modeled at thefigure 3 ; - the
figure 7 is an example of an automaton modeling of a component of the function modeled at thefigure 3 ; - the
figure 8 represents a matrix of results obtained by a simulation of the wiping function of the rear window of a vehicle; and - the
figure 9 represents a signature matrix of faults derived from the result matrix of thefigure 8 .
Les systèmes mécatroniques, tels que les véhicules automobiles, comportent des composants électroniques associés à des composants mécaniques, et/ou électromécaniques, et/ou hydrauliques, et/ou pneumatiques, etc., et de plus en plus fréquemment à des composants logiciels. Le disfonctionnement d'un tel système mécatronique s'avère difficile à diagnostiquer.Mechatronic systems, such as motor vehicles, include electronic components associated with mechanical, and / or electromechanical, and / or hydraulic, and / or pneumatic components, etc., and more and more frequently to software components. The malfunction of such a mechatronic system is difficult to diagnose.
Depuis que les véhicules automobiles comportent beaucoup d'électronique, quand un usager détecte un disfonctionnement de son véhicule et le signale à un garagiste, celui-ci procède au diagnostic au moyen d'un outil électronique de diagnostic qui peut être connecté à une prise de diagnostic du véhicule pour mettre en oeuvre un procédé de diagnostic.Since motor vehicles have a lot of electronics, when a user detects a malfunction of his vehicle and reports it to a mechanic, the latter proceeds to the diagnosis by means of an electronic diagnostic tool that can be connected to an electrical outlet. diagnosis of the vehicle to implement a diagnostic method.
Le procédé de diagnostic suivant l'invention sera maintenant décrit à propos d'un véhicule automobile, mais il doit être compris que l'invention est applicable à d'autres systèmes mécatroniques que des véhicules automobiles.The diagnostic method according to the invention will now be described in connection with a motor vehicle, but it should be understood that the invention is applicable to other mechatronic systems than motor vehicles.
Dans un véhicule automobile, une fonction peut être définie comme l'ensemble des ressources (UEC, partie de logiciel, réseaux, composants physiques, électroniques, mécaniques, thermiques...) nécessaires à la réalisation d'une prestation. Ces ressources constituent des variables de la fonction qui peuvent prendre différentes configurations. Par exemple, s'agissant d'un interrupteur, celui-ci peut être à l'état fermé ou ouvert. On appelle configuration de la fonction l'ensemble constitué de la configuration de chaque ressource.In a motor vehicle, a function can be defined as the set of resources (UEC, part of software, networks, physical, electronic, mechanical, thermal components, etc.) needed to perform a service. These resources are variables of the function that can take different configurations. By example, being a switch, it can be in the closed or open state. The configuration of the function is the set consisting of the configuration of each resource.
Les variables du système mécatronique qui sont susceptibles d'être observées et testées par le garagiste sont dénommées ci-après variables observables, ou simplement observables.The variables of the mechatronics system that are likely to be observed and tested by the garage mechanic are hereinafter referred to as observable or simply observable variables.
Ces observables peuvent être de trois catégories.These observables can be of three categories.
Les observables fonctionnelles sont les abstractions d'une variable physique, directement appréhendable par le garagiste. A titre d'exemple, une vitesse de rotation des balais d'essuie glace dont le signal est une sinusoïde peut être traduite en observation fonctionnelle par une information à deux paramètres, à savoir les balais sont en mouvement, ou les balais sont à l'arrêt.The functional observables are the abstractions of a physical variable, directly apprehensible by the mechanic. For example, a speed of rotation of the wiper blades whose signal is a sinusoid can be translated into functional observation by a two-parameter information, namely the brushes are in motion, or the brushes are at the same time. stop.
Les observables de type paramètre sont l'ensemble des paramètres que l'on peut obtenir directement grâce à un outil de diagnostic connecté à une prise diagnostic du véhicule.The parameter-type observables are all the parameters that can be obtained directly by means of a diagnostic tool connected to a diagnostic socket of the vehicle.
Enfin les observables de type grandeurs physiques sont toutes les grandeurs physiques susceptibles d'être mesurées sur un système commandé, c'est-à-dire sur des composants physiques. Ces mesures physiques peuvent être par exemple électriques, comme des mesures de potentiel, hydrauliques, comme des mesures de pression, etc.Finally, observables of the physical quantities type are all the physical quantities that can be measured on a controlled system, that is to say on physical components. These physical measurements can for example be electrical, such as potential measurements, hydraulic measurements, pressure measurements, etc.
Le procédé de diagnostic suivant l'invention implique de procéder à un ou plusieurs tests sur un ou plusieurs observables d'une fonction dont un disfonctionnement a été détecté. Un test est l'observation d'un observable dans une configuration de la fonction donnée. C'est donc un couple (observable, configuration).The diagnostic method according to the invention involves carrying out one or more tests on one or more observables of a function of which a malfunction has been detected. A test is the observation of an observable in a configuration of the given function. It is therefore a couple (observable, configuration).
Les observations fonctionnelles relatives au disfonctionnement détecté effectuées par un usager ou un garagiste permettent de déterminer quel est le test, ou la série de tests, le plus approprié à l'étude de ce disfonctionnement. Un test Ti est initialement choisi par le garagiste. Le choix de ce test à effectuer peut être laissé à l'initiative du garagiste, ou être guidé par un algorithme déterminant la pertinence de tel ou tel test en fonction des observations fonctionnelles précédentes.The functional observations relating to the detected malfunction made by a user or a mechanic make it possible to determine which test, or series of tests, is most appropriate for the study of this malfunction. A test Ti is initially chosen by the mechanic. The choice of this test to be performed may be left to the initiative of the garage owner, or be guided by an algorithm determining the relevance of a particular test based on previous functional observations.
Au cours de ce test Ti, on recueille soit au moyen d'une prise de diagnostic, soit par mesure de grandeurs physiques, soit au moyen d'une observation fonctionnelle un premier signal temporel de test correspondant à un observable Oi dans une configuration du système donnée Ci. Ce test doit être réalisé durant un certain temps. Sa durée doit être de l'ordre de grandeur de deux fois la période maximale des phénomènes périodiques qui existent dans le système, et supérieure à la durée de tous les transitoires.During this test Ti, a first test time signal corresponding to an observable O i in a configuration of the sensor is collected either by means of a diagnostic test, or by measurement of physical quantities, or by means of a functional observation. given system C i . This test must be performed for a certain time. Its duration must be of the order of magnitude of twice the maximum period of periodic phenomena that exist in the system, and greater than the duration of all the transients.
Ce premier signal temporel de test est alors comparé à un ensemble de signaux temporels de référence présents dans une table ou matrice des signatures M, représentée à la
La table des signatures M, ou table des modalités, associe une signature à chacun des modes de fonctionnement, à savoir le mode de bon fonctionnement et l'ensemble des modes de disfonctionnement anticipés, des observables de la fonction étudiée dans chacune de leur différentes configurations.The signature table M, or modality table, associates a signature with each of the modes of operation, namely the mode of good functioning and all the anticipated malfunction modes, the observables of the function studied in each of their different configurations. .
Dans l'exemple de table des signatures représentée à la
Chaque signal de référence Mij est représentatif d'une classe d'équivalence, aussi nommée modalité et également désignée par la référence Mij, qui regroupe par ressemblance un certain nombre de signaux temporels de signature individuelle. Ces signaux de signature individuelle sont les véritables signatures des différents modes de fonctionnement des observables dans les différentes configurations de la fonction. Ces signaux de signature individuelle sont obtenus de préférence par simulation des différentes fonctions à diagnostiquer, selon un procédé qui sera décrit ci-après.Each reference signal M ij is representative of an equivalence class, also called modality and also designated by the reference M ij, which groups by resemblance a certain number of individual signature time signals. These individual signature signals are the true signatures of the different modes of operation of the observables in the different configurations of the function. These individual signature signals are obtained preferably by simulation of the different functions to be diagnosed, according to a method which will be described below.
Dans l'exemple représenté à la
On appelle ensemble d'ambiguïté l'ensemble des modes de fonctionnement suspects à un moment donné de la session de diagnostic, c'est-à-dire le bon fonctionnement F0 ou les disfonctionnements F1, F2 ou F3 dans le cas de la
Le signal temporel de test recueilli lors du test Ti effectué par le garagiste est comparé aux signaux de référence contenus dans la table des signatures M pour ce test Ti afin de déterminer par ressemblance à quelle classe d'équivalence appartient ce signal de test. Cette détermination par ressemblance peut être faite par un algorithme tel que l'algorithme DTW (Dynamic Time Warping), ou visuellement par le garagiste, comme décrit ci après.The test time signal collected during the test performed by the garage mechanic is compared with the reference signals contained in the signature table M for this test Ti to determine by resemblance to which equivalence class belongs this test signal. This similarity determination can be made by an algorithm such as the Dynamic Time Warping (DTW) algorithm, or visually by the garage mechanic, as described hereinafter.
Si pour ce test Ti, le signal de référence sélectionné correspond à une classe d'équivalence spécifique à un seul des modes de fonctionnement de l'observable dans la configuration testée, ledit mode de fonctionnement Fi se trouve directement identifié. Par exemple dans la
Dans le cas ou la classe d'équivalence sélectionnée à partir du signal de test est commune à plusieurs modes de fonctionnement, un nouveau test doit être effectué pour déterminer lequel de ces modes de fonctionnement est à retenir. Plus généralement quand l'ensemble d'ambiguïté contient plus d'un mode fonctionnement on doit procéder à d'autres tests. A titre d'exemple, comme représenté à la
Ce nouveau test peut porter sur un observable différent de celui testé précédemment, ou peut porter sur le même observable dans une configuration différente. Le choix de ce nouveau test à effectuer peut être laissé à l'initiative du garagiste, ou être guidé par un algorithme déterminant la pertinence de tel ou tel test en fonction du test précédent et des résultats trouvés.This new test may relate to an observable different from that tested previously, or may relate to the same observable in a different configuration. The choice of this new test to be carried out can be left to the initiative of the mechanic, or be guided by an algorithm determining the relevance of this or that test based on the previous test and results found.
Au cours de ce nouveau test, on recueille un second signal temporel de test Ti, représentatif d'un observable de ladite fonction, dans une configuration donnée. Ce second signal temporel est alors comparé aux signaux de référence présents dans la table de signatures pour les modes de fonctionnement de l'observable dans la configuration qui est celle du test.During this new test, a second test time signal T i , representative of an observable of said function, is collected in a given configuration. This second time signal is then compared with the reference signals present in the signature table for the modes of operation of the observable in the configuration which is that of the test.
On détermine alors par ressemblance à quel signal de référence, donc à quelle classe d'équivalence, le second signal temporel correspond. Cette détermination par ressemblance peut être faite par un algorithme tel que l'algorithme DTW (Dynamic Time Warping), ou visuellement par le garagiste.It is then determined by resemblance to which reference signal, therefore to which equivalence class, the second time signal corresponds. This resemblance determination can be made by an algorithm such as the DTW (Dynamic Time Warping) algorithm, or visually by the garage mechanic.
Les enseignements des tests successifs pratiqués sont combinés pour déterminer si la séquence des classes d'équivalence Mij sélectionnées successivement est spécifique à un seul des modes de fonctionnement Fi. Si c'est le cas, ledit mode de fonctionnement Fi est identifié.The lessons of the successive tests practiced are combined to determine whether the sequence of the equivalence classes M ij selected successively is specific to only one of the operating modes F1. If this is the case, said operating mode Fi is identified.
A titre d'exemple, comme représenté à la
Le procédé de diagnostic décrit ci-dessus peut être mis en oeuvre au moyen d'un outil de diagnostic tel que celui représenté à la
En se reportant également à la
En fonctionnement, une fois en possession d'une description fonctionnelle d'un disfonctionnement d'une fonction d'un véhicule, et le cas échéant après une première observation fonctionnelle, le garagiste choisit un premier test sur l'ordinateur, procède aux connections requises et effectue ce premier test sur une des variables observables permettant de réaliser la fonction incriminée.In operation, once in possession of a functional description of a malfunction of a function of a vehicle, and if necessary after a first functional observation, the mechanic chooses a first test on the computer, makes the required connections and performs this first test on one of the observable variables making it possible to perform the offending function.
Le calculateur 4 commande les moyens d'acquisition 12 pour acquérir le signal temporel de test.The
Selon une première forme de réalisation, le calculateur 4 est adapté pour permettre l'affichage simultané, sur les moyens d'affichage 10, d'une part du signal temporel de test recueilli, et d'autre part de l'ensemble des signaux de référence associés à ce test donné dans la table des signatures. Cet affichage simultané permet au garagiste de comparer visuellement ces signaux temporels et de déterminer lui-même quel est le signal de référence qui présente la plus grande ressemblance avec le signal de test recueilli. Du fait qu'ils correspondent à des classes d'équivalences, les signaux de référence sont en nombre limité de sorte qu'ils se distinguent les uns des autres par des formes caractéristiques débarrassées de certaines singularités, ce qui facilite leur comparaison avec le signal de test et le classement de celui-ci dans une parmi plusieurs classes d'équivalences.According to a first embodiment, the
Dans une variante de réalisation, le calculateur 4 est programmé pour opérer la comparaison du premier signal temporel de test recueilli avec l'ensemble des signaux de référence correspondant audit test dans la table des signatures M, et pour déterminer à quelle classe d'équivalence appartient le premier signal temporel de test.In an alternative embodiment, the
Si la comparaison entre le premier signal temporel et les signaux de référence aboutit à une classe d'équivalence spécifique à l'un des modes de disfonctionnement associés au test, l'outil de diagnostic 2 signale à l'opérateur par les moyens d'affichage 10 quel est le disfonctionnement est identifié. Sinon l'outil signale à l'opérateur qu'un nouveau test doit être effectué.If the comparison between the first time signal and the reference signals results in an equivalence class specific to one of the malfunction modes associated with the test, the
Suivant le mode de réalisation, le nouveau test peut être choisi manuellement par l'opérateur ou proposé par le calculateur 4 par un calcul d'optimisation locale ou globale du choix du test.According to the embodiment, the new test may be chosen manually by the operator or proposed by the
En effet, le calculateur 4 peut être avantageusement programmé pour déterminer quelle est la séquence de tests à mettre en oeuvre pour effectuer avec un coût minimum le diagnostic de la fonction du système. Cette détermination peut être faite au moyen d'un algorithme qui utilise la table des signatures comme entrée, et prend en compte en outre des informations telles que les coûts intrinsèques des tests, les coûts de changement de configuration, les coûts d'instrumentation, ou encore les probabilités des disfonctionnements.Indeed, the
Une optimisation locale du choix du test, c'est-à-dire décider quel est le prochain meilleur test, peut être mise en place et actualisée après chaque test effectué par le garagiste. Une seconde solution peut être la mise en place d'un graphe formant une arborescence générale des tests, et d'un algorithme de recherche dans ce graphe, pour l'optimisation globale du choix des tests.A local optimization of the choice of the test, that is to say, decide which is the next best test, can be set up and updated after each test carried out by the mechanic. A second solution may be the establishment of a graph forming a general tree of tests, and a search algorithm in this graph, for the overall optimization of the choice of tests.
La séquence des classes d'équivalences sélectionnées lors des tests successifs est mise à jour et mémorisée au moins jusqu'à l'obtention d'un diagnostic. Une liste des tests à venir par ordre de pertinence peut être présentée au garagiste sur les moyens d'affichage 10, sans que le garagiste soit contraint dans son choix. Si le test conseillé est une observation fonctionnelle à effectuer par le garagiste, celui-ci peut utiliser le clavier 8 pour entrer dans le calculateur 4 le résultat observé visuellement.The sequence of equivalence classes selected during the successive tests is updated and stored at least until a diagnosis is obtained. A list of future tests in order of relevance may be presented to the garage on the display means 10, without the garage owner being forced into his choice. If the recommended test is a functional observation to be made by the garage, it can use the
Le procédé permettant de construire, pour une fonction donnée, la table ou matrice des signatures par modélisation et simulation de cette fonction sera maintenant décrit. La construction de la table des signatures nécessite dans un premier temps une modélisation de l'ensemble des ressources (UEC, réseaux, composants physiques et électroniques) nécessaires à la réalisation d'une fonction du système mécatronique.The method for constructing, for a given function, the signature table or matrix by modeling and simulation of this function will now be described. The construction of the signature table requires, first of all, a modeling of all the resources (UEC, networks, physical and electronic components) necessary for the realization of a function of the mechatronic system.
Le principe de la modélisation consiste en une approche basée sur des modèles de l'ensemble de la fonction. Celle-ci se décompose en un système commandé et un système de commande.The principle of modeling consists of an approach based on models of the whole function. It breaks down into a controlled system and a control system.
Deux types de modélisation sont mis en oeuvre pour un système mécatronique, une modélisation causale du système de commande et une modélisation acausale du système commandé.Two types of modeling are implemented for a mechatronic system, a causal modeling of the control system and an acausal modeling of the controlled system.
Le système commandé qu'il soit électronique, mécanique, hydraulique ou thermique par exemple, est modélisé d'une manière acausale par les équations de la physique du domaine correspondant. La modélisation acausale prend en compte deux types d'information, la connaissance structurelle du système commandé, et la connaissance comportementale de chaque composant physique de ce système commandé, dans les divers modes de fonctionnement, tant dans un mode de bon fonctionnement que dans un mode de disfonctionnement.The controlled system, be it electronic, mechanical, hydraulic or thermal, for example, is modeled in an acausal way by the equations of the physics of the corresponding domain. The acausal modeling takes into account two types of information, the structural knowledge of the controlled system, and the behavioral knowledge of each physical component of this controlled system, in the various modes of operation, both in a mode of good functioning and in a mode malfunction.
Dans la modélisation acausale, les composants sont reliés entre eux avec des ports acausaux. Par exemple, pour les composants électroniques, ces ports sont les broches du composant. Les ports sont les points de partage des variables de flux et d'effort, à titre d'exemple, pour l'électronique, l'intensité du courant I qui traverse le port et le potentiel U au niveau du port.In acausal modeling, the components are interconnected with acausal ports. For example, for electronic components, these ports are the pins of the component. The ports are the sharing points of the flow and effort variables, for example, for the electronics, the intensity of the current I which crosses the port and the potential U at the port level.
Les équations correspondant à chaque port sont indépendantes du type de composant, ce sont des équations de structure. Ainsi, pour un port électronique, ces équations sont relatives à la loi des noeuds ainsi qu'à l'égalité des potentiels.The equations corresponding to each port are independent of the type of component, they are equations of structure. Thus, for an electronic port, these equations relate to the law of the nodes as well as to the equality of potentials.
A titre d'exemple, une résistance R sera connectée aux autres composants par l'intermédiaire d'un port positif p et d'un port négatif n. Deux variables sont présentes à chacun de ces ports, le courant (p.i et n.i) et le potentiel (p.v et n.v). Le sens des courants est positif en direction du dipôle. De plus, le port négatif R1.n du composant R1 est connecté à R.p et le port positif R2.p du composant R2 est connecté à R.n. Cette connaissance structurelle permet d'écrire quatre équations de structure, indépendantes du type de composant :
- R1.n.i + R.p.i = 0 ; R2.p.i + R.n.i = 0 ; R.p.v = R1.n.v ; R.n.v = r2.p.v
- R1.ni + Rpi = 0; R2.pi + Rni = 0; Rpv = R1.nv; Rnv = r2.pv
Tel qu'évoqué ci-dessus, la modélisation doit prendre en outre en considération la connaissance comportementale de chaque composant. Dans le cas d'une résistance en bon fonctionnement, il y a deux équations propres au dipôle, à savoir la conservation du courant et la loi d'Ohm.
- R.p.i + R.n.i = 0 ; R.p.v - R.n.v = R.R * R.p.i
- Rpi + Rni = 0; Rpv - Rnv = RR * Rpi
Les équations de structure doivent être considérées comme des équations partagées entre deux dipôles, et les équations comportementales comme des équations propres à chaque dipôle. Dans le cas présent, la modélisation d'une résistance aboutit à quatre équations et quatre variables.The equations of structure must be considered as equations shared between two dipoles, and the behavioral equations as equations specific to each dipole. In the present case, the modeling of a resistance results in four equations and four variables.
Les deux équations de comportement correspondent à un mode de fonctionnement particulier, le bon fonctionnement. Il faut également intégrer le fonctionnement du composant pour les modes de disfonctionnement anticipés. Parallèlement, les équations de structure restent les mêmes pour tous les modes de fonctionnement.The two behavior equations correspond to a particular mode of operation, the proper functioning. It is also necessary to integrate the operation of the component for anticipated malfunction modes. At the same time, the structure equations remain the same for all modes of operation.
Le comportement de chaque composant est modélisé par un automate hybride à deux niveaux.The behavior of each component is modeled by a hybrid two-level controller.
Le premier niveau correspond au mode de bon fonctionnement et aux différents modes de disfonctionnement. Les transitions entre le mode de bon fonctionnement et un mode de disfonctionnement représentent les défaillances anticipées pour le composant, par exemple un relais qui grille. Dans la modélisation décrite, seuls les disfonctionnements permanents sont considérés, et les transitions d'un mode de disfonctionnement vers le mode de bon fonctionnement ne sont donc pas prises en compte. A chaque transition est associée une condition, par exemple pour le relais l'intensité qui dépasse un seuil.The first level corresponds to the mode of operation and the different modes of malfunction. The transitions between the operating mode and a malfunction mode represent the expected failures for the component, for example a gate relay. In the modeling described, only the permanent malfunctions are considered, and the transitions from a malfunction mode to the operating mode are therefore not taken into account. At each transition is associated a condition, for example for the relay the intensity that exceeds a threshold.
Le second niveau va décrire chaque mode du premier niveau par un automate. Ainsi un commutateur commandé aura un mode de bon fonctionnement qui sera décrit par un automate à deux états, passant et bloqué. La condition de transition entre ces deux états est liée à un signal de commande cmd. Le modèle du commutateur peut ainsi être représenté par la
Le système de commande est modélisé d'une manière causale avec, entres autres, des automates à états finis pour les parties logicielles. De plus, il est tenu compte que certains composants physiques du système commandé peuvent avoir une entrée causale.The control system is modeled in a causal manner with, among other things, finite state machines for the software parts. In addition, it is taken into account that certain physical components of the controlled system may have a causal input.
La modélisation causale de la partie de commande et des modèles de comportement causaux distingue principalement quatre types d'éléments. Ces types d'éléments sont soit :
- des capteurs en entrée, qui proviennent des composants acausaux, ou des paramètres de configuration,
- des commandes en sortie, qui vont sur les composants acausaux, tels que des commutateurs commandés par logiciel,
- des bus en entrée/sortie qui regroupent des signaux causaux d'un point à un autre, par exemple d'une Unité Electronique de Contrôle à une autre, ou encore
- des éléments de traitement des signaux simples sous forme de schémas blocs, ou des automates à états finis pour représenter les composants logiciels.
- input sensors, which come from acausal components, or configuration parameters,
- output commands, which go to acausal components, such as software-controlled switches,
- input / output buses that group causal signals from one point to another, for example from one Electronic Control Unit to another, or
- simple signal processing elements in the form of block diagrams, or finite state machines for representing the software components.
Cette modélisation causale est une abstraction du fonctionnement des Unités Electroniques de Contrôle. Il est toutefois inutile de considérer des disfonctionnements sur la partie logicielle, sur lesquels le garagiste ne pourra pas intervenir. Avantageusement, seuls les disfonctionnements entrées/sorties des signaux causaux sont pris en compte.This causal modeling is an abstraction of the functioning of the Electronic Control Units. It is however useless to consider malfunctions on the software part, on which the car mechanic will not be able to intervene. Advantageously, only the input / output malfunctions of the causal signals are taken into account.
Les observables de cette modélisation causale seront des variables accessibles par le garagiste via la prise diagnostic du véhicule.The observables of this causal modeling will be variables accessible by the garage mechanic via the diagnostic socket of the vehicle.
Grâce à ces modèles on peut simuler la globalité de la fonction en mode de bon fonctionnement et dans les divers modes de disfonctionnement anticipés. Il est à noter que la simulation d'une fonction donnée rend possible l'étude de très nombreuses variables, tant au niveau du système de commande que du système commandé.Thanks to these models one can simulate the whole of the function in mode of good functioning and in the various modes of malfunction anticipated. It should be noted that the simulation of a given function makes it possible to study a large number of variables, both in the control system and in the controlled system.
L'implémentation du modèle obtenu est effectuée sur un simulateur hybride et multi physique. Cette simulation peut être basée sur le langage Modelica, dont on trouvera des éléments dans l'article de
La construction de la table des signatures pour une fonction implique de simuler cette fonction en mode de bon fonctionnement, et dans les divers modes de disfonctionnement anticipés, pour toutes les configurations possibles des No observables de la fonction.The construction of the signature table for a function involves simulating this function in the operating mode, and in the various malfunction modes anticipated, for all the possible configurations of the observable N o of the function.
Si, pour la fonction, Nf est le nombre de disfonctionnements anticipés dans les composants physiques et la partie de commande, et Nc est le nombre de configurations différentes, et sachant que pour chaque configuration il faut aussi simuler le bon fonctionnement, il sera effectué un nombre de simulations différentes égal à (Nf +1) x Nc.If, for the function, N f is the number of anticipated malfunctions in the physical components and the control part, and N c is the number of configurations different, and knowing that for each configuration it is also necessary to simulate the good functioning, it will be carried out a number of different simulations equal to (N f +1) x N c .
Un signal temporel de signature individuelle est généré pour chaque observable donné Oi dans chacune de ses configurations données Ci et chacun de ses modes de fonctionnement anticipés Fi, à savoir un mode de bon fonctionnement et un ou plusieurs modes de disfonctionnement. Pour une simulation d'un test donné Ti d'un observable donné Oi dans une configuration donnée Ci, le signal temporel de signature individuelle recueilli peut donc prendre la forme de l'une de Nf+1 courbes différentes.An individual signature time signal is generated for each given observable Oi in each of its given configurations Ci and each of its anticipated operating modes Fi, namely a mode of operation and one or more modes of malfunction. For a simulation of a given test Ti of a given observable Oi in a given configuration Ci, the collected individual signature time signal can thus take the form of one of N f + 1 different curves.
Chaque simulation doit être réalisée pendant une certaine durée. Cette durée doit être de l'ordre de grandeur de deux fois la période maximale des phénomènes périodiques qui existent dans le système, et supérieur à la durée de tous les transitoires. Dans l'exemple de l'essuyage d'une vitre arrière de véhicule dont la modélisation sera décrite ci-après, la durée est de l'ordre de 20 secondes.Each simulation must be performed for a certain duration. This duration must be of the order of magnitude of twice the maximum period of periodic phenomena that exist in the system, and greater than the duration of all the transients. In the example of wiping a vehicle rear window whose modeling will be described below, the duration is of the order of 20 seconds.
Les signaux temporels de signature individuelle sont comparés entre eux, avantageusement par un algorithme de ressemblance de signaux, puis ces signaux de signature individuelle sont regroupés, en fonction de leur ressemblance, en une pluralité de classes d'équivalence ou modalités dont chacune est représentée par un signal de référence. Pour ce faire, un algorithme de comparaison de signaux détermine la ressemblance qu'il y a entre deux signaux, et les regroupe si la ressemblance est avérée.The individual signature time signals are compared with one another, advantageously by a signal resembling algorithm, and then these individual signature signals are grouped, according to their resemblance, into a plurality of equivalence classes or modalities each of which is represented by a reference signal. To do this, a signal comparison algorithm determines the resemblance between two signals, and groups them together if the similarity is proven.
A titre d'exemple, l'algorithme DTW (Dynamic Time Warping) pourra être utilisé. On trouvera des informations sur cet algorithme par exemple dans l'article de
Ainsi, comme le montre la
Un signal temporel de référence représentatif d'une première classe d'équivalence doit être distinct du signal temporel de référence représentatif d'une deuxième classe d'équivalence, afin de pouvoir être distingués visuellement par le garagiste. C'est le rôle de l'algorithme de comparaison, qui détermine les classes d'équivalence traduites en signaux de référence, de gérer cette notion de tolérance visuelle.A reference time signal representative of a first equivalence class must be distinct from the reference temporal signal representative of a second equivalence class, in order to be visually distinguishable by the mechanic. It is the role of the comparison algorithm, which determines the equivalence classes translated into reference signals, to manage this notion of visual tolerance.
De préférence, la modélisation et la simulation d'une fonction donnée portent de façon ciblée sur des observables, c'est-à-dire des variables que le garagiste ou autre opérateur peut observer.Preferably, the modeling and simulation of a given function focuses on observables, that is to say variables that the garage owner or other operator can observe.
La table des signatures est construite en répétant les opérations de simulation décrites ci-dessus pour chacune des fonctions du système mécatronique qui sont susceptibles d'être diagnostiquées.The signature table is constructed by repeating the simulation operations described above for each of the mechatronics system functions that are likely to be diagnosed.
Un exemple de modélisation et de simulation d'une fonction pour l'obtention d'une table des signatures va être décrit ci-dessous pour la fonction d'essuyage de la glace arrière d'un véhicule automobile.An example of modeling and simulation of a function for obtaining a table of signatures will be described below for the function of wiping the rear window of a motor vehicle.
Le principe de fonctionnement de cette fonction est tel que l'utilisateur effectue une demande d'essuyage arrière par l'intermédiaire d'un levier de commande, cette demande est transmise à un calculateur associé à l'habitacle du véhicule via un réseau d'information de type CAN. Le calculateur du véhicule gère le comportement intermittent de l'essuyage en appliquant une tension au moteur de l'essuie glace jusqu'à obtenir l'information que le balai est revenu à sa position repos. Il suspend alors l'application de la tension pendant quelques secondes avant de recommencer un cycle.The operating principle of this function is such that the user makes a request for rear wiping by means of a control lever, this request is transmitted to a computer associated with the passenger compartment of the vehicle via a network of CAN type information. The vehicle computer manages the intermittent wiping behavior by applying tension to the wiper motor until information is obtained that the wiper has returned to its idle position. It then suspends the application of the voltage for a few seconds before starting a cycle again.
La modélisation de cette fonction s'effectue par hiérarchisation. Sur l'ensemble des figures qui vont suivre, il convient de noter que les ports sont des carrés pour les signaux acausaux et des flèches pour les signaux causaux. Un signal causal part d'un point pour aller à un autre point. Il y a un sens de circulation de l'information d'où la flèche. Un signal acausal correspond à une variable dans une équation algébrique. Il n'y pas de sens clairement défini (même par exemple pour les intensités des courant, les sens sont des conventions, les intensités peuvent être positives ou négatives suivant la valeur des composants).The modeling of this function is done by hierarchization. On the set of figures that follow, it should be noted that the ports are squares for acausal signals and arrows for causal signals. A causal signal goes from one point to another point. There is a sense of information flow from where the arrow. An acausal signal corresponds to a variable in an algebraic equation. There is no clearly defined meaning (even for current intensities, for example, meanings are conventions, intensities can be positive or negative depending on the value of the components).
Les
- 1. des composants directement issus des librairies Modelica / Dymola
- 2. des composants créés pour la modélisation des différents modes de fonctionnement. Ces composants dits de « diagnostic » sont regroupés dans une bibliothèque de composants de diagnostic. Ces composants sont des automates hybrides comme décrit précédemment et ont des modes de fautes.
- 1. Components directly from Modelica / Dymola bookstores
- 2. Components created for modeling different modes of operation. These so-called "diagnostic" components are grouped into a library of diagnostic components. These components are hybrid automata as previously described and have fault modes.
Quand on dit que le système est en disfonctionnement, Fi par exemple, cela veut dire qu'un des composants de diagnostic est dans un mode de disfonctionnement. Un composant de diagnostic peut avoir plusieurs modes de disfonctionnement : par exemple une résistance peut avoir 1/R=0 ou R=0 comme mode de disfonctionnement.When we say that the system is malfunctioning, Fi for example, this means that one of the diagnostic components is in a malfunction mode. A diagnostic component may have several modes of malfunction: for example a resistor may have 1 / R = 0 or R = 0 as a malfunction mode.
Un premier niveau de modélisation est illustré à la
La
La modélisation de la partie de commande purement logicielle 41 du calculateur habitacle 32 est illustrée sous forme d'un automate à états finis à la
Le premier état E0 correspond à un état où la fonction d'essuie-vitre arrière ne peut pas être activée car le contact du véhicule n'a pas été fermé au moyen de la clé de contact. La première transition T1 correspond à l'information selon laquelle la clé de contact a été tournée et le contact du véhicule fermé. L'état suivant E1 correspond à l'état de fermeture du contact par la clé de contact. La transition qui suit T2 correspond à une demande de balayage de la vitre arrière à petite vitesse faite par l'utilisateur du véhicule. L'état E2 est celui dans lequel il y a balayage de la vitre arrière à petite vitesse. La transition suivante T3 est représentative d'une information d' « arrêt fixe » fournie par un capteur de détection de la position angulaire du balai, pour arrêter celui-ci lorsqu'il est revenu à sa position initiale.The first state E0 corresponds to a state where the rear window wiper function can not be activated because the vehicle contact has not been closed by means of the ignition key. The first transition T1 corresponds to the information that the ignition key has been rotated and the ignition of the vehicle closed. The next state E1 corresponds to the state of closure of the contact by the ignition key. The transition following T2 corresponds to a request for scanning the rear window at low speed made by the user of the vehicle. The state E2 is the one in which there is scanning of the rear window at low speed. The following transition T3 is representative of a "fixed stop" information provided by a sensor for detecting the angular position of the blade, to stop it when it has returned to its initial position.
L'état E3 correspond à la position au repos du balai après un aller et un retour de celui-ci sur la vitre. La transition T4 représente l'information fournie par un temporisateur de passer à l'état de balayage après l'écoulement d'un temps déterminé, par exemple 12 secondes. La transition T4 amène à l'entrée de l'état E2 qui est l'état de balayage.The state E3 corresponds to the rest position of the blade after one go and a return of it on the window. The transition T4 represents the information provided by a timer to go to the scanning state after the lapse of a predetermined time, for example 12 seconds. The transition T4 leads to the input of the state E2 which is the scanning state.
La transition T5 connectée à la sortie de l'état E2 correspond à une commande fournie par un temporisateur afin de couper l'alimentation du moteur électrique de balayage si le balai d'essuie-vitre est en état de balayage depuis plus de 7 secondes. L'état E4 est un état de protection du moteur dans lequel celui-ci n'est plus alimenté électriquement. La transition T6 entre la sortie de E4 et l'entrée de E2 correspond à une commande délivrée par un temporisateur pour déclencher à nouveau le balayage au bout d'un temps déterminé, par exemple 30 secondes, après que le moteur de balayage se soit trouvé mis dans l'état de protection E4. La transition T7 entre la sortie de l'état E4 et l'entrée de l'état E1 correspond à une commande de l'utilisateur pour mettre fin au balayage en petite vitesse. De même, la transition T8 entre la sortie de E2 et l'entrée de E1 et la transition T9 entre la sortie de E3 et l'entrée de E1 correspondent également à une commande par l'utilisateur d'interruption du balayage en petite vitesse. Enfin, la transition T10 entre la sortie de E1 et l'entrée de E0 correspond à la coupure du contact du véhicule par l'utilisateur au moyen de la clé de contact.The transition T5 connected to the output of the state E2 corresponds to a command provided by a timer in order to cut off the power supply of the electric scanning motor if the wiper blade has been in a sweeping state for more than 7 seconds. The state E4 is a state of protection of the motor in which the latter is no longer electrically powered. The transition T6 between the output of E4 and the input of E2 corresponds to a command delivered by a timer to trigger the scanning again after a determined time, for example 30 seconds, after the scanning engine has been found put in the state of protection E4. The transition T7 between the output of the state E4 and the input of the state E1 corresponds to a command from the user to end the scanning at low speed. Similarly, the transition T8 between the output of E2 and the input of E1 and the transition T9 between the output of E3 and the input of E1 also correspond to a command by the user to interrupt the scanning at low speed. Finally, the transition T10 between the output of E1 and the input of E0 corresponds to the breaking of the contact of the vehicle by the user by means of the ignition key.
La
La partie électrique du moteur est représentée par une inductance 60 en parallèle avec une résistance 61 qui représente la valeur ohmique de cette inductance. L'inductance 60 est représentée montée en série par l'une de ses bornes avec une résistance 62 et un fil 63 relié à un port acausal P3 représentant un pôle d'une source d'alimentation électrique. L'autre borne de l'inductance 60 est connectée au port P2, qui constitue l'autre pôle de la source d'alimentation, par l'intermédiaire d'un composant 64 constituant un « transformateur électrique-mécanique », et d'un interrupteur d'arrêt fixe 65 commandé par un capteur (modélisé par le composant 68) qui détecte le retour du balai au voisinage de sa position de départ.The electrical part of the motor is represented by an
Quand le balai d'essuie-vitre revient à sa position de départ, le capteur ferme l'interrupteur 65 dont la borne opposée au port P2 est connectée à un port P1 par l'intermédiaire d'un fil 66. La circulation du courant dans la boucle port P1, interrupteur 65, fil 66, port P2 est détectée par le calculateur d'habitacle 32 pour interrompre le balayage comme illustré par l'état E3 de la
Le composant 64, appelé « transformateur électrique-mécanique » du point de vue de la modélisation, représente la transformation d'un courant qui le traverse en un mouvement mécanique de rotation continue. Le composant 67 connecté au composant 64 illustre la transformation en un mouvement alternatif du mouvement de rotation continue à la sortie du composant 64. Ce composant 67 peut être représenté sous la forme d'un automate hybride à deux états et deux transitions. Enfin, le composant 68 correspond à une modélisation du capteur mécanique précitée qui détecte l'angle de rotation du balai d'essuie-vitre et ferme l'interrupteur 65 lorsque sa position angulaire par rapport à la position de repos devient inférieure à un seuil donné.The
Enfin, le composant 69 représente un modèle de l'isolant entre les fils aboutissant aux ports P2 et P3 et correspond en fonctionnement normal à un circuit ouvert, et à un circuit fermé en cas de court-circuit.Finally, the
Le modèle de la fonction d'essuie-vitre arrière est ainsi réalisé de manière hiérarchique, la fonction est décomposée successivement jusqu'aux composants élémentaires. Pour la clarté de la description, il a été donné ici une illustration de la modélisation sous forme graphique, et non sous forme d'équations. Mais, bien entendu, ce sont ces équations à la disposition de l'homme de métier grâce aux outils de modélisation (Modelica) qui permettent de générer par simulation les signaux temporels de signature individuelle des variables observables.The model of the rear screen wiper function is thus carried out in a hierarchical manner, the function is successively decomposed down to the elementary components. For the sake of clarity, an illustration of the modeling in graphical form, not in the form of equations. But, of course, it is these equations available to those skilled in the art using modeling tools (Modelica) that make it possible to generate by simulation the temporal signals of individual signature of the observable variables.
Ainsi, la matrice de résultats de la
Les lignes V1, V2 et V3 de la matrice correspondent à des signaux qui sont présents aux bornes V1, V2 et V3 à l'entrée du moteur d'essuyage (
La ligne « arrêt-fixe » correspond à un paramètre du calculateur habitacle relatif à la circulation ou non circulation d'un courant dans la boucle P1, 66, 65, P2 comme décrit ci-dessus en regard de la
De même, la ligne « CMB_PV_AR » est également un paramètre qui traduit le fait que le calculateur d'habitacle 31 commande ou non le moteur électrique 37 du système d'essuie-vitre.Similarly, the line "CMB_PV_AR" is also a parameter that reflects the fact that the
Enfin, la ligne « vitesse balais » montre sous forme de signal temporel la vitesse du ou des balais dans un certain nombre de modes de fonctionnement. Lors d'un diagnostic, cette observable correspond à une observation fonctionnelle faite par le garagiste et rentrée par ses soins dans l'outil de diagnostic sous forme d'une information.Finally, the line "brush speed" shows as a time signal the speed of the brush or brooms in a number of operating modes. During a diagnosis, this observable corresponds to a functional observation made by the mechanic and returned by him in the diagnostic tool in the form of information.
La colonne BF correspond au mode de bon fonctionnement.Column BF corresponds to the mode of operation.
La colonne I46.RC correspond à un disfonctionnement selon lequel le calculateur d'habitacle voit l'interrupteur 46 de la
La colonne FIL 361.CO signifie que le fil 361 de la
La colonne Cal 31.VR correspond à la situation dans laquelle la commande sortant du calculateur 31 reste toujours dans l'état « vrai », c'est-à-dire un état de commande.The column 31.VR Cal corresponds to the situation in which the outgoing command of the
La matrice de la
On peut voir d'après cette matrice qu'un certain nombre de signaux temporels de signatures individuelles présentent des parentés. Comme décrit précédemment, ces signaux sont comparés entre eux et regroupés en classes d'équivalences si ces parentés sont suffisantes.It can be seen from this matrix that a number of time signals of individual signatures have kinships. As previously described, these signals are compared with each other and grouped into equivalence classes if these relationships are sufficient.
C'est ainsi, par exemple, que pour la ligne V1 les signaux des colonnes I46.RC et Cal 31.VR sont suffisamment proches au point de pouvoir être regroupés dans une modalité mod12.Thus, for example, for line V1, the signals of columns I46.RC and Cal 31.VR are sufficiently close to the point that they can be grouped together in a mod12 modality.
Le processus de comparaison et de classement en modalités ou classes d'équivalences est réalisé pour l'ensemble de la matrice de résultats de la
Dans cette matrice de signature des fautes, une modalité mo_ii est associée à chacune des lignes et des colonnes de la matrice, les modalités étant identiques dans une même ligne lorsque les signaux temporels de signatures individuelles obtenus dans la matrice de résultats de la
Il doit être compris qu'à chacune des désignations mo_ii des cellules de la
C'est cette matrice de signature des fautes qui permet de construire la table de signatures de la
Bien entendu, le réalisme des signaux de référence générés par modélisation et simulation dépend du degré d'abstraction de la modélisation de la fonction. En d'autres termes, plus cette abstraction est élevée, plus la forme de ces signaux s'éloigne de celle des signaux réels que l'on peut retrouver sur le système mécatronique. C'est ainsi, par exemple, que le signal de »vitesse balais » dans le mode BF de la matrice de la
Claims (21)
- Method for diagnosis of a malfunction in a mechatronic system, according to which:a) in response to the observation of a malfunction of a function of the said system, a first of a plurality of predetermined tests (Ti) of the said function is selected,b) the said first selected test (Ti) is implemented to gather a test time signal representative of a first observable variable of the said function,c) the gathered test time signal is compared with a group of reference time signals, each associated to one of a plurality of known malfunction modes (Fi) of the said function,d) the gathered test time signal is selected by similarity between the said test time signal and the said reference signals to which the said reference signals correspond,e) the said observed malfunction is identified if the selected reference signal is specific to one of the said known malfunction modes (Fi), andf) if this is not the case, steps a) to d) are repeated with a new test (Ti) until a sequence of selected reference signals is obtained which, for the tests implemented successively, is specific to one of the said known malfunction modes.
- Method for diagnosis according to claim 1, according to which the said test time signal is also compared with a reference signal representative of a good operating mode of the said function.
- Method for diagnosis according to one of claims 1 and 2, characterised in that the said observable variable (Oi) is a parameter of the said function.
- Method for diagnosis according to one of claims 1 and 2, characterised in that the said observable variable (Oi) is a physical quantity measured on a physical component of the said function.
- Method for diagnosis according to claim 1, characterised in that it also comprises a step for selection of one of the said reference signals in response to a direct observation by an operator of the said observable variable (Oi).
- Method for diagnosis according to one of the preceding claims, in which each test of the said plurality of tests (Ti) consists of gathering the said test signal in a given configuration of the said observable variable (Oi).
- Method for diagnosis according to claim 6, characterised in that the said new test concerns the said first observable variable (Oi) in a different configuration from that of the said first test.
- Method for diagnosis according to claim 6, characterised in that the said new test concerns a different observable variable (Oi) from the said first observable variable.
- Method for diagnosis according to one of the preceding claims, according to which each of the said reference signals is representative of an equivalence class (Mij) of individual-signature signals grouped by similarity and each of which is the signature of one of the said observable variables in a given configuration and a given operating mode.
- Method for diagnosis according to one of claims 6 to 9, according to which the said reference signals are stored in a table in which one of the said tests is associated with each of the said observable variables in each of its configurations, in its different anticipated operating modes.
- Diagnostic tool (2) for implementing the method for diagnosis of a malfunction in a mechatronic system according to one of claims 1 to 10, comprising a computer (4), at least one memory (6), man-machine interface means including at least display means (10) and variables acquisition means (14, 16) of the said system linked to the computer, characterised in that:- the said reference time signals are stored in the said memory (6);- the said computer (4) is adjusted to implement the said test and acquire the said test time signal from the said acquisition means (14, 16); and- the said computer (4) is adjusted to fulfil at least one of the two functions comprising:- display of the said first test time signal and the said group of reference signals associated with the said test;- comparison of the said first test time signal with the said group of reference signals associated with the said test and determination of the said equivalence class of the said first test time signal.
- Diagnostic tool (2) according to claim 11, characterised in that it is adjusted to display on the said display means the said first test time signal and the said group of reference signals associated with the said test and to visually allow the said comparison by an operator.
- Diagnostic tool (2) according to claim 11, characterised in that the computer (4) is programmed to operate the comparison of the said first test time signal with the said group of reference signals associated with the said test.
- Diagnostic tool (2) according to one of claims 11 to 13, characterised in that the variables acquisition means include an electronic diagnostic circuit (14) provided with a diagnostic connector.
- Diagnostic tool (2) according to one of claims 11 to 13, characterised in that the variables acquisition means include an electronic circuit for measuring physical quantities (16).
- Method for obtaining a signatures table (M) for implementing the method according to claim 10, characterised in that:i) the group of resources needed to produce a function of the mechatronic system is modelled,ii) a group of tests of the said function is simulated in good operating mode (F0) and in the various anticipated malfunction modes (F1, F2, F3 etc.) for all the possible configurations (Ci) of the function resources,iii) an individual-signature signal is generated for each of the simulations,iv) these individual-signature signals are compared with one another,v) the said individual-signature signals are grouped, as a function of their similarity, in a plurality of equivalence classes (Mij), each of which is represented by a reference signal, andvi) the said table (M) is constructed by associating one of the said reference signals with each of the said operating modes (Fi), for each of the said tests (Ti).
- Method for obtaining a signatures table according to claim 16, characterised in that the modelling in step i) is performed by hierarchy and broken down into the elementary components of the function.
- Method for obtaining a signatures table according to one of claims 16 or 17, characterised in that the modelling in step i) is a causal modelling of the control systems and an acausal modelling of the control systems.
- Method for obtaining a signatures table according to claim 16, characterised in that the simulation in step ii) is performed solely for the variables observable by the operator.
- Method for obtaining a signatures table according to claim 16, characterised in that the grouping of the individual-signature signals in step v) is operated by a signal similarity algorithm.
- Method for obtaining a signatures table according to the preceding claim, characterised in that a reference time signal representative of a first equivalence class must be distinct from the reference time signal representative of a second equivalence class in order to be able to be visually distinguished by the mechanic.
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