Modellering för diagnos i OpenModelica - implementation och analys

Arbetet kommer att utföras på Institutionen för systemteknik vid Linköpings universitet.

Diagnos är att, utifrån observationer av en process dra slutsatser om
huruvida processen fungerar som den ska eller om något är
trasigt. Detta skall ofta ske helt automatiskt, dvs. utan inblandning
av en operatör och om något fel har detekterats ska även den felande
komponenten automatiskt pekas ut. Om de automatiska
övervakningsalgoritmerna baseras på en matematisk modell av systemet
så kallas det för ett modellbaserat diagnossystem.

Det här arbetet består i huvudsak av två delar, där den första handlar
om modellering av fysikaliska processer i modelleringsspråket
Modelica. Modellerna ska sedan användas för diagnos
och övervakning. En modell som ska användas för analys och design av
övervakningssystem måste inte bara beskriva nominellt beteende hos
modellen utan även de olika sätt som den fysikaliska processen kan gå
sönder ska beskrivas. Det finns många sätt att beskriva ett felaktigt
beteende, bland annat genom att:

• Fel förändrar en parameter i modellen, exempelvis en
  friktionskoefficient.
  
• Fel modelleras av en okänd insignal till modellen.
  
• Fel ändrar modellens topologi, som exempelvis en kortslutning i
  en elektrisk krets.
  
• Okänt felaktigt beteende. Det kan vara så att man faktiskt inte
  vet hur en komponent beter sig när den är trasig, man vet bara att
  det inte beter sig som en hel komponent.
  

En del av arbetet kommer sålunda vara att hitta en bra generell
metodik för att modellera olika noggranna felmodeller i språket
Modelica. Syftet med modelleringsarbetet är att modellen ska användas
för analys och design av diagnossystem. Exempel på analyser som kan
göras på modellen är var sensorer ska placeras för att kunna övervaka
processen, vilken övervakningsprestanda som är möjlig, och design av
detektionsalgoritmer som ska köras on-line.

Vid avdelningen PELAB på Institutionen för datavetenskap
utvecklas en programmeringsmiljö kallad OpenModelica
med kompilator för språket Modelica där utvecklingen sker som öppen
källkod. Den andra delen av det här exjobbet går ut på att i utöka
OpenModelica-kompilatorn med funktionalitet som är användbar för att
göra de analyser och designsteg som är intressanta i
diagnostillämpningen.

Arbetet ska mynna ut i generell metodik och en implementation som är
tillämpbar på generella Modelica-modeller. Exempel på processer som
kommer att kunna användas i arbetet är förbränningsmotorer i bilar,
elektriska kretsar och mekatroniska system.

Arbetet kommer ligga i gränslandet mellan systemteknik och
programspråksutveckling och kräver intresse inom ett brett område,
från systemteknik till avancerad programmering och det finns utrymme
för teoretisk fördjupning om så önskas. Exjobbet bedrivs i samarbete
mellan Institutionen för systemteknik och PELAB. Arbetet
passar för en eller två personer med
bakgrund inom D/Y/E eller liknande med intresse och vana för avancerad
programmering och systemteknik.


Intresserad? Kontakta i så fall
Erik Frisk, [email protected]
Institutionen för systemteknik
Linköpings universitet
http://www.fs.isy.liu.se/~frisk/
Tel: 013-285714