ES3042365T3 - Monitoring method for operating a number of one or more drive devices, in particular for operating an internal combustion engine, and system for the monitoring method - Google Patents

Monitoring method for operating a number of one or more drive devices, in particular for operating an internal combustion engine, and system for the monitoring method

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ES3042365T3
ES3042365T3 ES23193510T ES23193510T ES3042365T3 ES 3042365 T3 ES3042365 T3 ES 3042365T3 ES 23193510 T ES23193510 T ES 23193510T ES 23193510 T ES23193510 T ES 23193510T ES 3042365 T3 ES3042365 T3 ES 3042365T3
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Christian Frey
Tobias Weiss
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Rolls Royce Solutions GmbH
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Abstract

La invención se refiere a un método de monitorización del funcionamiento de una o más unidades de accionamiento, en particular para el funcionamiento de un motor de combustión interna. En este método, una unidad de accionamiento comprende una unidad de control, y un parámetro de funcionamiento de dicha unidad se monitoriza a partir de los datos operativos adquiridos por la unidad de control. El método comprende los siguientes pasos: - monitorizar el parámetro de funcionamiento de la unidad de accionamiento mediante un algoritmo de monitorización de los datos operativos, en particular, un algoritmo de monitorización de un módulo observador de la unidad de control; - aplicar un algoritmo de detección de fallos a los datos operativos adquiridos de un sistema de detección de fallos para detectar un fallo relacionado con el parámetro de funcionamiento de la unidad de accionamiento; - enviar una indicación de fallo desde el sistema de detección de fallos a la unidad de accionamiento en función del resultado del algoritmo de detección de fallos; - recibir la indicación de fallo y comprobar el resultado, en particular, recibirlo y comprobarlo en un servidor de una instancia de control; - activar un enlace de control a la unidad de accionamiento con respecto al parámetro de funcionamiento y enviar un valor de monitorización del parámetro de funcionamiento a un enlace de retroalimentación del algoritmo de monitorización. Según la invención, se prevé que el resultado después de la prueba se califique como falso positivo (artificial) o verdadero positivo (genuino), y la detección de fallas tiene una unidad de discriminación que da el resultado calificado como verdadero positivo (genuino), en particular solo el resultado calificado como verdadero positivo (genuino), al enlace de control de un actuador y da el resultado calificado como falso positivo (artificial), en particular solo el resultado calificado como falso positivo (artificial), al enlace de retroalimentación del módulo observador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Procedimiento de monitorización para operar un número de uno o más dispositivos de accionamiento, en particular para operar un motor de combustión interna, y sistema configurado para el procedimiento de monitorización
[0003] La invención se refiere a un procedimiento de monitorización según el preámbulo de la reivindicación 1 para la operación de uno o más dispositivos de accionamiento, en particular para la operación de un motor de combustión interna, donde un dispositivo de accionamiento comprende un dispositivo de control y se monitoriza un parámetro operativo del dispositivo de accionamiento sobre la base de datos de operación para el parámetro operativo adquiridos por medio del dispositivo de control, donde el procedimiento comprende los pasos:
[0004] - monitorizar el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento con un algoritmo de monitorización para los datos de operación, en particular un algoritmo de monitorización de un módulo observador del dispositivo de control,
[0005] - aplicar un algoritmo de detección de fallos para los datos de operación adquiridos de una detección de fallos para detectar un fallo relacionado con el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento,
[0006] - enviar una indicación de fallo a partir de la detección de fallos para el dispositivo de accionamiento, basándose en un resultado del algoritmo de detección de fallos,
[0007] - recibir la indicación de fallo y verificar el resultado, en particular recibir y verificar en dispositivo servidor de una autoridad de control
[0008] - activar una conexión de control con el dispositivo de accionamiento con respecto al parámetro operativo y realimentar un valor de monitorización para el parámetro operativo a una conexión de realimentación con el algoritmo de monitorización.
[0009] La invención se refiere también a un sistema configurado para el procedimiento de monitorización.
[0010] Hoy en día es posible configurar procedimientos de control y regulación para un dispositivo de accionamiento individual de forma muy compleja con ayuda de sensores y deben poder adaptarse de forma integral al estado individual de un dispositivo de accionamiento. Por ejemplo, el documento US 2019/353131 A1 describe un procedimiento de detección para operar un motor de combustión interna que incluye un sistema de control de detonación.
[0011] El documento WO 2019/106534 A1 describe un procedimiento para operar un tren de transmisión para un vehículo. El procedimiento incluye recibir señales de una pluralidad de sensores que están asociados con el vehículo. Los umbrales óptimos para la clasificación de los datos de sensor se pueden modificar en función de las señales de entrada del tren de transmisión y de la recepción de señales de realimentación. Las prioridades de las señales de sensor se pueden cambiar en función de la atribución de las señales y confirmando las prioridades actuales para las señales. La adaptación de la gestión de operación se puede implementar basándose en tablas de búsqueda y de esta manera se pueden realizar las señales de entrada en el tren de accionamiento y la medición del uso de señales de realimentación. De este modo, el procedimiento se puede adaptar dinámicamente y modificar los datos del tren de transmisión, lo que se hace principalmente en tablas de consulta durante el funcionamiento del vehículo en un segundo marco de condiciones.
[0012] También se sabe que para este y otros controles se utiliza un observador integrado de manera técnica en el sistema de control; los observadores, en el sentido de la ingeniería de control, reconstruyen variables (estados) no mensurables a partir de variables de entrada conocidas (por ejemplo, variables manipuladas o perturbaciones mensurables) y variables de salida (variables de medición) de un sistema de referencia observado. Para ello se modela en el observador el sistema de referencia observado y se ajustan mediante un controlador las variables de estado mensurables, que por tanto son comparables con el sistema de referencia. Esto tiene como objetivo evitar que un modelo genere un error que crece con el tiempo, especialmente en sistemas de referencia con comportamiento integrador. Sería más exacto llamarlo sintetizador controlado por referencia (en inglés, “reference controlled synthesizer”). Se puede diseñar un observador si y sólo si el sistema de referencia es observable a través de las variables de medición disponibles. Sin embargo, la observabilidad generalmente no es una condición necesaria para el diseño del observador. Por el contrario, es suficiente que el sistema sea detectable. Los observadores se utilizan, por ejemplo, en controladores de estado para la reconstrucción de variables de estado no mensurables, en controles de tiempo discreto en los que la variable de medición no se puede actualizar en cada ciclo y en tecnología de medición como reemplazo de mediciones que no son técnica o económicamente posibles. En 1964, el ingeniero de control estadounidense David Luenberger desarrolló una teoría consistente para modelos de sistemas lineales y una realimentación proporcional constante de un error. En principio, el procedimiento puede extenderse a modelos no lineales.
[0013] En un procedimiento conocido para controlar y regular un motor de combustión interna, también se sabe que en ciertas situaciones se puede lograr una detección de falso positivo en el sentido de la detección de un artefacto, es decir, un denominado "resultado artificial". Esto se entiende generalmente como contrario a una detección de "verdadero positivo" en el sentido de la detección de un "evento auténtico".
[0014] El documento US 2018/0158314 A1 divulga un procedimiento para el análisis de tendencias y el ajuste automático de parámetros de alarma para una máquina, donde el procedimiento comprende obtener mediciones relacionadas con el estado de la máquina y, basándose en ello, activar condicionalmente una alarma y correlacionar una relación entre las alarmas activadas y los defectos detectados, contar el número de verdaderos positivos, falsos negativos y falsos positivos a partir de los datos de medición actuales, comparar el número de verdaderos positivos, falsos negativos y falsos positivos contados con los límites aceptables especificados.
[0015] Del documento WO 2018/7802 A1 se conoce un procedimiento para operar una operación de un motor de combustión interna que tiene un sistema de inyección de combustible que a su vez comprende un acumulador de alta presión para combustible, donde la alta presión del sistema de inyección en el tiempo se verifica en el marco de un así llamado "Monitoring". Con un tiempo de inicio de inyección dependiente de alta presión, se verifica si se debe implementar una monitorización continua de la inyección verificando si se ha producido una oscilación de alta presión dentro de un intervalo de tiempo de oscilación antes del inicio de la inyección. En este caso también se incluye la detección de errores, es decir, se evita la detección de falsos positivos de una inyección continua. De esta forma se evita la activación innecesaria de una señal de alarma y, si es necesario, incluso la parada del motor de combustión interna sin un motivo válido.
[0016] Además, ahora existe una posibilidad ampliada de monitorizar la operación de una unidad de accionamiento, en particular de un motor de combustión interna. Además de estas estrategias de control potencialmente complejas, también ha demostrado ser útil, aunque con un enfoque completamente diferente, implementar "simplemente" la monitorización de los sistemas de accionamiento, en particular, por ejemplo, para diagnosticar el estado de salud de un motor de combustión interna. Aquí, los enfoques en el marco de las así llamadas monitorizaciones BIG-DATA han demostrado ser ventajosas. Sin embargo, esto requiere un gran esfuerzo para manejar grandes cantidades de datos y también debe estar disponible para su evaluación. Además, esto requiere un alto nivel de esfuerzo informático y de hardware para realizar análisis. Para entrenar dichos sistemas es necesario disponer de grandes cantidades de datos y contar con algoritmos computacionalmente eficientes capaces de validar los resultados en el proceso de entrenamiento.
[0017] Por ejemplo, el documento US 2018/148037 A1 divulga un procedimiento en el que se diagnostica una falla interna de un sensor de presión aguas abajo de una bomba de combustible de un sistema de combustible de un vehículo. Las acciones de funcionamiento del sistema de combustible dependen de si la salida del sensor de presión se estabiliza durante al menos un valor umbral de tiempo, lo que puede ser indicativo de una falla. El procedimiento se mejora mediante un proceso de aprendizaje dinámico en el que se monitoriza la presión de la válvula de alivio de presión y la presión del sensor de presión.
[0018] Sin embargo, estos y otros enfoques conocidos para la detección de errores basados en suposiciones plausibles con análisis de valores umbral aún se pueden mejorar. La mayoría de estos procedimientos también están adaptados de forma relativamente específica a sistemas de accionamiento individuales, teniendo en cuenta las características de un sistema de accionamiento o de una flota de dichos sistemas de accionamiento y sus componentes.
[0019] El documento US 2019/0310618 A1 describe un enfoque para un sistema y software para integrar un sistema de diagnóstico basado en modelos y datos en el que las diferencias en un sistema dinámico se identifican automáticamente y estas diferencias o desviaciones se utilizan para la detección de errores y para la identificación o aislamiento de los mismos (allí denominado "FDI”) para un sistema automático de identificación de fallos. Al combinar un enfoque basado en modelos y un enfoque basado en datos para generar variables residuales o variables de perturbación, es posible detectar, aislar e identificar errores. A diferencia del funcionamiento estándar, los modos de fallo se pueden, por ejemplo, agrupar y clasificar. Este enfoque es aplicable, por ejemplo, a una flota de sistemas de accionamiento conectados en red, como excavadoras, vehículos comerciales o sistemas de transporte. Este procedimiento de monitorización de la operación de uno o más dispositivos de accionamiento también se puede mejorar.
[0020] En particular, es deseable que no sólo la detección de errores en dicho procedimiento se base en una gran cantidad de datos, sino también que se compruebe la fiabilidad de los datos utilizados, o que el procedimiento pueda desarrollarse aún más sobre la base de dichos datos fiables. Hay que tener en cuenta que los propios sistemas de monitorización y control son ya de por sí muy complejos. También debe tenerse en cuenta que prácticas comunes como la implementación de sensores redundantes o una mayor expansión del modelado o de las tablas de búsqueda conducen a un aumento adicional en los costos de hardware o software.
[0021] Aquí es donde entra la invención, cuyo objeto es mejorar un procedimiento de monitorización y un sistema de monitorización ya conocido, en particular con vistas a mejorar uno o más de los aspectos anteriormente mencionados. En particular, un procedimiento de monitorización y un sistema de monitorización del tipo mencionado anteriormente deben mejorarse de tal manera que se mejore la fiabilidad de los datos utilizados en el procedimiento de monitorización y el sistema de monitorización y/o el procedimiento de monitorización y el sistema en sí sigan siendo capaces de un mayor desarrollo u optimización durante la operación.
[0022] En particular, un objetivo de la invención es desarrollar un procedimiento de monitorización y un sistema basados en datos del tipo mencionado al principio de tal manera que, por una parte, sea capaz de operar con una cantidad apropiada de datos y, por otra parte, tenga, sin embargo, un ámbito de aplicación comparativamente amplio. Preferiblemente, se debería evitar un esfuerzo excesivo en la gestión de datos y análisis, así como una orientación demasiado individualizada del procedimiento de monitorización.
[0023] El problema se resuelve mediante un procedimiento de monitorización según la reivindicación 1.
[0024] La invención se basa en un procedimiento de monitorización para la operación de un número de uno o más dispositivos de accionamiento, en particular para la operación de un motor de combustión interna, donde un dispositivo de accionamiento comprende un dispositivo de control y se monitoriza un parámetro operativo del dispositivo de accionamiento sobre la base de datos de operación para el parámetro operativo adquiridos por medio del dispositivo de control. El procedimiento de monitorización incluye los siguientes pasos: monitorizar el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento con un algoritmo de monitorización para los datos de operación, en particular un algoritmo de monitorización de un módulo observador del dispositivo de control,
[0025] Aplicar un algoritmo de detección de fallos para los datos de operación registrados de una detección de fallos para detectar un fallo relacionado con el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento,
[0026] enviar una indicación de fallo desde la detección de fallos para el dispositivo de accionamiento en función de un resultado del algoritmo de detección de fallos;
[0027] recibir la indicación de fallo y verificar el resultado, en particular recibir y verificar en un servidor de una autoridad de control,
[0028] activar una conexión de control con el dispositivo de accionamiento con respecto al parámetro operativo y realimentar un valor de monitorización para el parámetro operativo a una conexión de realimentación con el algoritmo de monitorización.
[0029] Según la invención, se prevé además que después de la prueba el resultado se califique como falso positivo (artificial) o verdadero positivo (auténtico).
[0030] Según la invención está previsto además que
[0031] la detección de fallos tenga una unidad de discriminación que
[0032] - entrega el, en particular únicamente el, resultado calificado como verdadero positivo (auténtico) a la conexión de control a un elemento de control, y
[0033] - entrega el, en particular únicamente el, resultado calificado como falso positivo (artificial) a la conexión de realimentación al módulo observador.
[0034] Partiendo de un procedimiento de monitorización del tipo mencionado al principio, el procedimiento de monitorización según la invención prevé inicialmente, de una manera en sí conocida, los pasos mencionados al principio, según los cuales - reproducidos aquí de forma abreviada - se puede registrar y monitorizar un parámetro operativo de un dispositivo de accionamiento a partir de datos de operación registrados por un dispositivo de control de un dispositivo de accionamiento, se aplica un algoritmo de detección de fallos y como resultado se puede enviar una indicación de fallo, en donde el resultado del algoritmo de detección de fallos se puede verificar después de recibir la indicación de fallo. Solo entonces se activa una conexión de control con el dispositivo de accionamiento. Respecto al parámetro operativo, también se conoce el hecho de realimentar un valor de monitorización para el parámetro operativo a una conexión de realimentación con el algoritmo de monitorización en sí, es decir, permitir la realimentación de un parámetro operativo al algoritmo de monitorización en el sentido de un bucle de realimentación.
[0035] La invención se basa en la consideración de que tales enfoques para verificar el resultado, o activar un enlace de control y de un bucle de realimentación como parte de un procedimiento de monitorización basado en datos todavía puede mejorarse. Según la invención, para mejorar la prueba, el resultado se califica como falso positivo (artificial) o verdadero positivo (auténtico) después de la prueba.
[0036] En este caso se debe entender por resultado falso positivo un resultado generado artificialmente. En este sentido, un resultado falso positivo se califica como un resultado que ha surgido artificialmente o es artificial. Por resultado calificado como falso positivo se debe entender un resultado no auténtico que no se debe tomar en serio, en particular se debe ignorar, a efectos de ajustar el dispositivo de accionamiento por medio del elemento de control. No obstante, un resultado falso positivo puede utilizarse de forma significativa según el concepto de la invención. Un resultado falso positivo también puede utilizarse de forma ventajosa como resultado generado artificialmente para la realimentación de aprendizaje. Esto permite, por ejemplo, adaptar un algoritmo de monitorización y/o un algoritmo de detección de fallos para mejorarlo y, en particular, evitar resultados calificados como falsos positivos en el futuro.
[0037] En este caso, por el contrario, un resultado calificado verdadero positivo debe entenderse como un resultado realmente generado. En este sentido, un resultado calificado como verdadero positivo es un resultado que ha surgido de manera fiable o con razón o es auténtico o justificado. Esto permite que el resultado calificado como verdadero positivo, es decir "auténtico", se pase a la conexión de control de un elemento de control. En particular, en función del resultado calificado como verdadero positivo se puede tomar una medida de corrección en el dispositivo de accionamiento por medio del elemento de control.
[0038] Los casos se pueden aplicar de forma análoga a los tipos de resultados calificados negativamente. Los cuatro casos también reciben nombres diferentes en distintos contextos. También se utilizan comúnmente los términos en ingléstrue positive, false positive(ofalse negativeytrue negative).En el contexto de la teoría de detección de señales, los casos verdaderos positivos también se denominan verdaderos positivos o aciertos. (Los casos de falsos negativos también se denominan fallos y los casos de verdaderos negativos también se denominan casos de negativos correctos ocorrect rejection).
[0039] A continuación, los resultados obtenidos se califican como verdaderos positivos (auténticos) o falsos positivos (artificiales). En lo que sigue y en las reivindicaciones, el término verdadero positivo se utiliza como sinónimo de "auténtico" y el término falso positivo se utiliza como sinónimo de "artificial" entre paréntesis para aclarar el sentido anterior.
[0040] Según la invención se prevé también que la detección de fallos presente una unidad de discriminación que entregue el resultado verdadero positivo (es decir, calificado como auténtico) a la conexión de control hacia un elemento de control. En particular, se pretende que, después de la prueba, sólo los resultados calificados como verdaderos positivos (es decir, calificados como auténticos) se pasen a la conexión de control con un elemento de control. Esto tiene la ventaja de que el control y la regulación, o el inicio de acciones, sólo se hace sobre la base de resultados auténticamente positivos, y no sobre la base de resultados calificados como auténticos. De esta forma se evita una transmisión de acción o un control del ajuste incorrectos.
[0041] Según la invención se prevé además que al menos el resultado falso positivo (es decir, el resultado calificado como artificial) se entregue a la realimentación. En particular, se pretende entregar el resultado falso positivo, es decir el resultado calificado como artificial, y sólo éste, a la realimentación. Esto tiene la ventaja de que el bucle de realimentación se puede mejorar, especialmente para el desarrollo posterior del módulo observador, o preferiblemente los algoritmos que se ejecutan en el módulo observador del dispositivo de control, como el algoritmo de detección de fallos y el algoritmo de monitorización, de tal manera que se reducen los resultados falsos positivos.
[0042] En resumen, siguiendo el concepto de la invención, el procedimiento de monitorización basado en datos se mejora porque se activa una conexión de control, si es posible solo, o cada vez más, sobre la base de resultados de pruebas calificados como auténticos, mientras que una realimentación está diseñada generalmente para mejorar principalmente el módulo de observador o solo con respecto a los resultados identificados como falsos positivos, de modo que estos se eviten cada vez más en el marco del desarrollo posterior o la optimización creciente del módulo de observador en el procedimiento de monitorización basado en datos para la operación del número de uno o más dispositivos de accionamiento.
[0043] El procedimiento de monitorización según la invención se puede utilizar con una cantidad adecuada de datos y, por otro lado, tiene un ámbito de aplicación comparativamente amplio. En particular, se evita un esfuerzo excesivo en la gestión de datos y análisis, así como una orientación demasiado individualizada del procedimiento de monitorización.
[0044] En general, el procedimiento de monitorización basado en datos aprovecha los conocidos enfoques "BIG DATA" para procedimientos de monitorización que ya se explicaron al principio. Sin embargo, con la discriminación de los resultados prevista en la invención, es posible una calificación de "falso positivo" o "verdadero positivo" durante la verificación. Esto permite mejorar las conexiones de control por un lado y la realimentación de aprendizaje por otro, por lo que se requieren menos datos. Esto, a su vez, reduce de forma ventajosa las grandes cantidades de datos requeridas en el marco de los conocidos conceptos "BIG DATA", o las limita a un nivel manejable. Asimismo, el esfuerzo requerido para el análisis estadístico de los volúmenes de datos se reduce o se limita a un nivel manejable. Además, según el concepto de la invención, esto se consigue con la ventaja de un enfoque denominado"catch-alf,en el que se puede prescindir cada vez más de algoritmos individuales y personalizados.
[0045] Hasta ahora, para poder identificar una condición real era necesario que personal especializado evaluara la condición manualmente o bien crear modelos muy individuales, como se explicó al principio, que se entrenan en un síntoma de error específico. Por ejemplo, para monitorizar un motor de combustión interna, se puede desarrollar, entrenar y mantener un algoritmo para detectar el juego de válvulas. Esto supone un alto nivel de esfuerzo de desarrollo y mantenimiento. Sin embargo, tan pronto como dichos algoritmos conceptualmente específicos y procedimientos de entrenamiento se vayan a aplicar a otro motor de combustión interna, estos algoritmos hechos a medida deberán adaptarse y verificarse.
[0046] El concepto de la presente invención, por otra parte, se basa en un enfoque compatible de aplicación comparativamente amplia, que a este respecto proporciona una detección de falsos/verdaderos positivos por medio de la unidad de discriminación y se puede implementar en cualquier unidad de accionamiento para una conexión de control y de realimentación, independientemente de su diseño individual. La invención en su concepto utiliza principalmente los resultados calificados como falsos positivos dentro de un bucle de realimentación para mejorar la identificación del observador y, de este modo, entrenar la función de monitorización basándose en la realimentación, es decir, principalmente la reducción de resultados falsos positivos; esto tiene entonces un efecto cada vez más positivo en combinación con los resultados verdaderos positivos utilizados para la conexión del elemento de control, ya que el proceso de monitorización se puede entrenar de forma comparativamente no específica y con poco gasto de datos.
[0047] Con el tiempo, esta combinación conduce sinérgicamente a que la función de aprendizaje minimice los resultados falsos positivos y la conexión de control utilice solo resultados verdaderos positivos de una manera cada vez más optimizada. El concepto inventivo es por tanto coherente y se puede utilizar para el procedimiento de control y/o monitorización basado en datos independientemente del tipo individual de unidad de accionamiento.
[0048] El concepto de la invención conduce ventajosamente a un algoritmo comparativamente universal que es capaz de detectar fallos inminentes de una unidad de accionamiento con respecto a un parámetro operativo en una etapa temprana. Esto permite utilizar mejor la flexibilidad y las capacidades del servicio, evitando interrupciones no planificadas en favor de operaciones de servicio planificables. En principio, también se pueden ampliar los intervalos de servicio y optimizar los enfoques operativos generales, por ejemplo, en lo que se refiere a parámetros operativos como el consumo de combustible y el gasto de recursos.
[0049] Los desarrollos ventajosos adicionales de la invención se pueden encontrar en las reivindicaciones dependientes y especifican en detalle posibilidades ventajosas para realizar el concepto explicado anteriormente dentro del alcance de la tarea y con respecto a otras ventajas.
[0050] Ventajosamente está previsto que el valor de monitorización y el resultado, en particular solo el resultado calificado como falso positivo (artificial), se transmitan a la conexión de realimentación con el módulo observador. Por ejemplo, se puede realizar en particular una detección de tendencias a largo plazo. En particular, además o alternativamente, se puede establecer una así llamada detección“step-change”“con generación automática de mensajes. Esto reduce ventajosamente el esfuerzo computacional mientras aporta ventajas muy efectivas en la detección de errores.
[0051] En particular, la conexión de realimentación del elemento de control al módulo observador puede diseñarse como una realimentación de aprendizaje.
[0052] Mediante un bucle de "realimentación" de este tipo o uno similar, es ventajosamente posible, sobre todo cuando se optimiza en un proceso de entrenamiento, reducir de forma especialmente eficiente el número de resultados falsos positivos (artificiales) para el observador.
[0053] En particular, se prevé:
[0054] adaptar el algoritmo de monitorización y/o el algoritmo de detección de fallos con el resultado calificado como falso positivo (artificial), y/o
[0055] iniciar una medida de corrección en el dispositivo de accionamiento mediante elemento de control en función del resultado calificado como verdadero-positivo (auténtico).
[0056] En particular, si la autoridad de control niega la presencia de un fallo, el algoritmo de detección de fallos se puede adaptar de tal manera que se incremente la especificidad del algoritmo de detección de fallos para detectar este fallo.
[0057] En particular, si la autoridad de control confirma la presencia del fallo, puede emitir una señal de indicación de solución para iniciar la rectificación del fallo.
[0058] Preferiblemente, se prevé que para el resultado calificado como verdadero positivo (auténtico), se implique o confirme la presencia del fallo y/o para el resultado calificado como falso positivo (artificial), se implique o confirme la no presencia del fallo. En otras palabras, el resultado de la prueba es confirmar la presencia del fallo o negar la presencia del fallo.
[0059] Se prevé preferentemente que la monitorización de los parámetros operativos comprenda la monitorización de las variables de operación y de medición mediante un sistema observador, que comprende en particular un modelo físico del dispositivo de accionamiento con las variables de operación para reconstruir estados del dispositivo de accionamiento teniendo en cuenta las variables de medición.
[0060] En particular, el algoritmo de detección de fallos puede comprender la aplicación de un conjunto de criterios con uno o más criterios de identificación de fallos al menos a un parámetro operativo registrado.
[0061] Preferiblemente, se puede prever que un resultado de la aplicación de un criterio de identificación de fallos a un parámetro operativo registrado indique si existe un fallo en el dispositivo de accionamiento.
[0062] Preferiblemente, se prevé que los parámetros operativos se adquieran o registren como una secuencia de datos de operación discreta en el tiempo, en donde el fallo se detecta como una curva de fallo de un parámetro operativo para la secuencia de datos de operación discreta en el tiempo. En particular, el desarrollo posterior del procedimiento en el contexto de las funciones de monitorización de datos discretos en el tiempo se puede utilizar para formación posterior. Ventajosamente esto se puede utilizar para un desarrollo en el contexto de un uso adicional de una detección de tendencias a largo plazo o detección step-change con generación automática de mensajes.
[0063] Preferentemente, se prevé que al fallo se le asigne y/o indique una región de fallo técnica del dispositivo de accionamiento, donde la indicación de fallo comprende la curva de fallo y la región de fallo. En particular, a cada criterio de identificación de fallo se le asigna información de origen del fallo que contiene indicaciones sobre el origen del fallo.
[0064] Ventajosamente, la señal de indicación de fallo se refiere a la información de origen del fallo asociada con el criterio de identificación de fallo sobre cuya base se envió la señal de indicación de fallo.
[0065] Preferiblemente, el procedimiento se utiliza para operar un solo dispositivo de accionamiento y la aplicación del algoritmo de detección de fallos incluye una comparación de un valor actual de un parámetro operativo con al menos parte de la curva de parámetro operativo adquirida durante el período de operación.
[0066] Por ejemplo, las funciones de monitorización generales se pueden aplicar de forma ventajosa a los datos de un dispositivo de accionamiento individual. En particular, ha demostrado ser ventajoso comparar los valores medidos actuales de un dispositivo de accionamiento individual con los valores medidos existentes del dispositivo de accionamiento individual, en particular del propio pasado del dispositivo de accionamiento individual. Por ejemplo, en el marco de las funciones de monitorización generales de datos de un dispositivo de accionamiento individual, se puede utilizar un valor medido existente de un período pasado, por ejemplo, singular o promediado durante los últimos 3 meses, en comparación con un valor medido actual en relación con un dispositivo de accionamiento individual.
[0067] Preferiblemente, se prevé adicional o alternativamente que el procedimiento se utilice para operar una pluralidad de dispositivos de accionamiento, se registre al menos un parámetro operativo para cada uno de los dispositivos de accionamiento, y la aplicación del algoritmo de detección de fallos incluya una comparación de un valor de un parámetro operativo de un dispositivo de accionamiento con valores del parámetro operativo de los dispositivos de accionamiento restantes de la pluralidad de dispositivos de accionamiento.
[0068] De este modo, las funciones de monitorización generales se pueden aplicar especialmente a datos de flotas enteras. Por ejemplo, ha resultado ventajoso utilizar una comparación de valores medidos de una flota completa para identificar los llamados "valores atípicos"; es decir, datos o grupos de datos relativos a un dispositivo de accionamiento individual que difieren significativamente o de forma permanente durante un período de tiempo significativo en comparación con los valores medidos de toda la flota.
[0069] Además, el objetivo se consigue mediante la invención con un sistema de la reivindicación 11. El sistema está configurado según la invención para un procedimiento de monitorización según el concepto de la invención o uno de los desarrollos para la operación de un número de uno o más dispositivos de accionamiento, donde un dispositivo de accionamiento comprende un dispositivo de control y se monitoriza un parámetro operativo del dispositivo de accionamiento sobre la base de datos de operación para el parámetro operativo adquiridos por medio del dispositivo de control. Según la invención, el sistema comprende:
[0070] - el número de uno o más dispositivos de accionamiento, en particular un motor de combustión interna, donde el dispositivo de control está conectado mediante señal a al menos un dispositivo de accionamiento, y - un dispositivo servidor de una autoridad de control está conectado mediante señal al dispositivo de control. Preferentemente, el dispositivo servidor de la autoridad de control comprende:
[0071] U
[0072] - n módulo receptor para recibir la indicación de fallo;
[0073] - un módulo de verificación para verificar el resultado del fallo detectado por la autoridad de control tras recibir la indicación de fallo,
[0074] - una unidad de discriminación que entrega el resultado calificado como verdadero-positivo (auténtico) a la conexión de control para un elemento de control y entrega el resultado calificado como falso-positivo (artificial) a la conexión de realimentación para el módulo observador.
[0075] Se prevé preferentemente que el dispositivo de control del dispositivo de accionamiento comprenda:
[0076] - un módulo de adquisición configurado para adquirir y monitorizar los parámetros operativos del dispositivo de accionamiento con un algoritmo de monitorización de un módulo observador del dispositivo de control, - un módulo de ejecución configurado para aplicar un algoritmo de detección de fallos de una detección de fallos para detectar un fallo,
[0077] - un módulo de envío configurado para enviar una indicación de fallo desde la detección de fallos para el dispositivo de accionamiento en función de un resultado del algoritmo de detección de fallos.
[0078] Preferiblemente, se proporcionan uno o más módulos de adaptación y/o módulos de indicación de solución y se configuran para
[0079] - adaptar el algoritmo de monitorización y/o el algoritmo de detección de fallos con el resultado calificado como falso positivo(artificial), y/o
[0080] - iniciar una medida de corrección en el dispositivo de accionamiento mediante el elemento de control en función del resultado calificado como verdadero-positivo (auténtico).
[0081] En particular, el algoritmo de detección de fallos se puede adaptar en función del resultado de la verificación, en donde un módulo de indicación de solución está diseñado para emitir una señal de indicación de solución desde la autoridad de control para iniciar la solución o rectificación del fallo cuando la presencia del fallo ha sido confirmada por la autoridad de control.
[0082] A continuación, se describirán realizaciones de la invención con referencia al dibujo en comparación con la técnica anterior, parte de la cual también se muestra. Esto no pretende necesariamente representar las realizaciones a escala; más bien, cuando es útil para la explicación, el dibujo se presenta en forma esquemática y/o ligeramente distorsionada. Respecto a las ampliaciones a las enseñanzas inmediatamente evidentes en el dibujo, se hace referencia al estado de la técnica pertinente. La idea general de la invención no se limita a la forma exacta o al detalle de la realización preferida mostrada y descrita a continuación, ni se limita a un objeto que estaría limitado en comparación con el objeto reivindicado en las reivindicaciones. Para los rangos de diseño especificados, los valores dentro de los límites establecidos también deben divulgarse como valores límite y ser libremente aplicables y capaces de ser utilizados. Otras ventajas, características y detalles de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas y de los dibujos, que muestran, en:
[0083] Fig. 1 un diagrama de un concepto básico de un procedimiento de monitorización basado en datos para la operación de un número de dispositivos de accionamiento con un dispositivo de control y un observador que comprende una indicación de fallo y una realimentación al observador;
[0084] Fig. 2 el concepto según el concepto de la invención, ampliado en el marco de una forma de realización especialmente preferida, en una representación esquemática, en donde según el concepto de la invención se prevé una unidad de discriminación entre el observador por un lado y la conexión de control y la realimentación por otro lado;
[0085] Fig. 3 una representación esquemática del sistema para implementar el procedimiento de monitorización basado en datos con el dispositivo de accionamiento, el dispositivo de control, un observador y una autoridad de control, donde, en esta realización, la unidad de discriminación se proporciona en la autoridad de control; Fig. 4A un primer ejemplo de un procedimiento de monitorización basado en datos según una primera realización preferida modificada para la operación de un dispositivo de accionamiento en forma de un motor de combustión interna y con un dispositivo de control, un observador y una autoridad de control;
[0086] Fig. 4B un segundo ejemplo de un procedimiento de monitorización basado en datos según una segunda realización modificada para la operación de varios dispositivos de accionamiento, cada uno de ellos con un dispositivo de control, en donde según la segunda modificación se proporciona un observador y una autoridad de control común.
[0087] La Fig. 1 muestra una estructura de un procedimiento de monitorización basado en datos 1000 para la operación de uno o varios dispositivos de accionamiento 1, uno de los cuales se muestra aquí como un motor de combustión interna a modo de ejemplo, y que se explica con más detalle en la Fig. 2 en el marco de una realización especialmente preferida. Cada motor de combustión interna dispone de una unidad de control ECU y un registrador de datos 10, capaz de registrar datos de operación 200 de los parámetros operativos BP del dispositivo de accionamiento 1; en este caso, los datos de operación 200 se registran de forma transitoria como una secuencia de datos de operación de tiempo discreto a lo largo de la operación del dispositivo de accionamiento 1 en función del tiempo.
[0088] El dispositivo de accionamiento 1 tiene una unidad de transmisión o de envío 11 que transmite los datos de operación correspondientes 200 asignados a los parámetros operativos BP en una señal de transmisión 101 a un módulo observador 20. La unidad de control ECU, el registrador de datos 10 y la unidad de transmisión 11, así como el módulo de observación 20, pueden ser partes de un dispositivo de control integrado o sistémico.
[0089] El módulo observador 20 es capaz de verificar o monitorizar los datos 200 de los parámetros operativos BP transmitidos con la señal de transmisión 101, es decir la secuencia de datos de operación discretos en el tiempo de los datos de operación 200, a lo largo del tiempo. El observador, es decir, el módulo observador 20, tiene un software de observador 300 que incluye varios módulos y estructuras de datos 300 que no se muestran aquí en detalle. Parte de los módulos y estructuras de datos 300 es al menos un software de observador 310 con su correspondiente algoritmo de monitorización 310A. Como parte del software de observador 310, el algoritmo de monitorización 310A está configurado principalmente para monitorizar la secuencia de datos de operación discretos en el tiempo de los datos de operación 200 con respecto a ciertos aspectos de un parámetro operativo BP representado en ellos; por ejemplo, en este caso, de forma permanente y continua (como se representa simbólicamente como monitorización de "24 horas").
[0090] También se utilizan tales observadores, por ejemplo, en realizaciones no mostradas aquí con un controlador de estado para la reconstrucción reconstruir variables de estado no mensurables o, como en lo que respecta a la presente realización, en controles discretos en el tiempo en los que la variable de medición no se puede actualizar en cada ciclo o en tecnología de medición como reemplazo de mediciones que no son técnica o económicamente posibles.
[0091] El uso de un observador del módulo observador 20 proporciona que, a partir de variables de entrada conocidas (por ejemplo, variables manipuladas o variables de perturbación mensurables) y variables de salida (variables de medición) de un sistema de referencia observado, se reconstruyen las variables no mensurables (estados) - en este caso los parámetros operativos BP. Para este fin, el sistema de referencia observado se simula como un modelo M en los módulos y estructuras de datos 300 no mostrados aquí en detalle, y las variables de estado mensurables, que por lo tanto son comparables con el sistema de referencia, se pueden rastrear o - como en el presente caso - simplemente monitorizar mediante un controlador R.
[0092] Parte de la estructura de software 300 del módulo observador 20 es también una detección de fallos 320, mostrada con más detalle en la Fig. 2, con un algoritmo de detección de fallos 320A para detectar un fallo relacionado con el dispositivo de accionamiento 1. La aplicación del algoritmo de detección de fallos 320A a los datos de operación adquiridos 200 en la detección de fallos 320 permite la detección de un fallo relacionado con el parámetro operativo BP del dispositivo de accionamiento 1 en función del aspecto especificado; esto se explicará con referencia a la Fig. 2 y luego con más detalle con referencia a las Figs. 4A y 4B.
[0093] Partiendo de la detección de fallos 320, como parte de una señalización automática 400, se proporciona el envío de una indicación de fallo 410, que puede indicar un fallo del dispositivo de accionamiento 1 con respecto a un parámetro operativo BP basándose en un resultado E del algoritmo de detección de fallos 320A.
[0094] La indicación de fallo 410 puede recibirse directamente o a través de un control de una autoridad de control K en un elemento de control 30 y, después de comprobar el resultado E de la indicación de fallo 410, por ejemplo, en un dispositivo servidor, puede provocar que el elemento de control 30 se active en el dispositivo de accionamiento 1 a través de la conexión de control 500. La conexión de control 500, que aquí se muestra solo simbólicamente, puede por tanto activar un recorrido de control para el control y regulación directos de la unidad de accionamiento 1 y/o desencadenar una acción que se recibe como señal desde una ubicación externa y lleva a cabo la acción - a este respecto, la conexión de control 500 y, en este caso, también el elemento de control 30 se muestran de forma abstracta en la Fig. 1. En el marco de la estructura de observador también es posible utilizar fundamentalmente un bucle de realimentación 600, también representado aquí simbólicamente, en el sentido de una realimentación de un parámetro operativo BP, por ejemplo, un valor real IST del mismo y/o un error ERR, al observador 20.
[0095] La Fig. 2 muestra una realización preferida de una estructura de observador para implementar un procedimiento de monitorización basado en datos 1000 de acuerdo con el concepto de la invención, que está mejorada en relación con la estructura de observador antes mencionada del procedimiento de monitorización 1000.
[0096] De acuerdo con el procedimiento explicado con referencia a la Fig. 1, el procedimiento de monitorización basado en datos 1000 se explica aquí con referencia a un dispositivo de accionamiento 1 con un dispositivo de control que comprende una unidad de control ECU, un registrador de datos 10, que pone parámetros operativos BP que comprenden datos de operación 200 a disposición de un módulo observador 20. El módulo observador 20 incluye, como parte de sus módulos y estructuras de datos 300, un software de observador 310 u otro monitor y una detección de fallos 320.
[0097] Como parte de una señalización 400, también se puede enviar automáticamente una indicación de fallo 410 a una autoridad de control K con un resultado E del algoritmo de detección de fallos 320A para verificar el resultado E de la indicación de fallo 410, para luego activar una conexión de control 500 y/o una realimentación 600 después la verificación del resultado E. El resultado E del algoritmo de detección de fallos 320A puede ser en este caso un mensaje automatizado que se transmite.
[0098] Según el concepto de la invención, sin embargo, en la presente realización de la Fig. 2, la autoridad de control K está configurada de forma particularmente ventajosa con una unidad de discriminación DE, que recibe el resultado E del módulo observador 20. Esta unidad de discriminación DE puede estar ubicada, por ejemplo, en una central o en un servidor central, o estar conectada a otro servidor adecuado. A este respecto, puede estar disponible suficiente capacidad de cálculo y fondo de datos para esta unidad de discriminación DE y para la decisión sobre el resultado E. La unidad de discriminación DE toma una decisión basándose en el examen adecuado del resultado E con suficiente capacidad de cálculo y fondo de datos.
[0099] El resultado E se comprueba en la unidad de discriminación DE y se clasifica según un criterio o en una categoría para un resultado falso positivo E<f>o un resultado verdadero positivo E<p>. Después de comprobar si hay un resultado falso positivo E<f>-es decir, si el resultado E se reconoce como artificial- o si hay un resultado verdadero positivo Ep -es decir, si el resultado E se reconoce como auténtico- el resultado E se califica como un resultado falso positivo Ef para su posterior procesamiento en la rama inferior o se califica como un resultado verdadero positivo Ep para la rama superior, como se muestra en la Fig. 2.
[0100] Como parte de la señalización automática de dos líneas 400, se emite una señal de calificación correspondiente SEp o SEf, que también se utiliza de diferentes maneras en este caso.
[0101] La señal verdadera positiva SEp basada en el resultado auténtico, es decir, verdadero positivo, Ep, es decir, en esta realización, únicamente la señal verdadera positiva SEp basada en la señal verdadera positiva SEp calificada como auténtica, se pone a disposición en una primera línea de señalización 420.1 de la conexión de control 500 para luego configurar un elemento de control 30.
[0102] La señal falsa positiva SEf basada en el resultado artificial, es decir, falso positivo, Ef se pone a disposición en una segunda cadena de señalización 420.2 de la realimentación 600 al módulo observador 20; es decir, en esta realización, únicamente la señal falsa positiva SE<f>
[0103] En la presente realización, el elemento de control 30 dispone de un módulo de servicio y/o de verificación 30.1. El módulo de servicio y/o de verificación 30.1 define una acción de servicio o de verificación de manera automatizada y la reenvía como parte de la señalización automática 400 en una primera cadena de señalización 420.1 desde el primer módulo como módulo de servicio y/o de verificación 30.1. La acción de servicio o de verificación 540 puede verse influenciada por, o con, una actuación de personal. La acción de servicio o de verificación 540 también puede enviarse, pero no sólo, al personal de servicio. La acción de servicio o de verificación 540 se transmite en particular como señal de servicio 430 a un módulo de ejecución 30.2 de la unidad de servicio en el sentido de un elemento de control 30. El elemento de control comprende un segundo módulo como módulo de ejecución 30.2. El módulo de ejecución 30.2 asegura la ejecución de la acción de servicio o de verificación 540.
[0104] El módulo de ejecución 30.2 transmite una señal de realimentación SR después de realizar una acción de servicio o de verificación definida, posiblemente predefinida, 540. La señal de realimentación SR se combina con la señal de falso positivo SEf mencionada anteriormente como parte de la señalización 400.
[0105] La señal de realimentación SR se transmite como parte de la señalización 400 con la señal falsa positiva mencionada anteriormente SEf desde la segunda cadena de señalización 420.2 como parte de la realimentación 600 al módulo observador 20. El módulo observador 20 recibe así "realimentación" no sólo sobre la acción de servicio o de verificación ejecutada 540, sino también sobre la señal falsa positiva SEf mencionada anteriormente desde la segunda cadena de señalización 420.2.
[0106] El módulo observador 600 recibe por tanto no sólo el estado de implementación en el sentido de un valor real del parámetro operativo BP del módulo de ejecución 30.2, sino también información sobre los resultados artificiales, es decir, falsos positivos, E<f>que han sido "filtrados" en la unidad de discriminación DE.
[0107] Como resultado, la realización de la Fig. 2 representa un procedimiento de monitorización basado en datos 1000 para la operación de uno o más dispositivos de accionamiento 1, en particular para la operación de un motor de combustión interna, en donde un dispositivo de accionamiento 1 comprende un controlador y se monitoriza un parámetro operativo del dispositivo de accionamiento sobre la base de los datos de operación para el parámetro operativo adquiridos por medio del dispositivo de control, que comprende los pasos de: - monitorizar el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento con un algoritmo de monitorización para los datos de operación, en particular un algoritmo de monitorización 310A de un módulo observador del dispositivo de control,
[0108] - aplicar un algoritmo de detección de fallos para los datos de operación adquiridos o registrados de una detección de fallos para detectar un fallo relacionado con el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento,
[0109] - enviar una indicación de fallo desde la detección de fallos para el dispositivo de accionamiento, basándose en un resultado del algoritmo de detección de fallos 320A;
[0110] - recibir la indicación de fallo y verificar el resultado, en particular recibir y verificar en un dispositivo servidor de una autoridad de control,
[0111] - activar una conexión de control con el dispositivo de accionamiento con respecto al parámetro operativo y realimentar un valor de monitorización para el parámetro operativo a una conexión de realimentación con el algoritmo de monitorización.
[0112] De acuerdo con el concepto de la invención, se prevé que el resultado se califique como falso positivo (artificial) o como verdadero positivo (auténtico) después de la comprobación, y
[0113] - la detección de fallos tiene una unidad de discriminación que
[0114] - entrega el resultado, en particular únicamente el resultado, calificado como verdadero positivo a la conexión de control a un elemento de control, y
[0115] - entrega el resultado, en particular únicamente el resultado, calificado como falso positivo a la conexión de realimentación al módulo observador.
[0116] El valor de monitorización y el resultado, en particular únicamente el resultado calificado como falso positivo (artificial), se transmiten a la conexión de realimentación al módulo de observador.
[0117] En el presente caso, la conexión de realimentación del elemento de control al módulo observador también está configuradas como una realimentación de aprendizaje, donde el procedimiento comprende además los pasos:
[0118] - adaptar el algoritmo de monitorización y/o el algoritmo de detección de fallos con el resultado calificado como falso positivo (artificial), y/o
[0119] - iniciar una medida de corrección en el dispositivo de accionamiento por medio del elemento de control en función del resultado calificado como verdadero-positivo (auténtico). En concreto, si la autoridad de control niega la presencia de un fallo, el algoritmo de detección de fallos se puede adaptar de tal forma que se incremente la especificidad del algoritmo de detección de fallos para detectar este fallo. Si la autoridad de control confirma que existe el fallo, puede emitir una señal de indicación de solución para iniciar la solución, o rectificación, del fallo. En otras palabras, para el resultado calificado como verdadero positivo (auténtico), se implica o confirma la presencia del fallo y/o para el resultado calificado como falso positivo (artificial), se implica o confirma la no presencia del fallo. Esto significa que el resultado de la prueba confirmará la presencia del fallo o negará la presencia del fallo.
[0120] En base a esto, el módulo observador 600 está capacitado para implementar un algoritmo de aprendizaje que se realiza como un "filtro mejorado" a través de la unidad de discriminación DE provista en la autoridad de control para la ocurrencia de resultados falsos positivos E<f>. El concepto de la invención se realiza en esta realización porque los datos de operación 200 de los parámetros operativos BP se controlan continuamente como una secuencia discreta en el tiempo y se detecta cualquier fallo o irregularidad. Esto se realiza en la unidad de discriminación DE utilizando un modelo de filtro basado en modelos que permite una comprobación de plausibilidad de los resultados E, como se explica a continuación.
[0121] La Fig. 3 muestra, de una manera ligeramente modificada, pero fundamentalmente similar, la estructura de un sistema observador para el procedimiento de monitorización 1000 en la estructura, haciéndose aquí referencia a las explicaciones anteriormente mencionadas utilizando los mismos números de referencia. En detalle, se muestra aquí la unidad de discriminación DE de la autoridad de control K, que se encuentra alejada espacialmente del módulo observador 20 con, o en, una unidad de cálculo KR configurada como servidor con memoria KS de la autoridad de control K. La señalización 400 se realiza así principalmente de forma inalámbrica entre la autoridad de control K y el módulo observador 20. La señalización se implementa como parte del registrador de datos 10 y del módulo observador 20, es decir, como una conexión a, o en, un dispositivo de control adecuado; esto también puede ser con la unidad de control ECU del motor de combustión interna 1, o incluirla, como se muestra simbólicamente en la Fig. 3.
[0122] En una modificación respecto a la estructura mostrada en la Fig. 2, el resultado verdadero positivo Ep se transmite en el contexto de una señalización verdadera positiva SE<p>de la conexión de control 500 a un elemento de control por medio de la unidad de control ECU del vehículo. En este caso, el elemento de control 30 está configurado como actuador en el vehículo por medio de la unidad de control ECU para controlar el vehículo modificando los parámetros operativos a través del elemento de control 30 de acuerdo con el resultado verdadero positivo Ep. El resultado falso positivo Ef se pone a disposición del módulo observador 20 como parte de la señalización falsa positiva SE<f>explicada anteriormente, en este caso principalmente al software del observador u otro monitor 310 y/o a la detección de fallos 320, concretamente para su mejora como parte de un bucle de aprendizaje del algoritmo de monitorización 310A o del algoritmo de detección de fallos 320A, allí almacenados.
[0123] A continuación, se explicará, a modo de ejemplo y basándose en el concepto previamente explicado, cómo implementar las reglas básicas para reducir los resultados falsos positivos E<f>en el marco de los algoritmos 310A y 320A. También se explicará, a modo de ejemplo, cómo entrenarlos para formar el filtro F correspondiente, que se muestra aquí y que se va mejorando progresivamente. Esto puede implementarse dentro de, o para, el algoritmo de monitorización 310A y/o dentro de, o para, el algoritmo de detección de fallos 320A. En general, el concepto según los procesos en las realizaciones según la Fig. 2 y la Fig. 3 conduce al hecho de que se puede iniciar una detección automática de actividades de servicio, como se explica con referencia a la Fig. 2. De este modo, el filtro F, con el paso del tiempo y un entrenamiento creciente, dejará pasar cada vez menos resultados falsos positivos Ef, de modo que la transmisión de los resultados E mediante la indicación de fallos 410 explicada anteriormente ya tiene una alta calidad.
[0124] Para este fin se proporciona un modelo M del módulo observador 20, mostrado aquí simbólicamente, que permite una comprobación de la plausibilidad de los resultados E. La comprobación de plausibilidad establece que las reglas básicas son válidas en el sentido de relaciones funcionales, o se comprueban las correlaciones entre los parámetros operativos disponibles o la secuencia transitoria discreta en el tiempo de los parámetros operativos. De esta manera, en el marco del módulo observador 20 se pueden monitorizar los parámetros operativos BP, como las variables de operación y de medición. Esto se puede realizar mediante la aplicación de un sistema observador del procedimiento de monitorización 1000 que comprende un modelo físico M del dispositivo de accionamiento con los parámetros operativos BP para reconstruir estados del dispositivo de accionamiento teniendo en cuenta los parámetros operativos BP.
[0125] A continuación, se ofrecen ejemplos de ello con referencia a la Fig. 4A y Fig. 4B se muestra y explica a modo de ejemplo. A este respecto, para la siguiente descripción de las figuras se hace referencia a los símbolos de referencia anteriormente mencionados, utilizándose los mismos símbolos de referencia para piezas idénticas o similares o piezas con la misma o similar función.
[0126] Un primer ejemplo de un filtro de modelo en el modelo M mostrado en la Fig. 4A incluye, por ejemplo, la comprobación de una correlación entre los parámetros operativos BP para un "arranque del motor" y una "temperatura del aceite" T<ol>. Basado en la Fig. 4A, se explica una primera posibilidad ejemplar de implementación con respecto a una de las realizaciones antes mencionadas de un procedimiento de monitorización 1000 según el concepto inventivo con respecto a una unidad de accionamiento individual 1, tal como un motor de combustión interna, con referencia a los números de referencia antes mencionados utilizando un ejemplo concreto de un conjunto de datos del registrador de datos 10, que se muestran con más detalle en la Fig. 4A.
[0127] En la Fig. 4A, la indicación de fallos 410 comprende específicamente una secuencia de datos discretos en el tiempo para los parámetros operativos temperatura del aceite Tol, presión de carga Pl, temperatura de los gases de escape T<ag>y velocidad de ralentí V<n>para la unidad de accionamiento 1.
[0128] Estos parámetros operativos se califican en el marco del módulo observador 20 mediante un modelo M. En este ejemplo, el procedimiento de monitorización 1000 permite operar un único dispositivo de accionamiento 1; la aplicación del algoritmo de detección de fallos incluye la comparación del valor actual de un parámetro operativo con al menos una parte de su evolución o curva registrada durante el período de funcionamiento. Una unidad de discriminación DE explicada previamente puede primero producir y verificar un resultado E. Para ello, basándose en datos y capacidad de cálculo, se comprueba una o más preguntas o se detectan cambios, por ejemplo, como se indica en la referencia a la unidad de discriminación DE:
[0129] ¿Son detectables algunos cambios en los datos de una unidad de accionamiento individual en comparación con el pasado?
[0130] ¿Se detectó un cambio “step-change” significativo?
[0131] ¿Se ha detectado alguna tendencia o cambio de tendencia?
[0132] La unidad de discriminación DE también puede clasificar los resultados de detección según un criterio o en una categoría para un resultado falso positivo Ef o un resultado verdadero positivo Ep.
[0133]
[0134] En concreto, la Fig. 4A muestra (simbólicamente con una marca de verificación) cómo, según el modelo de filtro M explicado anteriormente, algunos parámetros son reconocidos o clasificados como normales o en el rango nominal. En este caso, esto se aplica a la presión de carga Pl, a la temperatura de los gases de escape Tag y a la velocidad de ralentí (velocidad nominal Vn). Sin embargo, el parámetro operativo de la temperatura del aceite Tol parece mostrar una anomalía, como se muestra en la vista ampliada para Tol en la Fig. 4A. Para estos hallazgos o decisiones, la unidad de discriminación DE tiene suficiente capacidad de cálculo y suficiente fondo de datos gracias a un examen adecuado de un resultado E.
[0135] Un resultado positivo de este tipo E se puede suministrar como parte de una indicación de fallo automatizada 410 junto con el estado operativo del motor de combustión interna (como la forma de una unidad de accionamiento 1 mostrada aquí). A diferencia del estado operativo antes mencionado de un proceso de arranque, aquí una unidad de discriminación DE en la autoridad de control K reconocería como resultado E que el motor de combustión interna de la unidad de accionamiento 1 se encuentra obviamente en operación y, no obstante, existe un desarrollo de gradiente crítico en la temperatura del aceite, incluso si todavía se encuentra dentro de los rangos de umbral límite LimitLO y LimitHl.
[0136] La unidad de discriminación DE caracterizaría entonces este resultado como verdadero-positivo, es decir, real y no artificial.
[0137] Una señal verdadera positiva correspondiente SEp puede, por ejemplo, contener el mensaje de que el motor de combustión interna tiene un gradiente crítico en la temperatura del aceite Tol. El paquete de datos que se muestra en DE puede estar incluido durante el tiempo de operación. Puede contener instrucciones para comprobar el estado de funcionamiento del motor de combustión interna.
[0138] El resultado en el marco de una señalización 400 con una indicación de fallo 410 con la señal verdadera positiva SE<p>como resultado auténtico, es decir, verdadero positivo, E<p>se pondría así a disposición de la conexión de control 500 con una señal de servicio 430, con lo que en este caso tiene lugar un elemento de control 30 en el sentido de una señalización de servicio automatizada, como se ha explicado anteriormente. En la Fig. 4A también se muestra en este caso sólo la ruta de la señalización verdadera positiva 420.1 con el resultado verdadero positivo E<p>.
[0139] Sin embargo, después de la acción de servicio, se proporcionará un estado actual en el sentido de realimentación de señal SR. En este caso no se produce una señalización de falso positivo SE<f>en relación con una señal de falso positivo EF y una señalización correspondiente 420.2 y una realimentación 600, ya que el control en la unidad de discriminación acaba de realizar una comprobación de verdadero positivo, calificado como auténtico.
[0140] En este sentido, el resultado que se muestra en la Fig. 4A es diferente del resultado E que se muestra en el ejemplo explicado a continuación cuando se arranca el vehículo. Para la correlación de los parámetros operativos BP "Arranque del motor" y "Temperatura del aceite" T<ol>, un desarrollo temporalmente creciente de la temperatura del aceite se reconoce inicialmente como positivo, pero no se califica como un resultado verdadero, es decir, verdadero positivo, E<p>; es decir, en el caso de un proceso de arranque y un desarrollo temporal creciente de la temperatura del aceite, esto se clasifica como funcionamiento normal. En el sentido de una señalización 400, esto no sería adecuado para la primera cadena de señalización 420.1, por lo que se calificaría como un resultado artificial, es decir, falso positivo, Ef. Un resultado E que incluya un aumento notable de la temperatura del aceite NO provocaría por tanto el envío de una indicación de fallo 410 para la primera línea de señalización 420.1 en caso de arranque del motor, sino que, en el sentido de una señalización 400, se enviaría a una segunda línea de señalización 420.2 para la realimentación 600.
[0141] Sin embargo, si no se está produciendo un arranque del motor y se informa de un aumento notable de la temperatura del aceite como parte del resultado E, este resultado E, como se explica en relación con la Fig. 4A, sería entonces también calificado como un resultado positivo pero verdadero positivo Ep y enviado a un elemento de control 30 en el curso de la indicación de fallo 410. Este ejemplo muestra cómo se puede reducir el número de casos de resultados artificiales, es decir, falsos positivos, Ef en la conexión de control 500 y, al mismo tiempo, se pueden entrenar los módulos y las estructuras de datos 300, como el software de observador u otro monitor 310 y la detección de fallos 320.
[0142] Según un segundo ejemplo de un filtro de modelo en el modelo M, la detección de un resultado artificial, es decir, falso positivo, Ef puede comprender, por ejemplo, una combinación de información relativa a la ubicación de la unidad de accionamiento 1 (por ejemplo, disponible vía GPS) y el parámetro operativo BP. Se puede informar que la unidad de accionamiento 1 no está en funcionamiento y que se ha producido un ligero aumento escalonado en la presión del aceite entre los estados de "parada del motor" y "arranque del motor". Esto podría indicar un cambio de filtro de aceite.
[0143] En este caso, según un modelo M del filtro, como se explicó anteriormente, esto puede NO generar una indicación de fallo 410. Aunque un aumento escalonado en la presión de aceite Pol se reconocería inicialmente como positivo, no se calificaría como un resultado verdadero (es decir, verdadero positivo) Ep. Esto significa que entre los estados de "parada del motor" y "arranque del motor", el desarrollo temporal de un aumento escalonado en la presión de aceite Pol se clasificaría como un cambio normal del filtro de aceite. En el sentido de una señalización 400, esto no sería adecuado para la primera cadena de señalización 420.1, por lo que se calificaría como un resultado artificial, es decir, falso positivo, Ef.
[0144] Sin embargo, si no se cumple una de las condiciones mencionadas anteriormente, una indicación de fallo correspondiente 410 para la primera línea de señalización 420.1 puede desencadenar una acción de cambio de filtro a través del elemento de control 30.
[0145] El proceso puede mejorar los algoritmos de monitorización y detección de fallos 310A, 320A en el sentido del entrenamiento del algoritmo después de la señalización 400 explicada anteriormente relativa a una señal falsa positiva SEf y una señal verdadera positiva SE<p>. Se puede proporcionar un algoritmo de entrenamiento correspondiente<t>310, T320 para aumentar la tasa de detección de resultados falsos positivos y así reducir el número de resultados falsos positivos.
[0146] En el sentido de la Fig. 3, por ejemplo, el módulo de filtro de modelo puede emitir recomendaciones, así como hacer que el elemento de control 30 realice acciones.
[0147] Un filtro de modelo de este tipo se puede implementar en el controlador o en el módulo observador 20, ya que se puede realizar con un esfuerzo computacional comparativamente pequeño. Sin embargo, en esta realización, como parte de la unidad de discriminación DE en la autoridad de control K se organizan pruebas más complejas de los resultados E para la determinación de artificial o auténtico.
[0148] Sin embargo, como se explicó, una unidad de discriminación también puede ser parte del módulo observador 20 y estar dispuesta aguas abajo de un filtro modelo M o directamente aguas abajo del módulo de filtro F (que comprende el algoritmo de monitorización y de detección de fallos 310A, 320A).
[0149] Un tercer ejemplo puede referirse a la combinación de parámetros operativos BP para una situación que se explica a continuación: La presión de entrada muestra una pérdida de presión notable, mientras que aguas arriba del turbocompresor hay una presión constante, así como una temperatura del aire de entrada constante.
[0150] En este caso se generaría un mensaje de error 410, ya que esta combinación se reconocería como positiva y también se calificaría como un resultado verdadero (es decir, verdadero positivo) E<p>. Para la primera línea de señalización 420.1 se puede generar una indicación de fallo correspondiente 410 y entonces se puede reconocer en el módulo de servicio y/o prueba 30.1 que existe una probabilidad del 70 % de que exista un problema en el turbocompresor.
[0151] Esto puede basarse en el supuesto de que el turbocompresor obviamente está aspirando aire de admisión a una presión constante y a una temperatura de admisión constante, pero no está entregando la presión que debería para una presión de admisión en el motor.
[0152] El elemento de control 30, en el sentido de un actuador de la unidad de control o accionamiento, puede así, en función de la situación de operación de la unidad de accionamiento 1, proporcionar una posición de aceleración para el aire de admisión en el colector de admisión para mantener la presión de admisión o para poder operar el turbocompresor a velocidades más altas. Al mismo tiempo, el módulo de ejecución 30.2 puede emitir una recomendación para comprobar el turbocompresor.
[0153] Dichos parámetros operativos BP y otros distintos de los mencionados anteriormente como ejemplos se pueden registrar como una secuencia de datos de operación discreta en el tiempo, en donde la perturbación o el fallo se reconoce como una curva de fallo de un parámetro operativo BP para la secuencia de datos de operación discreta en el tiempo; por ejemplo, mediante un análisis de valor umbral de los datos de operación para un parámetro operativo BP.
[0154] Para este fin, también se puede asignar y/o indicar al fallo un área o región de fallo técnica del dispositivo de accionamiento, de modo que la indicación del fallo incluya la curva, o historial, de fallos y la región de fallos. Por ejemplo, a cada criterio de identificación de fallo se le puede asignar información de origen de fallo que contiene indicaciones de un origen del fallo; y la señal de indicación de fallo apunta a la información de origen de fallo que se asigna al criterio de identificación de fallo en base a cuyo resultado se envió la señal de indicación de fallo.
[0155] Basado en la Fig. 4B se ilustra un cuarto ejemplo adicional de un filtro de modelo en el que se explica el modelo M. La Fig. 4B muestra otra posibilidad de implementación ejemplar con respecto a una de las realizaciones ventajosas mencionadas anteriormente de un procedimiento de monitorización 1000; en este caso con respecto a una flota con una pluralidad de unidades de accionamiento.
[0156] La Fig. 4B muestra, en una variante, los procesos en una unidad de discriminación DE de una autoridad de control K con respecto a una flota de una pluralidad de unidades de accionamiento 1.
[0157] En este caso se transmite un resultado E como indicación de fallo 410, en el que se traza una correlación de un primer valor de parámetro operativo específico BP1 y un segundo valor de parámetro operativo específico BP2; es decir, para cada una de las unidades de accionamiento 1n. A este respecto, los parámetros operativos correspondientes BP se denominan aquí BP<n>.
[0158] Se puede observar que el parámetro operativo BP<x>para la unidad de accionamiento X de la flota, que está marcada de forma diferente a las unidades de accionamiento N, se encuentra significativamente alejada del conjunto de parámetros operativos BP<n>. Es decir, se utiliza el procedimiento para operar una pluralidad de unidades de accionamiento N y para cada una de las unidades de accionamiento N se registra al menos un parámetro operativo BP<n>. La aplicación del algoritmo de detección de fallos comprende comparar un valor de un parámetro operativo BP<x>de un dispositivo de accionamiento X con valores del parámetro operativo BP<n>de los restantes de la pluralidad de dispositivos de accionamiento N.
[0159] La calificación del parámetro operativo BP<x>en comparación con el parámetro operativo BP<n>del conjunto de parámetros operativos se puede realizar a través de una medida de distancia A, que se muestra aquí simbólicamente y solo a modo de ejemplo como parte de un resultado E.
[0160] Por ejemplo, se puede definir una distancia A al promedio D del conjunto de parámetros operativos BP<n>con respecto a cada uno de los parámetros operativos BP<n>.
[0161] Para el parámetro operativo BP<x>se determinaría que durante el tiempo t esta distancia A(t) supera un valor umbral S.
[0162] En este caso, un resultado verdadero positivo se emite como parte de una señalización verdadera positiva SEp con la señalización correspondiente 420.1 desde un módulo de servicio y/o de verificación 30.1 a un módulo de ejecución 30.2.
[0163] Aquí también se combina esto con una recomendación en una señal de servicio 430 de que la unidad de accionamiento X muestra un comportamiento operativo anormal con respecto al parámetro operativo BP<x>y necesita ser comprobada con respecto al parámetro operativo BP<x>.
[0164] Este procedimiento puede comprender, además del uso que se muestra en la Fig. 4B con respecto a un valor umbral, una serie de procedimientos de evaluación estadística adicionales para proporcionar un resultado E. La distancia se puede entregar, como se muestra en la Fig. 4B, con una medida de distancia A esencialmente fija. Adicionalmente o alternativamente, la distancia, como se muestra en la Fig. 4B, también se puede entregar con una medida de distancia A(t) en función del tiempo. La medida de distancia A, A(t), mencionada previamente, se puede utilizar para determinar la distancia. También se puede utilizar para agrupar situaciones de error de forma estadística, que pueden definirse de forma más general y/o independientemente de la naturaleza de un parámetro operativo específico BP<n>.
[0165] Lista de símbolos de referencia
[0166] I Sistemas de accionamiento
[0167] 10 Registrador de datos
[0168] I I Unidad de envío
[0169] 30 Elemento de control
[0170] 30.1 Módulo de servicio y/o de verificación
[0171] 30.2 Módulo de ejecución
[0172] 101 Señal de envío
[0173] 200 Datos de operación
[0174] 300 Módulos y estructuras de datos
[0175] 310 Software observador u otro monitor
[0176] 310A Algoritmo de monitorización
[0177] 320 Detección de fallos
[0178] 320A Algoritmo de detección de fallos
[0179] 400 Señalización automática
[0180] 410 Indicación de fallo
[0181] 420.1, 420.2 Primera, segunda cadena de señalización
[0182] 430 Señal de servicio
[0183] 500 Conexión de control
[0184] 540 Acción de servicio o comprobación
[0185] 600 Realimentación
[0186] 1000 Procedimientos de monitorización
[0187] A, A(t) Medida de distancia
[0188] DE Unidad de discriminación
[0189] BP BPx BPn Parámetros operativos
[0190] D Promedio
[0191] E Resultado
[0192] ECU Unidad de control
[0193] E<f>Resultado artificial, es decir, falso positivo
[0194] Ep Resultado auténtico, es decir, verdadero-positivo
[0195] ERR Error
[0196] F Filtro
[0197] KR Unidad de cálculo
[0198] KS Memoria
[0199] K Autoridad de control
[0200] LimitLO y LimitHI Rangos de valores umbral
[0201] M Modelo
[0202] P<l>Presión de carga
[0203] R Controlador
[0204] S Valor umbral
[0205] SR Señal de realimentación
[0206] SEP Señal verdadera positiva
[0207] T310, T320 Algoritmo de entrenamiento
[0208] T<ól>Temperatura del aceite
[0209] T<ag>Temperatura de gases de escape
[0210] V<n>Velocidad de ralentí

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de monitorización para operar un número de uno o más dispositivos de accionamiento, en particular para operar un motor de combustión interna, donde un dispositivo de accionamiento comprende un dispositivo de control y se monitoriza un parámetro operativo del dispositivo de accionamiento sobre la base de datos de operación para el parámetro operativo, adquiridos mediante el dispositivo de control, que comprende los siguientes pasos:
- monitorizar el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento con un algoritmo de monitorización para los datos de operación,
- aplicar un algoritmo de detección de fallos para los datos de operación adquiridos de una detección de fallos para detectar un fallo relacionado con el parámetro operativo del dispositivo de accionamiento,
- enviar una indicación de fallo desde la detección de fallos para el dispositivo de accionamiento, basándose en un resultado del algoritmo de detección de fallos;
- recibir la indicación de fallo y verificar el resultado,
- activar una conexión de control con el dispositivo de accionamiento con respecto al parámetro operativo y realimentar un valor de monitorización para el parámetro operativo a una conexión de realimentación con el algoritmo de monitorización,
caracterizado por que
el resultado se califica como falso positivo o verdadero positivo después de la prueba, y
- la detección de fallos comprende una unidad de discriminación que
- entrega el resultado calificado como verdadero positivo a la conexión de control a un elemento de control, y
- entrega el resultado calificado como falso positivo a la conexión de realimentación al módulo observador.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de discriminación, respecto al resultado calificado,
- entrega únicamente el resultado calificado como verdadero positivo a la conexión de control a un elemento de control, y
- entrega únicamente el resultado calificado como falso positivo a la conexión de realimentación al módulo observador.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el valor de monitorización y el resultado, en particular solamente el resultado calificado como falso positivo, se entregan a la conexión de realimentación al módulo de observador.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la conexión de realimentación del elemento de control al módulo observador está configurada como una realimentación de aprendizaje, y el procedimiento comprende además los pasos:
- adaptar el algoritmo de monitorización y/o el algoritmo de detección de fallos con el resultado calificado como falso positivo, y/o
- iniciar una medida de corrección en el dispositivo de accionamiento por medio del elemento de control en función del resultado calificado como verdadero-positivo.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, para el resultado calificado como verdadero positivo, se implica o confirma la presencia del fallo, y/o para el resultado calificado como falso positivo, se implica o confirma la no presencia del fallo.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la monitorización de los parámetros operativos comprende una monitorización de las variables de operación y medición aplicando un sistema observador, que comprende un modelo físico del dispositivo de accionamiento con las variables de operación para la reconstrucción de estados del dispositivo de accionamiento teniendo en cuenta las variables de medición.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los parámetros operativos se adquieren como una secuencia de datos de operación discreta en el tiempo, donde el fallo se detecta como una curva de fallo de un parámetro operativo para la secuencia de datos de operación discreta en el tiempo.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al fallo se le asigna y/o indica una región de fallo técnica del dispositivo de accionamiento, donde la indicación de fallo comprende la curva de fallo y la región de fallo.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde
- el procedimiento se utiliza para operar un único dispositivo de accionamiento; y
- la aplicación del algoritmo de detección de fallos incluye una comparación de un valor actual de un parámetro operativo con al menos parte de la curva del parámetro operativo, adquirida durante el período de operación.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde
- el procedimiento se utiliza para operar una pluralidad de dispositivos de accionamiento;
- se registra al menos un parámetro operativo para cada uno de los dispositivos de accionamiento; y - la aplicación del algoritmo de detección de fallos incluye una comparación de un valor de un parámetro operativo de un dispositivo de accionamiento con valores del parámetro operativo de los restantes de la pluralidad de dispositivos de accionamiento.
11. Un sistema configurado para llevar a cabo un procedimiento de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para operar un número de uno o más dispositivos de accionamiento, donde un dispositivo de accionamiento comprende un dispositivo de control y se monitoriza un parámetro operativo del dispositivo de accionamiento sobre la base de datos de operación para el parámetro operativo, adquiridos por medio del dispositivo de control, donde el sistema comprende:
- el número de uno o más dispositivos de accionamiento, en particular un motor de combustión interna, en donde
- el dispositivo de control está conectado mediante señal a al menos un dispositivo de accionamiento, y - un dispositivo servidor de una autoridad de control está conectado mediante señal al dispositivo de control.
12. Sistema según la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo servidor de la autoridad de control comprende:
- un módulo receptor para recibir la indicación de fallo;
- un módulo de verificación para verificar el resultado del fallo detectado por la autoridad de control después de recibir la indicación de fallo,
- una unidad de discriminación que entrega el resultado calificado como verdadero positivo a la conexión de control para un elemento de control y entrega el resultado calificado como falso positivo a la conexión de realimentación para el módulo observador.
13. Sistema según la reivindicación 11 u 12, caracterizado porque el dispositivo de control del dispositivo de accionamiento comprende:
- un módulo de adquisición, que está configurado para adquirir y monitorizar los parámetros operativos del dispositivo de accionamiento con un algoritmo de monitorización de un módulo observador del dispositivo de control,
- un módulo de ejecución, que está configurado para aplicar un algoritmo de detección de fallos de una detección de fallos para detectar un fallo,
- un módulo de envío, que está configurado para enviar una indicación de fallo desde la detección de fallos para el dispositivo de accionamiento, en función de un resultado del algoritmo de detección de fallos.
14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por uno o más módulos de adaptación y/o módulos de indicación de solución, configurados para
- adaptar el algoritmo de monitorización y/o el algoritmo de detección de fallos con el resultado calificado como falso positivo, y/o
- iniciar una medida de corrección en el dispositivo de accionamiento por medio del elemento de control en función del resultado calificado como verdadero positivo.
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