Diagnoseorientierte Modellierung und Analyse örtlich verteilter Systeme am Beispiel des pneumatischen Leitungssystems in Nutzfahrzeugen

An moderne Nutzfahrzeuge als technische Systeme mit zunehmender Komplexität werden hohe Anforderungen in Bezug auf Zuverlässigkeit und Sicherheit gestellt. Die Entwicklung effizienter Verfahren zur technischen Diagnose ist daher unerlässlich. Aufgrund der Abmessungen weisen einige Funktionssysteme in Nutzfahrzeugen einen verteilt-parametrischen Charakter auf. Zwar bieten modellbasierte Verfahren hier großes Potential zur Diagnose, jedoch fehlt bisher eine systematische Vorgehensweise, die explizit auf die Anforderungen von örtlich verteilten Systemen ausgerichtet ist. Insbesondere die Integration eines für die Diagnose spezifischen Modells zur Beschreibung schneller transienter Vorgänge im Fehlerfall, welches ohne umfangreiche Vereinfachungen die wesentlichen Wirkzusammenhänge abstrahiert, gestaltet sich mit klassischen Strategien schwierig. Die vorliegende Arbeit präsentiert daher grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung einer systematischen Vorgehensweise für die diagnoseorientierte Modellierung.
Wegen der Vielfältigkeit und Komplexität der Systemklasse erfolgt die Herleitung anhand des Beispiels von Leitungsströmungen mit einem örtlich verteilten Druckabfall, wie sie in einem Nutzfahrzeug vorkommen. Basierend auf der fundamentalen Modellierung des Systemverhaltens sowie dessen Analyse im exemplarischen Fehlerfall einer Leckage werden zwei Strategien zur systematischen Erstellung eines für die Diagnose geeigneten Systemmodells erarbeitet, vorgestellt und ihre Eignung als diagnosespezifische Modellierung diskutiert. Beide Verfahren werden auf Basis von Messungen an einem konkreten Beispielsystem, dem ein Viertelfahrzeug abstrahierenden Luftfederprüfstand, verifiziert. Die Arbeit schließt mit einigen Überlegungen zur weiteren Verwendung der Modelle für die Ausarbeitung einer konkreten Diagnosestrategie. Ein Anhang liefert zu verschiedenen Aspekten vertiefende Informationen, die eine Einarbeitung in die Thematik erleichtern.