Estrutura de injeção de falhas em tempo real baseada em hardware-in-the-loop para análise de comportamento dinâmico de sistemas de software automotivo

Os pesquisadores propõem uma estrutura de injeção de falhas em tempo real baseada em uma plataforma de simulação de hardware-in-the-loop (HiL) e um protótipo de unidade de controle eletrônico (ECU) em tempo real.

Novo artigo acadêmico do Instituto de Engenharia de Sistemas e Software, Technische Universität Clausthal, Alemanha.

Resumo

“Um desafio bem conhecido no desenvolvimento de sistemas críticos de segurança em veículos hoje é que a avaliação de confiabilidade e segurança deve ser rigorosamente abordada e monitorada. Na verdade, a maioria dos problemas de segurança causados ​​por falhas do sistema pode levar a sérios perigos e perda de vidas. Apesar da existência de diversas técnicas analíticas tradicionais utilizadas para avaliação com base em documentos de especificação, um projeto complexo, com seu comportamento dinâmico multivariado de sistemas automotivos, requer um método eficiente para uma análise experimental da resposta do sistema sob condições anormais. A injeção de falhas baseada em simulação (FI) é uma abordagem desenvolvida recentemente para simular o comportamento do sistema na presença de falhas em um estágio inicial de desenvolvimento do sistema. No entanto, para analisar de forma precisa, completa e realista o comportamento do sistema, as condições em tempo real, bem como o modelo do sistema dinâmico do veículo, devem ser considerados. Neste estudo, é proposto um framework de FI em tempo real baseado em uma plataforma de simulação hardware-in-the-loop (HiL) e um protótipo de unidade de controle eletrônico (ECU) em tempo real. A estrutura é modelada no ambiente MATLAB/Simulink e implementada em simulação HiL para permitir o processo de análise em tempo real durante o processo de desenvolvimento do ciclo V. Para cobrir a maioria das falhas potenciais, nove tipos diferentes de falhas de sinal de controle de sensor e atuador são programaticamente injetados no sistema HiL como falhas únicas e múltiplas sem alterar o modelo original do sistema. Além disso, todo o modelo do sistema, que contém a dinâmica do veículo com o modelo do sistema ambiental, é considerado com características de comportamento completas e abrangentes. Um sistema complexo de motor a gasolina é usado como estudo de caso para demonstrar as capacidades e vantagens do framework proposto. Através do framework proposto, falhas transitórias e permanentes são injetadas em tempo real durante a operação do sistema. Finalmente, os resultados experimentais mostram os efeitos de falhas únicas e simultâneas no desempenho do sistema em um modo defeituoso em comparação com o modo dourado de operação.”

Encontre o whitepaper de acesso aberto aqui. Publicado em fevereiro de 2022.

Abush, M.; Bamal, D.; Knieke, C.; Rausch, A. Estrutura de injeção de falhas em tempo real baseada em hardware-in-the-loop para análise de comportamento dinâmico de sistemas de software automotivo. Sensores 2022, 22, 1360. https://doi.org/10.3390/s22041360.

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