I en globaliserad värld där produktägare finner sina produkter på alltmer avslägsna platser, ökar behovet av att på ett så ekonomiskt och tidseffektivt sätt som möjligt, utföra reperationer och underhållningsarbeten. Att erbjuda en stark och mer effektiv eftermarknadssupport kan öka företagens konkurrenskraft och framför allt göra dem kostnadseffektiva med avseende på lägre bemanningsstyrka. Ett sätt att underlätta underhållningsarbetet är genom att använda modellbaserad diagnos för att generera underlag vid exempelvis reperationsarbeten. Denna rapport undersöker möjligheterna att utifrån en modell av en hydraulisk applikation, utföra autogenererad diagnostik bland annat iform av felträdsanalys. Innehållet i rapporten beskriver även hur modelleringsarbetet har gått till och utveckling av modellens ingående komponenter. Examensarbetet är utfört på Combitech AB, Linköping.

<p>Arbetet har utförts på Saab Bofors Dynamics AB i Linköping och dess syfte är att undersöka möjligheten att applicera teorin för prediktionsreglering, Model Predictive Control (MPC), på guidance systemet i en missil av typen Medium Range Air-to-Air Missiles (MRAAM). Även implementering via Explicit MPC har undersökts. </p><p>I tidigare studier har det visat sig att den moderna slutfasstyrningsalgoritmen Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN), som återkopplar missilens acceleration och rotation, uppvisar en bättre prestanda än de mer klassiska styrlagarna. Det främsta intresset med denna studie är därför att undersöka hur tillvida en styrlag baserad på MPC kan mäata sig med dessa resultat. Fördelen med att använda MPC är framförallt att man kan ta hänsyn till styrsignalbegränsningar på ett direkt och intuitivt sätt. </p><p>En nackdel med MPC är beräkningstiden. På senare år har dock forskning bedrivits för att ta fram en variant av MPC som beräknar styrsignalen explicit som en affin funktion av det aktuella tillståndet. Denna metod kallas Explicit MPC och har betraktats som en separat metod i detta arbete. </p><p>Styrlagen baserad på MPC kallas i detta arbete för Model Predictive Control Augmented Proportional Navigation (MPCAPN) och utmärker sig framförallt i två fall. Dels då så kallade händelsestyrda simuleringar studeras, då den uppvisar ett klart bättre resultat än vad som erhålls med en styrlag baserad på Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN). Även vid beräkningar av skjutzoner blir resultaten ibland bättre. Framförallt förbättras den inre skjutgränsen för flygscenariet då målet utför en så kallad ”tunnelroll”.</p>

A turbo system is driven by the excess energy in the exhaust gases.  As a result, variation in exhaust temperature cause variations in  boost pressure. By using the information about the available exhaust  energy in the turbo controller directly through a feedforward  controller, an unexpected variation in turbo boost can be avoided. A  model based controller is developed that calculates the desired  turbine power from the boost pressure reference and then, by  observing the available exhaust energy, controls the generated  turbine power to match the desired power. A Mean Value Engine Model  has been used to make simulation with the developed controller  implemented. Steps between different boost pressure references are  used to evaluate controller performance. Tests in a car have also  been made to make sure the simulation results are consistent in a  real environment. / Turbosystem drivs av överskottsenergin i motorns avgaser. Dettainnebär att temperaturvariationer i avgaserna orsakar variationer igenererad turbineffekt och därmed ökat laddtryck från turbosystemet.Används informationen om den tillgängliga energin i avgaserna när manstyr turbinen så kan man motverka oväntade laddtrycksförändringar. Idenna rapport har en modellbaserad turboregulator med en framkopplingsom beräknar en önskad turbineffekt från givet referenstryckutvecklats. Sedan tas en styrsignal fram till turbinen som, genom attanvända informationen om den observerade energin i avgaserna, matcharden önskade turbineffekten. En model av en medelvärdesmotor haranvänds för att validera prestandan i regulatorn via stegsvar mellanolika referenstryck. Det har även utförts tester i bil för att avgöraom resultatet blir detsamma under verkliga förhållanden.

Arbetet har utförts på Saab Bofors Dynamics AB i Linköping och dess syfte är att undersöka möjligheten att applicera teorin för prediktionsreglering, Model Predictive Control (MPC), på guidance systemet i en missil av typen Medium Range Air-to-Air Missiles (MRAAM). Även implementering via Explicit MPC har undersökts. I tidigare studier har det visat sig att den moderna slutfasstyrningsalgoritmen Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN), som återkopplar missilens acceleration och rotation, uppvisar en bättre prestanda än de mer klassiska styrlagarna. Det främsta intresset med denna studie är därför att undersöka hur tillvida en styrlag baserad på MPC kan mäata sig med dessa resultat. Fördelen med att använda MPC är framförallt att man kan ta hänsyn till styrsignalbegränsningar på ett direkt och intuitivt sätt. En nackdel med MPC är beräkningstiden. På senare år har dock forskning bedrivits för att ta fram en variant av MPC som beräknar styrsignalen explicit som en affin funktion av det aktuella tillståndet. Denna metod kallas Explicit MPC och har betraktats som en separat metod i detta arbete. Styrlagen baserad på MPC kallas i detta arbete för Model Predictive Control Augmented Proportional Navigation (MPCAPN) och utmärker sig framförallt i två fall. Dels då så kallade händelsestyrda simuleringar studeras, då den uppvisar ett klart bättre resultat än vad som erhålls med en styrlag baserad på Linear Quadratic Augmented Proportional Navigation (LQAPN). Även vid beräkningar av skjutzoner blir resultaten ibland bättre. Framförallt förbättras den inre skjutgränsen för flygscenariet då målet utför en så kallad ”tunnelroll”.

In this master’s thesis we study how Model Predictive Control (MPC) can be fitted into an existing control system to handle state constraints. We suggest the use of reference governing based on the predictive control methodology. The platform for the survey is Saabs unmanned helicopter Skeldar. We develop and investigate different Reference Governor(RG) formulations that can be used together with the already existing stabilizing control system. These different setups show various features regarding model predictive control. One setup is complemented with a pre-filter to prevent aggressive actuator control in response to set-point changes, while the other is developed to handle this in the MPC framework. We also show that one of these RGs can be extended to guarantee stability and convergence. Implementation and real time requirements are also considered in this thesis. For this two different QP-solvers have been used for online solving of the optimization problem that arises from the MPC formulations. For evaluation and analysis the solutions are implemented in an advanced simulation environment developed at Saab and in a hardware-in-the-loop avionics test rig for the Skeldar system.

Systemutveckling gentemot försvarsindustrin kan i många fall bli komplext och innefatta väldigt stora projekt. Samtidigt har utvecklingen av modelleringsverktyg fortsatt och användningen av modellering har blivit ett potentiellt verktyg för att garantera kvalitativa kravdokument.Studien har studerat vilka för- och nackdelar det finns med att arbeta modell- respektive dokumentbaserat i projekt gentemot försvarsindustrin. Modellbaserat refereras i rapporten som användning av modeller för att skapa kravdokument medan dokumentbaserad utveckling innebär en mer traditionell syn på utvecklingen där krav formuleras i fritext och sedan lämnas över till ansvariga för implementering.Studien har med hjälp av intervjuer som främsta datainsamlingsmetod med projekt involverade i utveckling av system gentemot försvarsindustrin identifierat fördelar och nackdelar med de båda respektive metoderna. Studien har kommit fram till att arbeta modellbaserat garanterar en hög kvalitet och har en förmåga att hantera en hög komplexitet, däremot är metoden mer beroende av verktyg och kompetens jämfört med dokumentbaserad utveckling. Den dokumentbaserade utvecklingsmetoden karaktäriseras av att vara en enkel metod utan något specifikt verktygsberoende, däremot har metoden visat sig vara olämplig för komplexa och stora projekt där spårbarhet i kraven är kritisk.

No description available.

The purpose of this project was to perform model-based diagnosis on Li-ion batteries using real-world data and sensor fusion algorithms. The data used in this project was collected and distributed by NASA and mainly consists of voltage and current measurements collected on numerous batteries that were repeatedly charged and discharged from their beginning of life, and until surpassing their end of life. The health of the batteries was decided by estimating their state of health through the increase in internal resistance. To validate the results, the increase in resistance was later compared with the decrease in charge capacity. Firstly an attempt was made to parameterize equivalent circuit models by fitting the model parameters to the data with a forgetting-factor recursive least squares filter, and a batch-wise recursive least squares filter. The forgetting-factor recursive least squares filter proved unreliable and unable to consistently be able to parameterize the models. The batch-wise recursive least squares filter was able to consistently parameterize the models providing a root mean squared error of around 0.35V in simulated voltage response tests. In total 20 equivalent circuit models were parameterized for four batteries. The models were then used in conjunction with a standard Kalman filter and an unscented Kalman filter to fur-ther estimate the increase in internal resistance of the batteries throughout their lifetime. In addition, the state of charge of the batteries was tracked through Coulomb counting and later attempted to refine via the Kalman filters. The results were partly successful as both the standard and unscented Kalman filters were able to track the state of health of the batteries, albeit to a varying degree. However, the Kalman filters were unable to improve the state of charge estimation, thus highlighting a limitation in their application. While the Kalman filters showcased limitations in tracking the state of charge, their effectiveness intracking the state of health thus proved that model-based approaches and sensorfusion algorithms can be utilized with both the standard Kalman filter and the unscented Kalman filter for meaningful health tracking.

<p>This report compares the development tools Ascet and Matlab with regard to their suitability as tools for model based development of signal processing software for embedded systems. We derive appropriate metrics of quality and perform an implementation of a signal processing algorithm called RAI, Roll Angle Indicator, in both tools. RAI is an algorithm that with an Extended Kalman Filter estimates the roll angle, that is how much a motorcycle is leaning. From the models implemented in Ascet and Matlab we then generate C-code for a embedded system. This code is then run on an embedded target containing a Infineon C167 microprocessor. Information from the implementation and the performance of the generated C-code is then used to compare the two model based development tools.</p>

This report compares the development tools Ascet and Matlab with regard to their suitability as tools for model based development of signal processing software for embedded systems. We derive appropriate metrics of quality and perform an implementation of a signal processing algorithm called RAI, Roll Angle Indicator, in both tools. RAI is an algorithm that with an Extended Kalman Filter estimates the roll angle, that is how much a motorcycle is leaning. From the models implemented in Ascet and Matlab we then generate C-code for a embedded system. This code is then run on an embedded target containing a Infineon C167 microprocessor. Information from the implementation and the performance of the generated C-code is then used to compare the two model based development tools.