基于模型的故障注入实验用于外骨骼系统安全分析
系统与控制
2021-01-06 v1 系统与控制
摘要
基于模型的故障注入方法被广泛用于安全关键控制系统的容错评估。本文介绍一种新型基于模型的故障注入方法，其实现为名为FIBlock的高度可定制Simulink模块。它支持对信息物理系统基本异构组件（如传感器、计算硬件和网络）的典型故障进行注入。FIBlock图形用户界面允许用户选择故障类型并配置多个参数以调节误差幅值、故障激活时间和故障持续时长。该模块的附加触发输入与输出支持条件故障建模。此外，两个或更多由这些触发信号连接的FIBlock可建模链式错误。所提故障注入方法以下肢EXO-LEGS外骨骼（一种面向老年人日常生活的辅助设备）为例进行演示。EXO-LEGS基于模型的动态控制在Simulink环境中实现，并可轻松集成上述FIBlock。外骨骼作为具有多传感器与执行器的复杂CPS，易发生硬件与软件故障。案例研究中考察了三类故障：1）传感器冻结，2） stuck-at-0，3）位翻转。故障注入实验有助于确定对系统整体可靠性影响最大的故障，并识别出临界故障时长——超过此时长控制器便无法再缓解故障。
引用
@article{arxiv.2101.01283,
title = {Model-based Fault Injection Experiments for the Safety Analysis of Exoskeleton System},
author = {Tagir Fabarisov and Ilshat Mamaev and Andrey Morozov and Klaus Janschek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.01283},
year = {2021}
}
备注
Preprint of the corresponding ESREL2020/PSAM15 conference publication