Verhalten in der Rechtskurve

Abb.: Fehlerhafter Verhalten in der Rechtskurve

Autor: Thomas Miska

Einleitung

In diesem Artikel wird die Vorgehensweise der Fehlerermittlung der Rechtskurve geschildert. Das Verhalten der Rechtskurve ist im Wintersemester2019/20 fehlerbehaftet und das Fahrzeug verhielt sich nicht korrekt. Dieser Fehler wurde korrigiert. Anschließend wird ein Test des Moduls durchgeführt, sowie ein Integrationstest auf dem Fahrzeug.

Das systematische Vorgehen bei der Entwicklung des Modells orientiert sich am V-Prozessmodell.

Anforderungen

Folgende Anforderungen wurden an die Rechtskurve gestellt:

ID	Inhalt	Ersteller
1	Kurvenfahrt Debug	Thomas Miska
2	Eingrenzen der Fehlerursache	Thomas Miska
3	Bestimmung des Fehlers	Thomas Miska
4	Korrektur des Fehlers	Thomas Miska
5	Unittest des Fehlers (Black Box)	Thomas Miska
6	Querregelung Integrationstest definieren	Thomas Miska
7	Querregelung Integrationstest durchführen	Thomas Miska
8	Querregelung Verbesserungsvorschläge definieren	Thomas Miska
9	Querregelung Verbesserungsvorschläge umsetzen	Thomas Miska
10	Ggf. Querregelung Debug	Thomas Miska
11	Ggf. Querregelung Umsetzung der Verbesserungen	Thomas Miska
12	Ggf. Querregelung erneut Integrationstest durchführen	Thomas Miska

Darüber hinaus darf das Fahrzeug die Strecke nicht verlassen und muss der Ideallinie folgen.

Komponentenspezifikation

Das Modell wird insgesamt als Komponente aufgefasst. Die Kompenente befindet sich in der Bahnplanung und Spurführung - Querregelung - Sollbahnbestimmung

Abb. 1: Komponentente in Simulink zur Berechnung des Kurvenradius

Debug und Problem eingrenzen

Für das Problem muss der Code komplett überprüft werden. Um die Zeit sinnvoll einzusetzen wird daher beim debuggen logisch an das Problem herangetreten. Das heißt es wurde überlegt wo die Ursache liegen könnte. Die Ursache muss in der Querregelung liegen oder in der Simulation der Gierrate. Die Annahme konnte mit der Abb.2 aufgestellt werden, die eine fehlerhafte Berechnung und Regelung aufweist.

Abb. 2: Diagramme für die Rechtskurve mit Fehlern

Fehlerermittlung

Für eine Fehlerermittlung muss der vorhandene Code in seinen Einzelteilen überprüft werden. Für die Überprüfung werden die Scopes in Simulink und der Wiki Artikel zur Hilfe genommen. Da die Linkskurve bisher ohne Fehler erfolgte, konnte der Fehler eingegrenzt werden. Die Eingrenzung wird im Bereich der Girrate und der Sollbahnbestimmung definiert. So könnte die Gierate ein fehlerhafte Berechnung aufweisen oder die Berechnung der Sollbahnbestimmung nicht korrekt durchlaufen.

Fehlerbehebung

Im Simulinkmodell wird in der Berechnung der Sollbahnbestimmung die Berechnung nicht richtig ausgeführt. Schuld ist ein Vorzeichen, welches durch eine Multiplikation verschwindet. Auf diese Weise werden negative Werte nicht mehr berücksichtigt und der Algorithmus funktioniert nur noch für die Linkskurve. Für dieses Problem wird das Vorzeichen gespeichert und anschließend nach der Multiplikation dem Wert wieder hinzugefügt.

Als Abschluss zeigt die Abbildung 4 dieses Artikels das Ergebnis der Fehlerkorrektur, in der das Fahrzeug die Rechtskurve durchfährt, sowie die Linkskurve weiterhin korrekt durchlaufen wird. Darüber hinaus werden in der Abbildung 3 die Diagramme ausgegeben, die nun eine korrekte Berechnung der Kurvenfahrt nach links und nach rechts durchführen.

Abb. 3: Diagramme für die Rechtskurve ohne Fehler

Abb. 4: Simulation für die Rechtskurve ohne Fehler

Komponententest

Da es sich bei dieser Fehlerkorrektur um die einer einzelnen Komponente handelt, schließt der Komponententest mit dem Testbericht die Entwicklung ab.

ID	Testfallbeschreibung	Testergebnis	Testperson	Datum
1	Linkskurve: Fahrzeug befindet sich auf der Strecke und verlässt diese nicht	i.O	Marcel Bröckelmann	29.11.2019
2	Rechtskurve: Fahrzeug befindet sich auf der Strecke und verlässt diese nicht	i.O	Marcel Bröckelmann	29.11.2019
3	Die Outputs befinden sich in einem zu erwartenden Wertebereich	i.O	Marcel Bröckelmann	29.11.2019
4	Inputs werden variiert	i.O	Marcel Bröckelmann	29.11.2019
5	Der negativ und postiv Wert aus der Girrate, muss denselben absoluten Sollwert berechnen. Geschwindigkeit und Vorrausschauweite bleiben konstant	i.O	Marcel Bröckelmann	29.11.2019

Der Unittest ist erfolgreich durchlaufen.

Ergebnis

Abb. 5: Ergebnis der Korrektur

Zusammenfassung

Die Rechtskurve konnte in der Offline-Simulation behoben werden. Der nächste Schritt besteht im Test der Kurvenfahrt auf der Teststrecke.

Link zum Quelltext in SVN

Abbildungen
Software
Unittest

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