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WO2007003179A2 - Verfahren und vorrichtung zum testen eines technischen systems - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum testen eines technischen systems Download PDF

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WO2007003179A2
WO2007003179A2 PCT/DE2006/001167 DE2006001167W WO2007003179A2 WO 2007003179 A2 WO2007003179 A2 WO 2007003179A2 DE 2006001167 W DE2006001167 W DE 2006001167W WO 2007003179 A2 WO2007003179 A2 WO 2007003179A2
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WO
WIPO (PCT)
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simulator
value
test device
transmitted
variable
Prior art date
Application number
PCT/DE2006/001167
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2007003179A3 (de
Inventor
Andreas Junghanns
Jakob Mauss
Mugur Tatar
Volker May
Original Assignee
Andreas Junghanns
Jakob Mauss
Mugur Tatar
Volker May
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Andreas Junghanns, Jakob Mauss, Mugur Tatar, Volker May filed Critical Andreas Junghanns
Publication of WO2007003179A2 publication Critical patent/WO2007003179A2/de
Publication of WO2007003179A3 publication Critical patent/WO2007003179A3/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22—Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • G06F11/26—Functional testing
    • G06F11/261—Functional testing by simulating additional hardware, e.g. fault simulation

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for testing a technical system.
  • a test method with a simulator and simulator is described in M. Blackburn et al .: "Interface-driven Model-based Generation of Java Test Drivers", Proceed. Quality Week 2002, San Francisco, Sept. 3, rd - 6 th , 2002, available at http://csrc.nist.gov/auto-func- test / publications / QualityWeelc 2002.pdf, queried on May 31, 2005.
  • the simulator describes the technical system to be tested, which in the application example is a database
  • the simulator determines what components the technical system under test consists of, how these components work and interact with each other, how the system interacts with its environment, how the system interacts with its environment, and how the components interact with each other input and output variables
  • a test device transmits test vectors to the simulator.
  • Each test vector occupies input values of the simulator with values.
  • the simulator calculates values for output variables as a function of an assignment of the input variables.
  • the calculated output values are compared with predetermined output values.
  • US 2003/0212938 A1 it is proposed that the technical system to be tested be connected to a test device and to specify a number of alternative test courses. Each test course comprises several measurements on the technical system under test. A user selects a test history. The technical system is tested by the test device executing the selected test procedure and logging the measurement results.
  • test device predetermined in advance test courses. To do so requires in-depth knowledge of the technical system being tested. The test device must therefore be adapted in advance to the particular technical system to be tested.
  • the invention has for its object to provide a method having the features of the preamble of claim 1 and an apparatus having the features of the preamble of claim 18, wherein it is not necessary to specify the test device test vectors or test curves.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 18.
  • Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
  • the procedure automatically tests a technical system.
  • the behavior of the technical system depends on a temporally variable setting variable.
  • the simulator is on one
  • the simulator includes means for automatically generating a computer-available query for a value for the setting variable.
  • the test device is connected to the simulator through a bidirectional information passing interface.
  • the method comprises the following steps:
  • the simulator is run at least once on the data processing system. It is possible that it will be executed several times in succession.
  • the simulator simulates the behavior of the technical system with each execution. He goes through several states in succession.
  • the query is generated at least once. This query is transmitted to the test device.
  • the test device determines at least once a value for the setting variable. It determines this value in response to the submission of the query.
  • the simulator uses the transmitted value when simulating the technical system.
  • test device needs to have much less information than known Test devices.
  • the test device need not have the information as to which values during testing are assigned to which setting variables of the simulator. You do not need to be given test vectors or test histories. Rather, the test device automatically determines a value for a variable only when the simulator requests a value for that setting variable. As a result, the simulator determines when which setting variable receives a value.
  • test device can be used for different technical systems, which are simulated by different simulators.
  • the test device need not be adapted in advance to the different systems to be tested.
  • Fig. 1 The interaction of test device and simulator.
  • the technical system to be tested is an automatic transmission of a motor vehicle.
  • the automatic transmission is controlled in this example by a programmable controller.
  • Such a control system is z. As described in US 4,945,483.
  • At least one reference variable w is applied to the gearbox, z. B. a desired output speed of the transmission or a desired output torque or a desired acceleration of the motor vehicle.
  • Each reference variable w corresponds to a controlled variable y of the transmission, z. Example, the actual output speed or the actual output torque of the transmission or the actual acceleration of the motor vehicle.
  • the control unit, the reference variables w and the control variables y are supplied.
  • the control unit calculates the control deviations e_.
  • Each deviation e is the deviation between a reference variable w and the corresponding controlled variable y, z. B. the deviation between the desired and actual output speed of the transmission.
  • the control unit undertakes control actions on the automatic transmission in order to minimize the control deviations coli.
  • the control unit carries out control actions on the automatic transmission by setting the respective value of at least one manipulated variable u to a specific value.
  • a manipulated variable u is z. B. the changeable by an actuator ratio of the transmission.
  • the environment acts - in terms of control technology - by at least one disturbance z on this technical system.
  • the values of these disturbances z can not be changed by control actions of the control unit. They are typically not available to the controller. Examples of such disturbances z are the input torque output by the engine, the rolling resistance of the vehicle, a Downgrade force in or against the direction of travel of the motor vehicle or the current driving speed.
  • the system comprising the controller and the transmission may further include state variables x, e.g. B. speeds of rotating components of the transmission, temperatures or the current transmission ratio.
  • the transmission and the hardware of the control unit are simulated by an executable simulator.
  • the program running on the controller is used directly in the simulator.
  • the controller program is also replicated, and the simulator includes this replica of the controller program.
  • the remainder of the motor vehicle is simulated as far as necessary for the simulation. In particular, his driving dynamics behavior is modeled.
  • the transmission is simulated here as a controlled system of a closed loop, the programmed controller as a controller of this control loop.
  • the above-described reference variables w, controlled variables y_, manipulated variables u, disturbances z_ and state variables x are used as variables of the simulator.
  • the variables - or at least most of them - are temporally variable.
  • Control engineering methods for modeling and controlling a control loop are z. B. in "Dubbel - Paperback for Mechanical Engineering", 20th edition, Springer-Verlag, 2001, Chapter X, described.
  • FIG. 1 shows the interaction of test device and simulator. The following systems are shown in FIG. 1:
  • the simulator which simulates the behavior of the technical system
  • test device 2 the test device 2
  • simulator generator 4 an electronic library 5 with component type simulators, a test protocol 6 and
  • the simulator 1 and the test device 2 are interconnected by a bi-directional information passing interface 20. Messages are transmitted from the simulator 1 to the test device 2 and vice versa from the test device 2 to the simulator 1 via this interface 20.
  • the interface 20 preferably uses methods and transmission protocols of inter-process communication, e.g. For example, TCP / IP and "sockets.” In particular, the following messages are sent:
  • a value 12 is repeated for each one setting variable from the test device 2 to the simulator 1 and
  • the simulator 1 of the technical system is generated using the electronic library 5.
  • the technical system is composed of components.
  • this library 5 is stored for each component type, which occurs at least once in the technical system, each a simulator of the component type.
  • This component type simulator is valid for every component of the component type, regardless of which other components this component interacts with.
  • the component type simulator determines which variables occur on a component of the component type and how these variables are interdependent.
  • the simulator includes a component type Computer-evaluable dependency rules between several variables of the component type. These dependency regulations have z. B. the form of calculation rules or differential equations.
  • connection list 8 with a parts list for the technical system is specified.
  • This connection list 8 determines which component type each component of the technical system is and which component is connected to which other component. It also determines which variables of one component affect another component.
  • the connection list 8 is thus specific to the technical system.
  • a simulator generator 4 has read access to the library 5 and the connection list 8.
  • the simulator generator 4 generates the simulator 1 of the technical system using the library 5 and the connection list 8.
  • By evaluating the connection list 8 it is determined from which components Component types the technical system consists.
  • a component simulator is generated by creating a copy of the simulator of the corresponding component type ("instantiation" of the component-type simulator.)
  • the component simulators are interconnected according to the connection list 8.
  • a method for generating a simulator from component type simulators and a connection list is e.g. B. from EP 0894304 Bl.
  • the component type simulators can be z. For example, using the formal language to create "modelica.” This formal language is described, for example, in - Modelica Association: "Modelica - A Unified Object-
  • the simulator 1 is in the form of an executable program on a data processing device.
  • the simulator generator 4 generates the simulator 1 in the form of a source code •.
  • This source code is translated into a program executable by the data processing device z. In the form of object code.
  • an interpreter of the data processing device interprets the source code and thereby executes the simulator 1.
  • the source code for the simulator 1 comprises a Boolean variable Var which can take either the value "true” or the value "false”. If Var equals "true”, the means 3 for automatically generating a computer-accessible query 11 are activated according to a value for the setting variable. If Var equals "false", then these means 3 are not activated.
  • two different executable programs are generated, one for interacting with the test device 2 and one for other purposes.
  • test device 2 also includes an executable program running on the same or different data processing equipment.
  • the test device 2 is capable of starting and ending the execution of the simulator 1 by transmitting a corresponding instruction 10.
  • the test device 2 gives the simulator 1 values for certain variables (messages 12 in Fig. 1).
  • the variables whose values the test device 2 specifies are called setting variables.
  • the setting variables include the reference variables w and disturbance variables z_ of the control loop described above.
  • the replica of the control unit is transmitted with the Values for the reference variables w, the replica of the transmission and of the other motor vehicle components are also supplied with the values of the reference variables w and with the values of the disturbances.
  • the simulator 1 can also have at least one setting parameter. While the simulator 1 can sequentially assign different values to a setting variable in the course of the simulation, the value of a setting parameter remains constant during the simulation.
  • the test device 2 preferably gives the simulator 1 a value for each setting parameter.
  • the simulator 1 calculates values for variables to be monitored from the transmitted values 12 for setting variables.
  • the variables to be monitored may include manipulated variables u, state variables x, controlled variables y_ and / or control deviations e.
  • the simulator 1 furthermore generally has internal variables, ie variables which are neither setting variables nor variables to be monitored and whose values are neither requested by the test apparatus 2 nor transmitted to the test apparatus 2. These internal variables are z. B. other state variables of the controlled system.
  • Each query 11, which the simulator 1 transmits to the test apparatus 2 and with which the simulator 1 asks for a value for this setting variable preferably comprises the following components: an identifier which distinguishes the variable from all other setting variables, optionally an identification of that area, from which the value may be current.
  • This range is either equal to the value range or the value set of the setting variable or equal to a subset of this value range.
  • the area is not necessarily equal to one of those subregions into which the value range of the setting variable is subdivided.
  • the simulator 1 comprises means 3 for automatically generating a computer-accessible query 11 for a value for the setting variable.
  • the source code of the simulator 1 comprises a program line choose_input_value (variable_id, domain).
  • variable_id is the identifier of the setting variable
  • domain is the label of the subarea.
  • the source text of the simulator 1 further includes a subroutine that contains the necessary instructions for performing the query 11. This subprogram is passed the two arguments variable_id and domain.
  • the simulator 1 additionally transmits a query 11 for a setting parameter value to the test device 2 at least once.
  • the value of a setting parameter remains constant during the simulation.
  • the simulator 1 therefore transmits a query 11 for a specific setting parameter to the test device 2 at most once.
  • a range of values is given in each case, for. In the form of an interval for a numeric variable or an enumeration of values for a discrete variable. Furthermore, a subdivision of the value range of each variable to be monitored into at least two sub-ranges is given.
  • the range of values is preferably subdivided into subareas such that the variation of the variable value within a subarea means a qualitatively consistent behavior of the technical system, whereas a transition from one subarea to another subarea means a qualitative change of the behavior.
  • these subregions do not overlap, so are disjoint, and together cover the entire range of values of the variables. At least one of these subareas is marked as the target range of the variables to be monitored.
  • the value of the variable is within this target range.
  • Each remaining subarea is a non-desired subarea. If the value of the variable falls within a non-desired subarea, there is an error in the transmission or in the control unit.
  • a combination of values of variables to be monitored is referred to as the state of the simulator 1.
  • a state assigns values to all or just some of the variables to be monitored.
  • the simulator 1 comprises a computer-accessible definition of the value range of each variable to be monitored and the subdivision of the value range into subareas.
  • the simulator 1 preferably determines when it has calculated a value of a variable to be monitored, in which of the subregions of the value range of the variable this value falls.
  • the information 13 about the current state of the simulator 1 comprises an identifier of the variables as well as an identifier of that subarea into which the calculated value falls. This information 13 about the state is transmitted from the simulator 1 to the test device 2.
  • the calculated value itself is not necessarily transmitted to the test device 2.
  • the test device 2 comprises a computer-accessible definition of the value range of each variable to be monitored and the subdivision of the value range into subregions.
  • the information 13 on the current state, which is transmitted from the simulator 1 to the test device 2 includes an identifier of the variable and the value that the simulator 1 has calculated for this variable.
  • the test device 2 determines in which subarea this value falls.
  • the source text of the simulator 1 includes a
  • Programtnzeile report_state [(variable_l_id, value_l), ..., (variable_n__id, value_n)].
  • variable_l_id, ..., variable_n_id are the sweeps of n variables to be monitored, and value_l, ..., value_n are either values or identifiers for subregions.
  • the statement report_state specifies that information 13 about a state is transmitted to the simulator 1. This information 13 includes information about n variables to be monitored.
  • the test device 2 includes the information which setting variables the simulator 1 has.
  • the test device 2 comprises a computer-available listing of finitely many possible values of the variables.
  • the test apparatus 2 is preferably given finite many representative values, e.g. B. values for the driving speed of the motor vehicle in steps of 10 km / h or values for the input torque in steps of 10 Nm.
  • test device 2 does not include this information and, rather, the query 11 includes the information as to which values are possible for the setting variable.
  • the test device 2 preferably logs the test course.
  • the test device 2 logs the time profile of each setting variable. This time course is determined by the sequence of values which the test apparatus 2 specifies for this setting variable.
  • the test device 2 logs the time history of each variable to be monitored. This time course is determined by the respective subarea into which the value of the variables to be monitored falls. As described above, this subarea is either from the simulator 1 transmitted to the test device 2 or determined by the test device 2 depending on the transmitted value itself.
  • test device 2 During logging, the test device 2 generates a test protocol 6.
  • a test protocol 6 In the example of FIG. 1, a diagram with a setting variable u and a state variable x is shown by way of example as part of this test protocol 6.
  • the test device stores the test protocol 6 in a data memory 7.
  • the interaction between the simulator 1 and the test device 2 will be described below by way of example.
  • a definition of the value range as well as a subdivision of the value range into subregions are stored in the simulator 1 for each variable to be monitored.
  • a finite set of possible values is stored for each setting variable.
  • the simulator 1 is called, for. B. by the test device 2 transmits a start command 10 to the data processing system with the simulator 1.
  • the simulator 1 requires a value 12 for at least one setting variable EV.
  • simulator 1 takes account of computer-accessible physical laws and previous values of a setting variable.
  • a setting variable, z. B. an input torque can only change at a maximum speed, which limits the currently permissible amount of throwing in dependence on previously transmitted values and / or the state of the simulator 1.
  • a query 11 may refer to a plurality of setting variables and then includes the identifiers and the respective possible values of these multiple setting variables.
  • each of its variables is assigned a defined initial value.
  • the simulator 1 has a defined initial state.
  • the simulator 1 transmits to the test device 2 information 13 relating to the state of the simulator 1 at the respective time.
  • the simulator 1 can also make an evaluation and z. For example, check whether the value of a variable is in a non-desired subrange for a predetermined period of time. The simulator 1 transmits this information 13 about its current state to the test device 2.
  • the simulator 1 preferably contains the information which of the states are alarm states. Certain non-desired subareas of variables to be monitored are identified as alarm subareas. The simulator 1 and thus the technical system to be tested are then in an alarm state if at least one variable to be monitored has a value in an alarm subarea. Other variables to be monitored may be within the desired range, and yet the simulator 1 is in an alarm state.
  • the state quantity "temperature” at a certain point of the transmission is treated as a variable to be monitored, and its value range is subdivided into three subranges “below 100 degrees C” W, 100 below 300 degrees C “and” over 300 degrees C w .
  • "Below 100 degrees C” is the target range
  • "above 300 degrees C” is an alarm portion
  • any condition containing a temperature value in the "over 300 degree” portion for the variable temperature to be monitored is an alarm condition.
  • the simulator 1 of the test device 2 transmits information 13 about its current state, it additionally transmits the information as to whether the state is an alarm state or not.
  • the simulator 1 whenever the simulator 1 has reached an alarm state, it transmits information 13 about this alarm state to the test device 2.
  • This information 13 comprises a Combination of subareas. If the simulator 1 is not in an alarm state, for example, no information about a state is transmitted to the test device 2.
  • This computer-accessible test protocol 6 evaluates the test device 2 in order to respond to further inquiries of the simulator 1. Because time points are recorded, can be the test protocol 6 automa 'ch remove lead which values of adjustment variables to which states. As a result, a path (the sequence of values for setting variable) which leads to an already reached state of the simulator 1 can be automatically reconstructed.
  • the test device 2 "learns" in this way automatically the behavior of the simulator 1 and thus of the technical system under test.
  • test device 2 determines a value 12 in response to a query 11 are possible.
  • One approach is that the test device 2 randomly selects 12 from the set of allowable values.
  • test device 2 has to select one of several permissible values.
  • Test device 2 is transmitted, is in the test protocol
  • test device 2 selects one of the permissible values and transmits it to the simulator 1. Logged which value 12 the test device 2 has selected.
  • the simulator 1 is again brought into the logged state before the selection. - Because the state is the same as before the selection, the allowable values are the same as in the first selection.
  • the test apparatus 2 selects one of the allowable values other than that selected in the previous selection. This other value 12 'is in turn transmitted to the simulator 1. This procedure is repeated until the test device 2 has selected and transmitted each of the permissible values once.
  • the simulator 1 can be brought into the logged state Z before selection in one of the following two ways.
  • One possibility is to first bring the simulator 1 into the defined initial state. It can be automatically deduced from the test protocol 6 which sequences of values for which setting variables led to which states.
  • the test device 2 determines among these sequences a sequence which has transferred the simulator 1 to the state Z to be reached again. The test device 2 selects the values of this sequence.
  • the simulator 1 successively transmits queries 11 to the test device 2.
  • the test device 2 successively transmits the already logged values to the simulator 1 again.
  • the simulator 1 assigns a corresponding value to the respective setting variables. If this sequence is completed, the simulator 1 is again in state Z.
  • the simulator 1 is given specific states as states to be tested in detail. As soon as the simulator 1 of the test device 2 transmits information 13 about reaching a state to be tested, this state is logged as the branch point reached. As described above, the test device 2 selects a value 12. The simulator 1 is later restored to this condition to be tested, and the test apparatus 2 selects another value 12 '.
  • the value the tester selects for a set variable depends on previously selected values for the same set variable.
  • a time span is specified which can vary from setting variable to setting variable or which can also be the same for all setting variables.
  • the test apparatus specifies the values for a setting variable such that it always gives the same value within the time period and another value after the time has elapsed, provided the value is still permissible in each case.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen eines technischen Systems. Zum Testen werden ein Simulator (1) und eine Testvorrichtung (2) verwendet. Der Simulator (1) umfasst Mittel (3) zum Erzeugen einer rechnerverfügbaren Abfrage (11) nach einem Wert (12) für die Einstellvariable. Er wird mindestens einmal ausgeführt und bildet dabei das Verhalten des technischen Systems nach. Er durchläuft beim Nachbilden nacheinander mehrere Zustände. Während jeder Ausführung des Simulators (1) wird mindestens einmal die Abfrage (11) erzeugt und an die Testvorrichtung (2) übermittelt. Die Testvorrichtung (2) bestimmt mindestens einmal als Reaktion auf die Abfrage (11) einen Wert (12) für die Einstellvariable. Der ermittelte Wert (12) wird an den Simulator (1) übermittelt. Der Simulator (1) verwendet den übermittelten Wert (12) beim Nachbilden des technischen Systems. Mindestens einmal wird eine Information (13) über einen Zustand, den der Simulator nach der Übermittlung des Werts für die Einsteilvariable erreicht, vom Simulator (1) an die Testvorrichtung (2) übermittelt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Testen eines technischen
Systems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen eines technischen Systems.
Ein Testverfahren mit einer Testvorrichtung und einem Simulator wird in M. Blackburn et al.: „Interface-driven Model-based Generation of Java Test Drivers", Proceed. Quality Week 2002, San Francisco, Sept. 3rd - 6th, 2002, verfügbar unter http: //csrc.nist.gov/auto-func- test/publications/QualityWeelc 2002.pdf, abgefragt am 31. 5. 2005, beschrieben. Der Simulator beschreibt das zu testende technische System, welches im Anwendungsbeispiel eine Datenbank ist. Der Simulator legt fest, aus welchen Komponenten das zu testende technische System besteht, wie diese Komponenten funktionieren und miteinander interagieren und wie das System mit seiner Umgebung in Wechselwirkung steht. Diese Wechselwirkungen des Systems mit seiner Umgebung sowie die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten werden mit Hilfe von Eingangs- und Ausgangsgrößen beschrieben. Eine Testvorrichtung („test driver") übermittelt Testvektoren an den Simulator. Jeder Testvektor belegt Eingangsgrößen des Simulators mit Werten. Der Simulator berechnet in Abhängigkeit von einer Belegung der Eingangsgrößen Werte für Ausgangsgrößen. Die berechneten Ausgangsgrößen-Werte werden mit vorgegebenen Sollwerten für die Ausgangsgrößen verglichen. In US 2003/0212938 Al wird vorgeschlagen, dass das zu testende technische System mit einer Testvorrichtung verbunden wird und mehrere alternative Testverläufe vorgegeben werden. Jeder Testverlauf umfaßt mehrere Messungen am zu testenden technischen System. Ein Benutzer wählt einen Testverlauf aus. Das technische System wird getestet, indem die Testvorrichtung die ausgewählte Testprozedur ausführt und die Meßergebnisse protokolliert.
In E. Lehmann: „Time Partitioning Testing: A Method for Testing Dynamic Functional Behayior", Proceed. TEST 2000, London, May 2000, wird ein Verfahren namens „Time Partitioning Testing" zum Testen eines technischen Systems vorgestellt. Das technische System ist z. B. ein Regler eines Motors oder einer Heizung. Eine Testvorrichtung („test driver") übermittelt Testdaten an das zu testende System und fungiert als Testumgebung. In einer Ausgestaltung wird die Kombination der Eingangsgrößen für das technische System in charakteristische Werte zerlegt. Eine solche Zerlegung von Eingangsgrößen ist z. B. aus DE 10055679 Al bekannt.
Diese Verfahren und Vorrichtungen setzen voraus, dass der Testvorrichtung vorab Testverläufe vorgegeben werden. Dies zu tun erfordert wiederum eingehende Kenntnisse vom zu testenden technischen System. Die Testvorrichtung muß daher vorab an das jeweils zu testende technische System angepaßt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 18 bereitzustellen, wobei es nicht erforderlich ist, der Testvorrichtung Testvektoren oder Testverläufe vorzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den ünteransprüchen angegeben. Durch das Verfahren wird ein technisches System automatisch getestet. Das Verhalten des technischen Systems hängt von einer zeitlich veränderlichen Einstellvariablen ab.
Zum Testen werden ein Simulator und eine Testvorrichtung verwendet. Der Simulator ist auf einer
Datenverarbeitungsanlage ausführbar. Der Simulator umfaßt Mittel zum automatischen Erzeugen einer rechnerverfügbaren Abfrage nach einem Wert für die Einstellvariable. Die Testvorrichtung ist durch eine bidirektionale Informationsweiterleitungs-Schnittstelle mit dem Simulator verbunden.
Das Verfahren umfaßt folgende Schritte:
Der Simulator wird auf der Datenverarbeitungsanlage mindestens einmal ausgeführt. Möglich ist, dass er mehrmals nacheinander ausgeführt wird.
- Der Simulator bildet bei jeder Ausführung das Verhalten des technischen Systems nach. Er durchläuft beim Nachbilden nacheinander mehrere Zustände.
- Während jeder Ausführung des Simulators wird mindestens einmal die Abfrage erzeugt. Diese Abfrage wird an die Testvorrichtung übermittelt.
- Die Testvorrichtung bestimmt mindestens einmal einen Wert für die Einstellvariable. Sie bestimmt diesen Wert als Reaktion auf die Übermittlung der Abfrage.
- Der Wert für die Einstellvariable wird an den Simulator übermittelt.
- Der Simulator verwendet den übermittelten Wert beim Nachbilden des technischen Systems.
- Mindestens einmal erreicht der Simulator nach der Übermittlung des Werts für die Einstellvariable einen neuen Zustand.
- Eine Information über diesen neuen Zustand wird vom Simulator an die Testvorrichtung übermittelt.
Die Testvorrichtung gemäß der Erfindung braucht über wesentlich weniger Informationen zu verfügen als bekannte Testvorrichtungen. Insbesondere braucht die Testvorrichtung nicht die Information besitzen, welche Werte beim Testen wann welcher Einstellvariablen des Simulators zugewiesen werden. Ihr brauchen keine Testvektoren oder Testverläufe vorgegeben zu werden. Vielmehr bestimmt die Testvorrichtung erst dann automatisch einen Wert für eine Variable, wenn der Simulator einen Wert für diese Einstellvariable anfordert. Dadurch legt der Simulator fest, wann welche Einstellvariable einen Wert erhält.
Deshalb ist dieselbe Testvorrichtung für unterschiedliche technische Systeme einsetzbar, die durch verschiedene Simulatoren nachgebildet werden. Die Testvorrichtung braucht nicht vorab an die unterschiedlichen zu testenden Systeme angepaßt zu werden.
In einer Ausgestaltung wird gezielt untersucht, wie der Simulator sich in einem bestimmten vorgegebenen Zustand verhält. Sobald der Simulator diesen Zustand erreicht, wird ein erster Wert der Einstellvariablen an den Simulator übermittelt. An die Testvorrichtung wird daraufhin eine Information über einen ersten Zustand, den der Simulator daraufhin erreicht hat, übermittelt. Anschließend wird der Simulator wieder in den vorgegeben und gezielt zu untersuchenden Zustand versetzt. Ein anderer Wert, der sich vom ersten Wert unterscheidet, wird bestimmt und an den Simulator übermittelt. An die Testvorrichtung wird daraufhin eine Information über einen zweiten Zustand, den der Simulator daraufhin erreicht hat, übermittelt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1. das Zusammenwirken von Testvorrichtung und Simulator. Im Ausführungsbeispiel ist das zu testende technische System ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Automatikgetriebe wird in diesem Beispiel durch ein programmierbares Steuergerät geregelt. Ein solches Regelungssystem wird z. B. in US 4,945,483 beschrieben.
An das Getriebe wird mindestens eine Führungsgröße w angelegt, z. B. eine gewünschte Ausgangs-Drehzahl des Getriebes oder ein gewünschtes Ausgangs-Drehmoment oder eine gewünschte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs. Jede Führungsgröße w entspricht einer Regelgröße y des Getriebes, z. B. der tatsächlichen Ausgangs-Drehzahl oder dem tatsächlichen Ausgangs-Drehmoment des Getriebes oder der tatsächlichen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs.
Dem Steuergerät werden die Führungsgrößen w und die Regelgrößen y zugeführt. Das Steuergerät berechnet die Regelabweichungen e_. Jede Regelabweichung e ist die Abweichung zwischen einer Führungsgröße w und der entsprechenden Regelgröße y, z. B. die Abweichung zwischen gewünschter und tatsächlicher Ausgangs-Drehzahl des Getriebes. In Abhängigkeit von den Regelabweichungen e nimmt das Steuergerät Stelleingriffe am Automatikgetriebe vor, um die Regelabweichungen & möglichst gering zu machen. Das Steuergerät nimmt Stelleingriffe am Automatikgetriebe dadurch vor, dass es den jeweiligen Wert mindestens einer Stellgröße u auf einen bestimmten Wert einstellt. Eine Stellgröße u ist z. B. das von einem Aktor veränderbare Übersetzungsverhältnis des Getriebes.
Die Umgebung wirkt - im regelungstechnischen Sinne - durch mindestens eine Störgröße z auf dieses technische System ein. Die Werte dieser Störgrößen z lassen sich nicht durch Stelleingriffe des Steuergeräts verändern. Sie stehen dem Steuergerät typischerweise nicht zur Verfügung. Beispiele für derartige Störgrößen z sind das vom Motor abgegebene Eingangs-Drehmoment, der Rollwiderstand des Fahrzeugs, eine Hangabtriebskraft in oder entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs oder die aktuelle Fahrgeschwindigkeit.
Das System, das das Steuergerät und das Getriebe umfaßt, kann weiterhin Zustandsgrößen x aufweisen, z. B. Drehzahlen von rotierenden Bauteilen des Getriebes, Temperaturen oder das aktuelle Übersetzungsverhältnis.
Das Getriebe sowie die Hardware des Steuergeräts werden durch einen ausführbaren Simulator nachgebildet. In einer Ausführungsform wird das auf dem Steuergerät ablaufende Programm direkt im Simulator verwendet. In einer anderen Ausführungsform wird auch das Steuergeräte-Programm nachgebildet, und der Simulator umfaßt diese Nachbildung des Steuergeräte-Programms. Der Rest des Kraftfahrzeugs wird soweit wie für die Simulation erforderlich ebenfalls nachgebildet. Insbesondere wird sein fahrdynamisches Verhalten nachgebildet.
Das Getriebe wird hierbei als eine Regelstrecke eines geschlossenen Regelkreises nachgebildet, das programmierte Steuergerät als Regler dieses Regelkreises. Die oben beschriebenen Führungsgrößen w, Regelgrößen y_, Stellgrößen u, Störgrößen z_ und Zustandsgrößen x werden als Variable des Simulators verwendet. Die Variablen - oder wenigstens die meisten von ihnen - sind zeitlich veränderlich. Regelungstechnische Verfahren zum Modellieren und Regeln eines Regelkreises werden z. B. in „Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau", 20. Auflage, Springer-Verlag, 2001, Kap. X, beschrieben.
Fig. 1 zeigt das Zusammenwirken von Testvorrichtung und Simulator. In Fig. 1 werden folgende Systeme gezeigt:
- der Simulator 1, der das Verhalten des technischen Systems nachbildet,
- die Mittel 3 im Simulator 1 zur Erzeugung von Abfragen 11 nach Werten von Einstellvariablen,
- die Testvorrichtung 2, ein Simulator-Erzeuger 4, eine elektronischen Bibliothek 5 mit Komponententyp- Simulatoren, ein Testprotokoll 6 und
- ein Datenspeicher 7 für die Testprotokolle 6.
Der Simulator 1 und die Testvorrichtung 2 sind durch eine bidirektionale Informationsweiterleitungs-Schnittstelle 20 miteinander verbunden. Über diese Schnittstelle 20 werden Nachrichten vom Simulator 1 an die Testvorrichtung 2 und umgekehrt von der Testvorrichtung 2 an den Simulator 1 übermittelt. Die Schnittstelle 20 verwendet vorzugsweise Methoden und Übertragungsprotokolle der Interprozeß- Kommunikation, z. B. TCP/IP und „sockets". Insbesondere werden folgende Nachrichten übermittelt:
- ein Start-Befehl und ein Stop-Befehl 10 von der Testvorrichtung 2 an den Simulator 1,
- wiederholt eine Abfrage 11 nach jeweils einem Wert für eine Einstellvariable vom Simulator 1 an die Testvorrichtung 2,
- wiederholt ein Wert 12 für jeweils eine Einstellvariable von der Testvorrichtung 2 an den Simulator 1 und
- wiederholt Information 13 über den aktuellen Zustand des Simulators 1 vom Simulator 1 an die Testvorrichtung 2.
Vorzugsweise wird der Simulator 1 des technischen Systems unter Verwendung der elektronischen Bibliothek 5 erzeugt. Hierfür wird die Tatsache ausgenutzt, dass das technische System aus Komponenten zusammengesetzt ist. In dieser Bibliothek 5 ist für jeden Komponententyp, der im technischen System mindestens einmal auftritt, jeweils ein Simulator des Komponententyps abgespeichert. Dieser Komponententyp- Simulator ist für jede Komponente des Komponententyps gültig, egal mit welchen anderen Komponenten diese Komponente zusammenwirkt. Der Komponententyp-Simulator legt fest, welche Variablen an einer Komponente des Komponententyps auftreten und wie diese Variablen voneinander abhängen. Beispielsweise umfaßt der Simulator für einen Komponententyp rechnerauswertbare Abhängigkeitsvorschriften zwischen mehreren Variablen des Komponententyps. Diese Abhängigkeitsvorschriften haben z. B. die Form von Rechenregeln oder auch von Differentialgleichungen.
Weiterhin wird eine rechnerauswertbare Verbindungsliste 8 mit Stückliste für das technische System vorgegeben. Diese Verbindungsliste 8 legt fest, von welchem Komponententyp jede Komponente des technischen Systems ist und welche Komponente mit welcher anderen Komponente verbunden ist. Sie legt weiterhin fest, welche Variablen einer Komponente auf eine andere Komponente einwirken. Die Verbindungsliste 8 ist somit spezifisch für das technische System.
Ein Simulator-Erzeuger 4 hat Lesezugriff auf die Bibliothek 5 und die Verbindungsliste 8. Der Simulator-Erzeuger 4 erzeugt den Simulator 1 des technischen Systems unter Verwendung der Bibliothek 5 und der Verbindungsliste 8. Durch Auswertung der Verbindungsliste 8 wird ermittelt, aus welchen Komponenten welcher Komponententypen das technische System besteht. Für jede Komponente wird ein Komponenten-Simulator erzeugt, indem eine Kopie des Simulators des entsprechenden Komponententyps erzeugt wird („Instantiierung" des Komponententyp- Simulators) . Die Komponenten-Simulatoren werden entsprechend der Verbindungsliste 8 miteinander verschaltet.
Ein Verfahren für eine Erzeugung eines Simulators aus Komponententyp-Simulatoren und einer Verbindungsliste ist z. B. aus EP 0894304 Bl bekannt. Die Komponententyp-Simulatoren lassen sich z. B. mit Hilfe der formalen Sprache „modelica" erzeugen. Diese formale Sprache wird z. B. in - Modelica Association: „Modelica - A Unified Object-
Orientied Language for Physical Systems Modeling, Language
Specification", Version 2.1, verfügbar unter http: //test.modelica.org/documents/ModelicaSpec21.pdf abgefragt am 20. 06. 2005,
C. Einwich et al.: Mixed Modeling in Modelica", In: E.
Villar & J. Mermet: "System Specification and Design Languages - Best of FDL'02", Springer-Verlag, 2003, Part I und
- in M. M. Tiller (Hrsg.): „Modelica - Introduction to Physical Modeling with Modelica" , Kluwer International Series in Engineering and Computer Science, Vol. 615, 2001, beschrieben.
Der Simulator 1 hat die Form eines ausführbaren Programms auf einer Datenverarbeitungseinrichtung. Beispielsweise erzeugt der Simulator-Erzeuger 4 den Simulator 1 in Form eines • Quelltextes. Dieser Quelltext wird in ein von der Datenverarbeitungseinrichtung ausführbares Programm übersetzt z. B. in Form von Objektcode. Oder aber ein Interpreter der Datenverarbeitungseinrichtung interpretiert den Quelltext und führt dadurch den Simulator 1 aus. Vorzugsweise umfaßt der Quelltext für den Simulator 1 eine Boolesche Variable Var, die entweder den Wert „Wahr" oder den Wert „Falsch" annehmen kann. Ist Var gleich „Wahr", so werden die Mittel 3 zum automatischen Erzeugen einer rechnerverfügbaren Abfrage 11 nach einem Wert für die Einstellvariable aktiviert. Ist Var gleich „Falsch", so werden diese Mittel 3 nicht aktiviert. Je nach Wert von Var werden zwei verschiedene ausführbare Programme erzeugt, eines zum Zusammenwirken mit der Testvorrichtung 2 und eines für andere Zwecke.
In diesem Beispiel umfaßt die Testvorrichtung 2 ebenfalls ein ausführbares Programm, das auf derselben oder einer anderen Datenverarbeitungsanlage abläuft. Die Testvorrichtung 2 vermag die Ausführung des Simulators 1 durch Übermittlung eines entsprechenden Befehls 10 zu starten und zu beenden.
Beim Testen gibt die Testvorrichtung 2 dem Simulator 1 Werte für bestimmte Variablen vor (Nachrichten 12 in Fig. 1) . Im Folgenden werden die Variablen, deren Werte die Testvorrichtung 2 vorgibt, als Einstellvariablen bezeichnet. Zu den Einstellvariablen gehören die Führungsgrößen w und Störgrößen z_ des oben beschriebenen Regelkreises. Die Nachbildung des Steuergeräts wird mit den übermittelten Werten für die Führungsgrößen w versorgt, die Nachbildung des Getriebes und der übrigen Kraftfahrzeug-Bestandteile ebenfalls mit den Werten der Führungsgrößen w sowie mit den Werten der Störgrößen ^.
Der Simulator 1 kann neben Einstellvariablen auch mindestens einen Einstellparameter aufweisen. Während der Simulator 1 einer Einstellvariablen im Verlaufe der Simulation nacheinander unterschiedliche Werte zuweisen kann, bleibt der Wert eines Einstellparameters während der Simulation konstant. Die Testvorrichtung 2 gibt vorzugsweise dem Simulator 1 jeweils einen Wert für jeden Einstellparameter vor.
Festgelegt wird, welche Variablen beim Testen überwacht werden sollen. Der Simulator 1 berechnet aus den übermittelten Werten 12 für Einstellvariablen Werte für zu überwachende Variablen. Zu den zu überwachenden Variablen können Stellgrößen u, Zustandsgrößen x, Regelgrößen y_ und/oder Regelabweichungen e gehören. Der Simulator 1 weist darüber hinaus in der Regel interne Variable auf, also Variablen, die weder Einstellvariablen noch zu überwachende Variablen sind und deren Werte weder von der Testvorrichtung 2 erfragt noch an die Testvorrichtung 2 übermittelt werden. Diese internen Variablen sind z. B. weitere Zustandsgrößen der Regelstrecke.
Jede Abfrage 11, die der Simulator 1 an die Testvorrichtung 2 übermittelt und mit der der Simulator 1 nach einem Wert für diese Einstellvariable fragt, umfaßt vorzugsweise folgende Bestandteile : eine Kennung, die die Variable von allen anderen Einstellvariablen unterscheidet, optional eine Kennzeichnung desjenigen Bereichs, aus dem der Wert aktuell sein darf. Dieser Bereich ist entweder gleich dem Wertebereich oder der Wertemenge der Einstellvariablen oder gleich einer Teilmenge dieses Wertebereichs. Der Bereich ist nicht notwendigerweise gleich einem derjenigen Teilbereiche, in die der Wertebereich der Einstellvariablen unterteilt ist.
Der Simulator 1 umfaßt Mittel 3 zum automatischen Erzeugen einer rechnerverfügbaren Abfrage 11 nach einem Wert für die Einstellvariable. Beispielsweise umfaßt der Quelltext des Simulators 1 eine Programmzeile choose_input_value (variable_id, domain) .
Hierbei ist variable_id die Kennung der Einstellvariablen, und domain ist die Kennzeichnung des Teilbereichs. Zum Quelltext des Simulators 1 gehört weiterhin ein Unterprogramm, das die erforderlichen Anweisungen zum Durchführen der Abfrage 11 enthält. Diesem Unterprogramm werden die beiden Argumente variable_id und domain übergeben.
Möglich ist, dass der Simulator 1 zusätzlich mindestens einmal eine Abfrage 11 nach einem Wert für einen Einstellparameter an die Testvorrichtung 2 übermittelt. Der Wert eines Einstellparameters bleibt während der Simulation konstant. Im Verlaufe einer Simulation übermittelt der Simulator 1 daher höchstens einmal eine Abfrage 11 nach einem bestimmten Einstellparameter an die Testvorrichtung 2.
Für jede zu überwachende Variable des Simulators 1 wird jeweils ein Wertebereich vorgegeben, z. B. in Form eines Intervalls für eine numerische Variable oder einer Aufzählung von Werten für eine diskrete Variable. Weiterhin wird eine Unterteilung des Wertebereichs jeder zu überwachenden Variablen in jeweils mindestens zwei Teilbereiche vorgegeben. Vorzugsweise wird der Wertebereich so in Teilbereiche unterteilt, dass die Variation des Variablen-Wertes innerhalb eines Teilbereichs ein qualitativ gleichbleibendes Verhalten des technischen Systems bedeutet, ein Übergang von einem Teilbereich in einen anderen Teilbereich hingegen eine qualitative Veränderung des Verhaltens. Vorzugsweise überlappen sich diese Teilbereiche nicht, sind also disjunkt, und überdecken zusammen den gesamten Wertebereich der Variablen. Mindestens einer dieser Teilbereiche wird jeweils als Sollbereich der zu überwachenden Variablen gekennzeichnet. Bei einem fehlerfreien Getriebe und einem fehlerfrei arbeitenden und korrekt programmierten Steuergerät liegt der Wert der Variablen in diesem Sollbereich. Jeder übrige Teilbereich ist ein Nicht-Soll-Teilbereich. Fällt der Wert der Variablen in einen Nicht-Soll-Teilbereich, so liegt ein Fehler des Getriebes oder des Steuergeräts vor.
Eine Kombination von Werten von zu überwachenden Variablen wird als Zustand des Simulators 1 bezeichnet. Ein Zustand weist allen oder auch nur einigen der zu überwachenden Variablen Werte zu.
Der Simulator 1 umfaßt in einer Ausgestaltung eine rechnerverfügbare Festlegung des Wertebereichs jeder zu überwachenden Variablen sowie der Unterteilung des Wertebereichs in Teilbereiche.
Vorzugsweise ermittelt der Simulator 1 dann, wenn er einen Wert einer zu überwachenden Variablen berechnet hat, in welchen der Teilbereiche des Wertebereichs der Variablen dieser Wert fällt. Die Information 13 über den aktuellen Zustand des Simulators 1 umfaßt eine Kennung der Variablen sowie eine Kennung desjenigen Teilbereichs, in den der berechnete Wert fällt. Diese Information 13 über den Zustand wird vom Simulator 1 an die Testvorrichtung 2 übermittelt. Der berechnete Wert selber wird nicht notwendigerweise an die Testvorrichtung 2 übermittelt.
In einer alternativen Ausgestaltung umfaßt die Testvorrichtung 2 eine rechnerverfügbare Festlegung des Wertebereichs jeder zu überwachenden Variablen sowie der Unterteilung des Wertebereichs in Teilbereiche. Die Information 13 über den aktuellen Zustand, die vom Simulator 1 an die Testvorrichtung 2 übermittelt wird, umfaßt eine Kennung der Variablen sowie den Wert, den der Simulator 1 für diese Variable berechnet hat. Die Testvorrichtung 2 ermittelt dann, in welchen Teilbereich dieser Wert fällt. Beispielsweise umfaßt der Quelltext des Simulators 1 eine
Programtnzeile report_state [ (variable_l_id, value_l) , ..., (variable_n__id, value_n) ] .
Hierbei sind variable_l_id, ... , variable_n_id die Keπnungen von n zu überwachenden Variablen, und value_l, ..., value_n sind entweder Werte oder Kennungen für Teilbereiche. Die Anweisung report_state legt fest, dass eine Information 13 über einen Zustand an den Simulator 1 übermittelt wird. Diese Information 13 umfaßt Informationen über n zu überwachende Variablen.
Vorzugsweise umfaßt die Testvorrichtung 2 die Information, welche Einstellvariablen der Simulator 1 aufweist. Für jede dieser Einstellvariablen umfaßt die Testvorrichtung 2 eine rechnerverfügbare Auflistung von endlich vielen möglichen Werten der Variablen. Für eine numerische Einstellvariable werden der Testvorrichtung 2 vorzugsweise endlich viele repräsentative Werte vorgegeben, z. B. Werte für die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Schritten von 10 km/h oder Werte für das Eingangs-Drehmoment in Schritten von 10 Nm.
Möglich ist aber auch, dass die Testvorrichtung 2 diese Informationen nicht umfaßt und vielmehr die Abfrage 11 die Information umfaßt, welche Werte für die Einstellvariable möglich sind.
Die Testvorrichtung 2 protokolliert vorzugsweise den Testverlauf. Hierbei protokolliert die Testvorrichtung 2 den zeitlichen Verlauf jeder Einstellvariablen. Dieser zeitliche Verlauf ist durch die Abfolge von Werten festgelegt, den die Testvorrichtung 2 für diese Einstellvariable vorgibt. Weiterhin protokolliert die Testvorrichtung 2 den zeitlichen Verlauf jeder zu überwachenden Variablen. Dieser zeitliche Verlauf ist durch den jeweiligen Teilbereich vorgegeben, in den der Wert der zu überwachenden Variablen fällt. Wie oben beschrieben, wird dieser Teilbereich entweder vom Simulator 1 an die Testvorrichtung 2 übermittelt oder von der Testvorrichtung 2 abhängig vom übermittelten Wert selber ermittelt.
Beim Protokollieren erzeugt die Testvorrichtung 2 ein Testprotokoll 6. Im Beispiel der Fig. 1 ist beispielhaft als Teil dieses Testprotokolls 6 ein Diagramm mit einer Einstellvariablen u und einer Zustandsvariablen x gezeigt. Die Testvorrichtung speichert das Testprotokoll 6 in einem Datenspeicher 7 ab.
Im Folgenden wird beispielhaft die Wechselwirkung zwischen dem Simulator 1 und der Testvorrichtung 2 beschrieben. In diesem Beispiel sind im Simulator 1 für jede zu überwachende Variable jeweils eine Festlegung des Wertebereichs sowie eine Unterteilung des Wertebereichs in Teilbereiche abgespeichert. Weiterhin ist für jede Einstellvariable je eine endliche Menge von möglichen Werten abgespeichert.
Der Simulator 1 wird aufgerufen, z. B. indem die Testvorrichtung 2 einen Start-Befehl 10 an die Datenverarbeitungsanlage mit dem Simulator 1 übermittelt.
Zu Zeitpunkten t__l, t_2, t_3, ... benötigt der Simulator 1 einen Wert 12 für mindestens eine Einstellvariable EV. Der Simulator 1 berechnet zu einem solchen Zeitpunkt t_i (i=l,2, 3,...) die Menge der aktuell möglichen Werte von EV. Diese Menge ist gleich der Menge möglicher Werte oder ist gleich einer Teilmenge der Menge möglicher Werte. Der Simulator 1 berücksichtigt bei der Berechnung, welche Werte aktuell möglich sind, rechnerverfügbare physikalische Gesetzmäßigkeiten und frühere Werte einer Einstellvariablen. Ein Einstellvariable, z. B. ein Eingangs-Drehmoment, kann sich nur mit einer maximalen Geschwindigkeit verändern, was die aktuell zulässige Menge von Werfen in Abhängigkeit von zuvor übermittelten Werten und/oder dem Zustand des Simulators 1 einschränkt. Der Simulator 1 übersendet zu jedem Zeitpunkt t_i (i=l,2, 3,...) je eine Abfrage 11 an die Testvorrichtung 2. Diese Abfrage 11 umfaßt eine Kennung von mindestens einer Einstellvariablen sowie die berechnete Menge von Werten, die für die Einstellvariable zu diesem Zeitpunkt möglich ist.
Eine Abfrage 11 kann sich auf mehrere Einstellvariable beziehen und umfaßt dann die Kennungen und die jeweils möglichen Werte dieser mehreren Einstellvariablen.
Die Testvorrichtung 2 wählt für jede Einstellvariable EV der Abfrage 11 unter den aktuell möglichen Werten für EV je einen Wert 12 aus und bestimmt ihn damit. Sie übermittelt an den Simulator 1 die Kennung von EV sowie den zum Zeitpunkt t_i (i=l,2,3,...) für EV ausgewählten Wert.
Der Simulator 1 verwendet die zum Zeitpunkt t_i (i=l,2, 3, ...) übermittelten Werte der Einstellvariablen für seine weiteren Berechnungen.
Zu Beginn der Simulation ist jeder seiner Variablen ein definierter Anfangswert zugewiesen. Somit weist der Simulator 1 einen definierten Anfangszustand auf. Zu Zeitpunkten y_l, y_2, y_3, ... übermittelt der Simulator 1 an die Testvorrichtung 2 jeweils eine Information 13 über den Zustand des Simulators 1 zum jeweiligen Zeitpunkt. In einer Ausführungsform übermittelt der Simulator 1 zu jedem der Zeitpunkte y_j (j=l, 2, 3,...) als Information 13 vollständig den jeweils berechneten Zustand des Simulators 1 an die Testvorrichtung 2.
Der Simulator 1 berechnet also bis zum Zeitpunkt y_j (j=l, 2, 3,...) die Werte aller oder wenigstens einiger zu überwachenden Variablen. Vorzugsweise macht der Simulator dies, indem er die Änderungen der Variablenwerte gegenüber vorhergehenden Zeitpunkten berechnet. Beispielsweise berechnet der Simulator 1 die Veränderung zwischen den Zeitpunkten y_j-l und y_j . ermittelt daraus seinen aktuellen Zustand als den aktuellen Zustand des simulierten technischen Systems. Der Simulator 1 ermittelt weiterhin, in welche Teilbereiche diese Werte fallen, und ermittelt daraus die zu übermittelnde Information 13 über seinen aktuellen Zustand. Hierbei kann der Simulator 1 auch eine Auswertung vornehmen und z. B. prüfen, ob der Wert einer Variablen eine vorgegebene Zeitspanne lang in einem Nicht-Soll-Teilbereich liegt. Der Simulator 1 übermittelt diese Information 13 über seinen aktuellen Zustand an die Testvorrichtung 2.
Der Simulator 1 enthält vorzugsweise die Information, welche der Zustände Alarm-Zustände sind. Bestimmte Nicht-Soll- Teilbereiche von zu überwachenden Variablen sind als Alarm- Teilbereiche gekennzeichnet. Der Simulator 1 und damit das zu testende technische System befinden sich dann in einem Alarm- Zustand, wenn mindestens eine zu überwachende Variable einen Wert in einem Alarm-Teilbereich aufweist. Andere zu überwachende Variablen können im Sollbereich liegen, und trotzdem befindet der Simulator 1 sich in einem Alarm- Zustand.
Beispielsweise wird die Zustandsgröße „Temperatur" an einem bestimmten Punkt des Getriebes als zu überwachende Variable behandelt. Ihr Wertebereich wird in die drei Teilbereiche „unter 100 Grad C"W, 100 bis unter 300 Grad C" und „über 300 Grad Cw unterteilt. „Unter 100 Grad C" ist der Sollbereicht, „über 300 Grad C" ein Alarm-Teilbereich. Jeder Zustand, der einen Temperaturwert in dem Teilbereich „über 300 Grad" für die zu überwachende Variable Temperatur enthält, ist ein Alarm-Zustand.
Immer dann, wenn der Simulator 1 der Testvorrichtung 2 eine Information 13 über seinen aktuellen Zustand übermittelt, übermittelt er zusätzlich die Information, ob der Zustand ein Alarm-Zustand ist oder nicht.
In einer Ausführungsform übermittelt der Simulator 1 jedesmal dann, wenn er einen Alarm-Zustand erreicht hat, eine Information 13 über diesen Alarm-Zustand an die Testvorrichtung 2. Diese Information 13 umfaßt eine Kombination von Teilbereichen. Falls der Simulator 1 sich nicht in einem Alarm-Zustand befindet, wird beispielsweise über keine Information über einen Zustand an die Testvorrichtung 2 übermittelt.
Die Testvorrichtung 2 protokolliert im Testprotokoll 6, welchen Wert welcher Einstellvariable sie zu welchem Zeitpunkt t_i (i=l, 2, 3,...) an den Simulator 1 übermittelt hat und welchen Zustand der Simulator 1 zu welchem Zeitpunkt y_j (j=l, 2, 3,...) an die Testvorrichtung 2 übermittelt hat. Dieses rechnerverfügbare Testprotokoll 6 wertet die Testvorrichtung 2 aus, um auf weitere Anfragen des Simulators 1 zu reagieren. Weil Zeitpunkte protokolliert werden, läßt sich dem Testprotokoll 6 automatis'ch entnehmen, welche Werte von Einstellvariablen zu welchen Zuständen führen. Dadurch läßt sich ein Pfad (die Abfolge von Werten für Einstellvariable) , der zu einem bereits erreichten Zustand des Simulators 1 führt, automatisch rekonstruieren. Die Testvorrichtung 2 „erlernt" auf diese Weise automatisch das Verhalten des Simulators 1 und damit des zu testenden technischen Systems.
Verschiedene Vorgehensweisen, wie die Testvorrichtung 2 als Reaktion auf eine Abfrage 11 einen Wert 12 bestimmt, sind möglich. Eine Vorgehensweise ist die, dass die Testvorrichtung 2 den Wert 12 zufällig aus der Menge der zulässigen Werte auswählt.
Eine systematische Vorgehensweise besteht daraus, dass alle Kombinationen von Zuständen und Werten für Eingangsvariable durchprobiert werden. Immer dann, wenn die Testvorrichtung 2 aus mehreren zulässigen Werten einen auszuwählen hat, wird folgendes Vorgehen durchgeführt:
Derjenige Zustand, der als letzte vor der Auswahl an die
Testvorrichtung 2 übermittelt wurde, wird im Testprotokoll
6 als Verzweigungspunkt protokolliert. - Die Testvorrichtung 2 wählt einen der zulässigen Werte aus und übermittelt ihn an den Simulator 1. Protokolliert wird, welchen Wert 12 die Testvorrichtung 2 ausgewählt hat.
Zu einem späteren Zeitpunkt wird der Simulator 1 wiederum in den protokollierten Zustand vor der Auswahl gebracht. - Weil der Zustand derselbe wie vor der Auswahl ist, sind auch die zulässigen Werte dieselben wie bei der ersten Auswahl . Die Testvorrichtung 2 wählt aus den zulässigen Werten einen anderen aus als den, den sie bei der vorherigen Auswahl ausgewählt hat. Dieser andere Wert 12' wird wiederum an den Simulator 1 übermittelt. Dieses Vorgehen wird wiederholt, bis die Testvorrichtung 2 jeden der zulässigen Werte einmal ausgewählt und übermittelt hat.
Der Simulator 1 läßt sich auf eine der folgenden beiden Weisen in den protokollierten Zustand Z vor der Auswahl bringen.
Eine Möglichkeit ist die, zunächst den Simulator 1 in den definierten Ausgangszustand zu bringen. Aus dem Testprotokoll 6 läßt sich automatisch entnehmen, welche Abfolgen von Werten für welche Einstellvariablen zu welchen Zuständen führten. Die Testvorrichtung 2 ermittelt unter diesen Abfolgen eine Abfolge, die den Simulator 1 in den erneut zu erreichenden Zustand Z überführt hat. Die Testvorrichtung 2 wählt die Werte dieser Abfolge aus. Der Simulator 1 übermittelt nacheinander Abfragen 11 an die Testvorrichtung 2. Die Testvorrichtung 2 übermittelt nacheinander die bereits protokollierten Werte erneut an den Simulator 1. Der Simulator 1 weist der jeweiligen Einstellvariablen einen derart übermittelten Wert zu. Ist diese Abfolge vollständig durchlaufen, so befindet sich der Simulator 1 wiederum im Zustand Z .
Eine alternative Möglichkeit ist die, sämtliche Variable des Simulators 1 und deren Werte abzuspeichern. Hierbei werden die Werte abgespeichert, die der Simulator 1 ausweist, wenn er im Zustand Z ist. Zu diesen Variablen gehören die T DE2006/001167
Einstellvariablen, alle zu überwachenden Variablen und auch alle internen Variablen. Diese Variablen und deren Werte werden wieder eingelesen, wenn der Simulator 1 erneut in den Zustand Z gebracht werden soll. Der Simulator 1 weist die eingelesenen Werte den jeweiligen Variablen zu und befindet sich danach wieder im Zustand Z.
In einer Ausgestaltung werden dem Simulator 1 bestimmte Zustände als eingehend zu testende Zustände vorgegeben. Sobald der Simulator 1 der Testvorrichtung 2 eine Information 13 über das Erreichen eines zu testenden Zustande übermittelt, wird dieser Zustand als erreichter Verzweigungspunkt protokolliert. Wie oben beschrieben, wählt die Testvorrichtung 2 einen Wert 12 aus. Der Simulator 1 wird später wieder in diesen zu testenden Zustand versetzt, und die Testvorrichtung 2 wählt einen anderen Wert 12' aus.
In einer Ausgestaltung hängt der Wert, den die Testvorrichtung für eine Einstellvariable auswählt, von zuvor ausgewählten Werten für dieselbe Einstellvariable ab. Vorgegeben wird eine Zeitspanne, die von Einstellvariable zu Einstellvariable variieren oder auch für alle Einstellvariablen gleich sein kann. Die Testvorrichtung gibt die Werte für eine Einstellvariable so vor, dass sie innerhalb der Zeitspanne stets den gleichen Wert und nach Ablauf der Zeitspanne einen anderen Wert vorgibt, vorausgesetzt der Wert ist jeweils noch zulässig.
Liste der verwendeten Bezugszeichen und Symbole
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Claims

Patentansprüche
Verfahren zum automatischen Testen eines technischen
Systems mit Hilfe eines Simulators (1) und einer
Testvorrichtung [Z), wobei das Verhalten des technischen Systems von mindestens einer zeitlich veränderlichen Einstellvariablen abhängt, der Simulator (1) auf einer Datenverarbeitungsanlage ausführbar ist, die Testvorrichtung (2) durch eine bidirektionale
Inforrnationsweiterleitungs-Schnittstelle (20) mit dem
Simulator (1) verbunden ist und das Verfahren die Schritte umfaßt, dass der Simulator (1) auf der Datenverarbeitungsanlage mindestens einmal ausgeführt wird,
- der Simulator (1) bei seiner Ausführung das Verhalten des technischen Systems nachbildet und beim Nachbilden nacheinander mehrere Zustände durchläuft,
- die Testvorrichtung (2) mindestens einmal einen Wert
(12, 12') für die Einstellvariable bestimmt und dieser Wert (12, 12' ) von der Testvorrichtung (2) an den Simulator (1) übermittelt wird,
- der Simulator (1) den mindestens einen übermittelten Wert (12, 12') beim Nachbilden des technischen Systems verwendet und
- mindestens einmal eine Information (13) über einen Zustand, den der Simulator (1) nach der Übermittlung des Werts (12, 12') für die Einstellvariable erreicht, vom Simulator (1) an die Testvorrichtung (2) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Simulator (1) Mittel (3) zum automatischen Erzeugen einer rechnerverfügbaren Abfrage (11) nach einem Wert für die Einstellvariable umfaßt,
- während der Ausführung des Simulators (1) mindestens einmal die Abfrage (11) erzeugt und an die Testvorrichtung (2) übermittelt wird und
- die Testvorrichtung (2) den Wert (12, 12') für die Einstellvariable als Reaktion auf die Übermittlung der Abfrage (11) bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das technische System ein zeitlich veränderlicher technischer Prozeß ist, die Einstellvariable eine Führungsgröße, Stellgröße oder
Störgröße des Prozesses ist und der jeweilige Zustand des Simulators (1) durch mindestens eine Regelgröße, mindestens eine Regelabweichung und/oder mindestens eine Zustandsgröße des Prozesses festgelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung (2) den Wert (12, 12') der Einstellvariable an den Simulator (1) übermittelt und der Simulator (1) die Information (13) über den Zustand an die Testvorrichtung (2) übermittelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der Testvorrichtung (2) eine rechnerverfügbare Festlegung der für die Einstellvariable zulässigen Werte vorgegeben wird und
- die Testvorrichtung (2) einen Wert aus den vorgegebenen zulässigen Werten auswählt und diesen Wert als den Wert (12, 12')/ der an den Simulator (1) übermittelt wird, verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die übermittelte Abfrage (11) eine rechnerverfügbare Festlegung der für die Einstellvariable zulässigen Werte umfaßt und der Testvorrichtung (2) die Festlegung der zulässigen Werte durch Übermittlung der Abfrage (11) vorgegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (1) ermittelt, welche Werte in dem Zustand, in dem sich der Simulator (1) bei der Übermittlung der Abfrage (11) befindet, für die Einstellvariable zulässig sind und eine rechnerverfügbare Festlegung der ermittelten Werte als die übermittelte Festlegung der zulässigen Werte verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- während der Ausführung des Simulators (1) die Abfrage
(11) mehrmals vom Simulator (1) an die TestVorrichtung (2) übermittelt wird,
- die Testvorrichtung (2) als Reaktion auf jede dieser Übermittlungen jeweils einen Wert (12, 12') für die Einstellvariable bestimmt und dieser Wert (12, 12') an den Simulator (1) übermittelt wird und jeweils mindestens einmal eine Information (13) über einen Zustand, den der Simulator (1) nach der jeweiligen Übermittlung eines Werts (12, 12') für die Einstellvariable erreicht, an die Testvorrichtung (2) übermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach jeder Übermittlung einer Zustands-Information (13) an die Testvorrichtung (2) im einem Testprotokoll (6) protokolliert wird, welcher Wert (12, 12') der Einstellvariable an den Simulator (1) übermittelt wurde und welche Information
(13) über den Zustand, den der Simulator (1) nach der jeweiligen Übermittlung erreicht, an die Testvorrichtung
(2) übermittelt wurde, und die Testvorrichtung (2) dieses Testprotokoll (6) verwendet, um als Reaktion auf eine weitere Übermittlung der Abfrage (11) erneut einen Wert (12, 12') für die Einstellvariable zu bestimmen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine an die Testvorrichtung (2) übermittelte Zustands-Information (13) die Information umfaßt, dass der Simulator (1) einen bestimmten vorgegebenen Zustand erreicht hat, die Testvorrichtung (2) anschließend als Reaktion auf eine erste nachfolgende Übermittlung der Abfrage (11) einen ersten Wert (12) der Einstellvariablen bestimmt und diese an den Simulator (1) übermittelt wird, eine Information (13) über einen ersten Zustand, den der Siraulator (1) nach der Übermittlung des ersten Werts (12) erreicht, an die Testvorrichtung (2) übermittelt wird, der Simulator (1) erneut in den vorgegeben Zustand versetzt wird die Testvorrichtung (2) anschließend als Reaktion auf eine weitere nachfolgende Übermittlung der Abfrage (11) einen anderen Wert (12' ) der Einstellvariable bestimmt und der andere Wert (12') an den Simulator (1) übermittelt wird und eine Information (13) über einen weiteren Zustand, den der Simulator (1) nach der Übermittlung des anderen Werts (12') erreicht, an die Testvorrichtung (2) übermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (1) während des Nachbildens mindestens einmal einen Wert für mindestens eine beim Testen zu überwachende Variable des technischen Systems berechnet und die übermittelte Information (13) über den Zustand des
Simulators (1) eine Information über den berechneten Wert, den die zu überwachende Variable in diesem Zustand aufweist, umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das technische System ein zeitlich veränderlicher technischer Prozeß ist und die mindestens eine zu überwachende Variable eine Regelgröße, Regelabweichung oder Zustandsgröße des Prozesses ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die übermittelte Information (13) über den Zustand des
Simulators (1) eine Information über den zeitlichen Verlauf der zu überwachenden Variable umfaßt .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (1) eine rechnerverfügbare Festlegung des
Wertebereichs der zu überwachenden Variable sowie eine
Unterteilung dieses Wertebereichs in mindestens zwei
Teilbereiche umfaßt, der Simulator (1) ermittelt, in welchen dieser
Teilbereiche der berechnete Wert der zu überwachenden
Variablen fällt und die an die Testvorrichtung (2) übermittelte Information
(13) über den Zustand die Information umfaßt, in welchen der Teilbereiche dieser berechnete Wert fällt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (1) eine rechnerverfügbare Festlegung umfaßt, welcher der Teilbereiche ein Sollbereich der zu überwachenden Variablen ist und welcher nicht, und die an die Testvorrichtung (2) übermittelte Information (13) über den Zustand des Simulators (1) die Information umfaßt, ob der berechnete Wert in einen Sollbereich oder einen anderen Teilbereich des Wertebereichs der zu überwachenden Variable fällt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung (2) eine rechnerverfügbare Festlegung des Wertebereichs der zu überwachenden Variable sowie eine Unterteilung dieses Wertebereichs in mindestens zwei
Teilbereiche umfaßt, die übermittelte Information (13) über den Zustand des
Simulators (1) den berechneten Wert, den die zu überwachende Variable in diesem Zustand aufweist, umfaßt und die Testvorrichtung (2) ermittelt, in welchen der Teilbereiche der übermittelte Wert fällt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das technische System ein Softwareprogramm ist und als der Simulator (1) das um die Abfrage (11) ergänzte Softwareprogramm verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das technische System aus Komponenten zusammengesetzt ist, eine elektronische Bibliothek (5) mit ausführbaren Simulatoren von Komponententypen und eine rechnerverfügbare Verbindungsliste (8) vorgegeben werden, wobei die Einstellvariable sich auf eine Komponente des technischen Systems bezieht und der Komponententyp dieser Komponente die Mittel (3) zum Erzeugen der Abfrage (11) umfaßt, wobei die Verbindungsliste (8) festlegt, von welchem Komponententyp jede Komponente des technischen Systems ist und welche Komponente mit welcher anderen Komponente verbunden ist, und der Simulator (1) des technischen Systems unter Verwendung der Bibliothek (5) und der Verbindungsliste (8) erzeugt wird.
8. Vorrichtung zum automatischen Testen eines technischen Systems, wobei
- das Verhalten des technischen Systems von mindestens einer zeitlich veränderlichen Einstellvariablen abhängt,
- die Vorrichtung einen Simulator (1) und eine Testvorrichtung (2) umfaßt, der Simulator (1) auf einer Datenverarbeitungsanlage ausführbar ist und so ausgestaltet ist, dass er bei seiner Ausführung das Verhalten des technischen Systems nachbildet und beim Nachbilden nacheinander mehrere Zustände durchläuft,
- die Testvorrichtung (2) durch eine bidirektionale Informationsweiterleitungs-Schnittstelle (20) mit dem Simulator (1) verbunden ist, die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, den Simulator (1) auf der Datenverarbeitungsanlage mindestens einmal auszuführen,
- die Testvorrichtung (2) dazu ausgestaltet ist, mindestens einmal einen Wert (12, 12' ) für die Einstellvariable zu bestimmen, die Vorrichtung zum Übermitteln des von der Testvorrichtung (2) bestimmten Wertes (12, 12') an den Simulator (1) ausgestaltet ist,
- der Simulator (1) dazu ausgestaltet ist, den mindestens einen übermittelten Wert (12, 12') beim Nachbilden des technischen Systems zu verwenden und
- die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, mindestens einmal eine Information (13) über einen Zustand, den der Simulator (1) nach der Übermittlung des Werts (12, 12') für die Einstellvariable erreicht, vom Simulator (1) an die Testvorrichtung (2) zu übermitteln dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (1) Mittel (3) zum automatischen Erzeugen einer rechnerverfügbaren Abfrage (11) nach einem Wert für die Einstellvariable umfaßt, die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, während der Ausführung des Simulators (1) mindestens einmal die Abfrage (11) zu erzeugen und an die Testvorrichtung (2) zu übermitteln, und die Testvorrichtung (2) dazu ausgestaltet ist, den Wert (12, 12') für die Einstellvariable als Reaktion auf die Übermittlung der Abfrage (11) zu bestimmen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das technische System aus Komponenten zusammengesetzt ist, die Vorrichtung eine elektronische Bibliothek (5) mit ausführbaren Simulatoren von Komponententypen und eine rechnerverfügbare Verbindungsliste (8) umfaßt, wobei
- die Einstellvariable sich auf eine Komponente des technischen Systems bezieht und der Komponententyp dieser Komponente die Mittel (3) zum Erzeugen der Abfrage (11) umfaßt und
- die Verbindungsliste (8) festlegt, von welchem Komponententyp jede Komponente des technischen Systems ist und welche Komponente mit welcher anderen Komponente verbunden ist, und die Vorrichtung Mittel (4) zum Erzeugen des Simulators (1) des technischen Systems unter Verwendung der Bibliothek (5) und der Verbindungsliste (8) umfaßt.
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