DE102023203169A1

DE102023203169A1 - Method for operating a system with a digital twin

Info

Publication number: DE102023203169A1
Application number: DE102023203169.8A
Authority: DE
Inventors: David Claus; Joao Pedro Duarte Da Silva; Markus Kubacki; Alexandre Orth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2023-04-05
Filing date: 2023-04-05
Publication date: 2024-10-10
Also published as: CN121285782A; WO2024208494A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Systems (100), z.B. eines Unterwasser-Systems, umfassend: Bereitstellen von Werten einer oder mehrerer Betriebsgrößen (220) des Systems von dem System, insbesondere von einem oder mehreren Sensoren (130) des Systems, Bereitstellen von Werten einer oder mehrerer Ansteuergrößen (230) für das System, die im Rahmen einer Steuerung oder Regelung, basierend auf den Werten der einen oder der zumindest einen der mehreren Betriebsgrößen (220), bestimmt worden sind, Bestimmen, basierend auf den Werten der einen oder zumindest einer der mehreren Betriebsgrößen (220), und den Werten des einem oder zumindest einer der mehreren Ansteuergrößen (230), mittels eines Modells (242) des Systems, insbesondere eines integrierten Modells, von Werten einer oder mehrerer Überwachungsgrößen (250) des Systems, wobei die eine oder die mehreren Überwachungsgrößen (250) des Systems der einen oderr jeweils einer der mehreren Betriebsgrößen (220) des Systems entsprechen, bei Bedarf, Bereitstellen der Werte der einen oder zumindest einer der mehreren Überwachungsgrößen (250), zur Verwendung bei der Steuerung oder Regelung, anstelle der Werte der entsprechenden jeweiligen Betriebsgröße (220), um die Werte der einen oder der mehreren Ansteuergrößen (230) an das System (100), insbesondere einen Antrieb des Systems, auszugeben.The invention relates to methods for operating a system (100), e.g. an underwater system, comprising: providing values of one or more operating variables (220) of the system from the system, in particular from one or more sensors (130) of the system, providing values of one or more control variables (230) for the system, which have been determined as part of a control or regulation based on the values of the one or at least one of the several operating variables (220), determining, based on the values of the one or at least one of the several operating variables (220) and the values of the one or at least one of the several control variables (230), by means of a model (242) of the system, in particular an integrated model, values of one or more monitoring variables (250) of the system, wherein the one or more monitoring variables (250) of the system correspond to one or each of the several operating variables (220) of the system, if required, providing the values of the one or at least one of the several monitoring variables (250), for use in the control or regulation, instead of the values of the corresponding respective operating variable (220), in order to output the values of the one or more control variables (230) to the system (100), in particular a drive of the system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Systems, insbesondere eines elektrohydrostatischen Aktuators, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung, sowie ein solches System.The present invention relates to a method for operating a system, in particular an electrohydrostatic actuator, a computing unit and a computer program for carrying out the method, as well as such a system.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In vielen Bereichen können Systeme wie elektrohydrostatische Aktuator eingesetzt werden. Ein Anwendungsfall ist z.B. die Verwendung eines elektrohydrostatische Aktuators unter Wasser, z.B. um Ventile an Pipelines oder dergleichen zu betätigen. In diesem, aber auch anderen Anwendungsfällen ist eine möglichst hohe Verfügbarkeit des Systems wünschenswert.Systems such as electrohydrostatic actuators can be used in many areas. One application is, for example, the use of an electrohydrostatic actuator under water, e.g. to operate valves on pipelines or the like. In this and other applications, the highest possible availability of the system is desirable.

Offenbarung der Erfindungdisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Systems, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung, sowie ein solches System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for operating a system, a computing unit and a computer program for carrying it out, as well as such a system with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.

Die Erfindung beschäftigt sich mit Systemen, bei denen Betriebsgrößen bzw. deren Werte erfasst werden, z.B. mittels Sensoren, um dann basierend darauf Ansteuergrößen bzw. Werte hierfür zu bestimmen, mittels welchen das System dann angesteuert wird. Dies kann z.B. im Rahmen einer Steuerung- oder Regelung erfolgen. In diesem Sinne können die erfassten Werte der Betriebsgrößen Istwerte sein, die Werte der Ansteuergrößen dann Stellwerte von Stellgrößen. Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist ein System, das einen elektrohydrostatischen Aktuator aufweist oder als solcher ausgebildet ist. Ebenso kommen aber andere Steuerungssysteme als Systeme in Betracht, z.B. elektrische Aktuatoren oder allgemein elektrohydraulische Aktuatoren; unter einem Steuerungssystem ist dabei ein System oder eine Vorrichtung zu verstehen, mittels welcher bestimmte Funktionen gesteuert werden können, z.B. Ventile geöffnet und geschlossen werden können. Im Falle eines elektrohydrostatischen Aktuators z.B. kann der Aktuator das Ventil betätigen. Anstelle eines Ventils können mittels des Systems auch andere Vorrichtungen betätigt werden.The invention relates to systems in which operating variables or their values are recorded, e.g. by means of sensors, in order to then determine control variables or values for them based on these, by means of which the system is then controlled. This can be done, for example, within the framework of a control or regulation system. In this sense, the recorded values of the operating variables can be actual values, and the values of the control variables can then be control values of control variables. A preferred application example is a system that has an electrohydrostatic actuator or is designed as such. However, other control systems can also be considered as systems, e.g. electrical actuators or generally electrohydraulic actuators; a control system is understood to be a system or device by means of which certain functions can be controlled, e.g. valves can be opened and closed. In the case of an electrohydrostatic actuator, for example, the actuator can actuate the valve. Instead of a valve, other devices can also be actuated by means of the system.

Der erwähnte elektrohydrostatische Aktuator kann z.B. eine Recheneinheit zur Steuerung- oder Regelung (Steuer- oder Regeleinheit) umfassen, einen elektrischen Antrieb (z.B. Elektromotor), einen Hydraulikkreis mit Stellventilen, den eigentlichen Aktuator sowie ggf. Sicherheitsfedern oder dergleichen. Der Aktuator kann dann an das eigentliche zu betätigende Ventil gekoppelt werden, z.B. durch eine geeignete Schnittstelle. Zudem sind dann typischerweise mehrere Sensoren vorhanden, um verschiedene Betriebsgrößen zu messen, also Werte der Betriebsgrößen zu erfassen. Als solche Betriebsgrößen kommen z.B. eine Position des Aktuators sowie einer oder mehrere Drücke in dem System in Betracht, d.h. es können z.B. ein Positionssensor (oder Winkelsensor, je nach Art des Aktuators) sowie Drucksensoren vorgesehen sein.The electrohydrostatic actuator mentioned can, for example, comprise a processing unit for control or regulation (control or regulation unit), an electric drive (e.g. electric motor), a hydraulic circuit with control valves, the actual actuator and, if necessary, safety springs or the like. The actuator can then be coupled to the actual valve to be actuated, e.g. via a suitable interface. In addition, several sensors are then typically present to measure various operating variables, i.e. to record values of the operating variables. Such operating variables can be, for example, a position of the actuator and one or more pressures in the system, i.e. a position sensor (or angle sensor, depending on the type of actuator) and pressure sensors can be provided.

Basierend auf den Werten der Betriebsgrößen können dann Werte für die Ansteuergrößen bestimmt werden. Als Ansteuergrößen kommen dann z.B. eine Geschwindigkeit des elektrischen Antriebs, sowie eine Stellung eines oder mehrerer Steuerventile (oder Stellventile) in Betracht. Insoweit kann es sich um eine übliche Steuerung oder Regelung des Aktuators handeln.Based on the values of the operating variables, values for the control variables can then be determined. Control variables can then include, for example, the speed of the electric drive and the position of one or more control valves (or adjusting valves). In this respect, it can be a conventional control or regulation of the actuator.

Insbesondere komplexe und kompakte Systeme oder Steuerungssysteme erfordern häufig ein hohes Maß an Integration, Zuverlässigkeit und Sicherheit. Dies gilt insbesondere dann, wenn sie an abgelegenen und unzugänglichen Orten eingesetzt werden, wie z.B. im Meer oder allgemein unter Wasser. Um all diese Faktoren zu erreichen, kann vorgesehen sein, Redundanz in Steuerungen, Sensorsystemen und Aktoren des Systems zu implementieren.In particular, complex and compact systems or control systems often require a high level of integration, reliability and safety. This is especially true when they are used in remote and inaccessible locations, such as in the sea or underwater in general. To achieve all these factors, it may be planned to implement redundancy in the system's controllers, sensor systems and actuators.

Eine physikalische Redundanz führt zu einer höheren Komplexität des Systems, zu größerem Platzbedarf und zu höheren Kosten, insbesondere wenn teure Materialien wie Edelstahl verwendet werden müssen, um empfindliche Hardware vor Umwelteinflüssen zu schützen. In der Unterwasserverarbeitungs- und Unterwasserproduktionsindustrie ist es beispielsweise üblich, Steuereinheiten oder Steuerplatinen, Sensoren und Antriebe redundant auszuführen, um einen zuverlässigen Betrieb über eine geplante Lebensdauer von z.B. mindestens 25 Jahren in extrem tiefen Gewässern zu gewährleisten.Physical redundancy leads to increased system complexity, larger space requirements and higher costs, especially when expensive materials such as stainless steel have to be used to protect sensitive hardware from environmental influences. In the subsea processing and subsea production industries, for example, it is common practice to make control units or control boards, sensors and drives redundant to ensure reliable operation over a planned lifetime of, for example, at least 25 years in extremely deep waters.

Die oftmals geforderte Größenbeschränkung grenzt bei solch komplexen Systemen jedoch die Möglichkeiten der Redundanz von Komponenten ein und erfordert daher alternative Strategien zur Erhöhung der Systemzuverlässigkeit, wenn dies erforderlich ist.However, the often required size constraints in such complex systems limit the possibilities for component redundancy and therefore require alternative strategies to increase system reliability when necessary.

Vor diesem Hintergrund wird die Verwendung eines sog. digitalen Zwillings zu Zwecken der Redundanz vorgeschlagen. Bei diesem digitalen Zwilling handelt es sich um ein realitätsgetreues Modell oder Simulationsmodell, das insbesondere so konzipiert ist, dass es in der Recheneinheit bzw. Steuer- oder Regeleinheit (auch als Antriebssteuerung bezeichnet) läuft, also dort integriert bzw. implementiert ist. Denkbar ist auch, dass Modell zwar in einer anderen, d.h. von der Steuer- oder Regeleinheit verschiedenen, Recheneinheit integriert oder vorgesehen ist, wobei diese andere Recheneinheit dann aber lokal bei der Steuer- oder Regeleinheit vorgesehen ist, also z.B. in einem gemeinsamen Gehäuse oder dergleichen. Dies kann dann zweckmäßig sein, wenn die Rechenkapazität einer üblichen Steuer- oder Regeleinheit nicht ausreicht.Against this background, the use of a so-called digital twin is proposed for redundancy purposes. This digital twin is a realistic model or simulation model that is designed in such a way that it runs in the computing unit or control or regulating unit (also known as drive control), i.e. is integrated or implemented there. It is also conceivable that the model is integrated or provided in a different computing unit, ie one that is different from the control or regulating unit, but that this other computing unit is then provided locally in the control or regulating unit, eg in a common housing or the like. This can be useful if the computing capacity of a conventional control or regulating unit is not sufficient.

Ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Systems wie z.B. des vorstehend erläuterten elektrohydrostatischen Aktuators kann also insbesondere in einer Recheneinheit bzw. Steuer- oder Regeleinheit oder einer von der Steuer- oder Regeleinheit verschiedenen Recheneinheit ausgeführt werden und umfasst folgende Schritte.A corresponding method for operating a system such as the electrohydrostatic actuator explained above can therefore be carried out in particular in a computing unit or control or regulating unit or a computing unit different from the control or regulating unit and comprises the following steps.

Es werden Werte einer oder mehrerer Betriebsgrößen des Systems von dem System, insbesondere von einem oder mehreren Sensoren des System, bereitgestellt oder erhalten, z.B. in der ausführenden Recheneinheit. Bei diesen Werten kann es sich um Messwerte der Sensoren handeln. Im Rahmen einer Steuerung oder Regelung werden, basierend auf den Werten der einen oder zumindest eine der mehreren Betriebsgrößen, Werte einer oder mehrerer Ansteuergrößen für das System bestimmt, die ebenfalls bereitgestellt werden. Die Werte der einen oder der mehreren Ansteuergrößen können an das System, insbesondere einen Antrieb des Systems, ausgegeben werden. Insoweit kann es sich um eine übliche Steuerung oder Regelung handeln.Values of one or more operating variables of the system are provided or received by the system, in particular by one or more sensors of the system, e.g. in the executing processing unit. These values can be measured values from the sensors. As part of a control or regulation, based on the values of the one or at least one of the several operating variables, values of one or more control variables for the system are determined, which are also provided. The values of the one or more control variables can be output to the system, in particular a drive of the system. In this respect, it can be a conventional control or regulation.

Zudem werden, basierend auf den Werten der einen oder zumindest einer der mehreren Betriebsgrößen, und der Werte des einem oder zumindest einer der mehreren Ansteuergrößen, mittels eines Modells des Systems (also z.B. dem sog. digitalen Zwilling), Werte einer oder mehrerer Überwachungsgrößen des Systems bestimmt, und zwar insbesondere geschätzt. Die eine oder die mehreren Überwachungsgrößen des Systems entsprechen dabei der einen oder jeweils einer der mehreren Betriebsgrößen des Systems. Mit anderen Worten können also mittels des Modells des Systems auf digitale Weise Vergleichswerte zu den Messwerten der Sensoren bestimmt werden.In addition, based on the values of the one or at least one of the several operating variables and the values of the one or at least one of the several control variables, values of one or more monitoring variables of the system are determined, in particular estimated, using a model of the system (e.g. the so-called digital twin). The one or more monitoring variables of the system correspond to the one or each of the several operating variables of the system. In other words, comparison values for the measured values of the sensors can be determined digitally using the model of the system.

Bei Bedarf können dann die Werte der einen oder zumindest einer der mehreren Überwachungsgrößen, bei der Steuerung oder Regelung, anstelle der Werte der entsprechenden jeweiligen Betriebsgröße verwendet werden. Mögliche und bevorzugte Kriterien, ob und wann die Werte der Überwachungsgrößen anstelle der Werte der Betriebsgrößen verwendet werden, sollen später näher erläutert werden. Ein einfaches Beispiel wäre ein erkannter Defekt eines Sensors.If necessary, the values of one or at least one of the several monitoring variables can be used in the control or regulation instead of the values of the corresponding respective operating variable. Possible and preferred criteria as to whether and when the values of the monitoring variables are used instead of the values of the operating variables will be explained in more detail later. A simple example would be a detected defect in a sensor.

Auf diese Weise kann das System nicht nur überwacht werden, sondern es wird zudem auch eine digitale Redundanz für z.B. die im System vorhandenen Sensoren geschaffen, sodass zumindest einer von mehreren Sensoren durch das Modell bzw. die digital mittels des Modells ermittelten Werte bei Bedarf ersetzt werden kann. Damit kann die Zuverlässigkeit bzw. die Verfügbarkeit des Systems ohne Hinzufügen neuer Komponenten erhöht werden.In this way, the system can not only be monitored, but digital redundancy is also created for the sensors present in the system, for example, so that at least one of several sensors can be replaced by the model or the values digitally determined using the model if necessary. This increases the reliability and availability of the system without adding new components.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die erläuterten Schritte den generellen Betrieb des Systems beschreiben, d.h. diese Schritte werden wiederholt über einen längeren Zeitraum durchgeführt. Es versteht sich, dass damit z.B. zunächst die Werte der Überwachungsgrößen nicht bei der Steuerung oder Regelung verwendet werden, jedoch basierend auf dabei erhaltenen Ansteuergrößen bzw. deren Werten laufend bestimmt werden. Später können dann Werte einer oder ggf. mehrerer Überwachungsgrößen anstelle entsprechender Betriebsgrößen bei der Steuerung bzw. Regelung verwendet werden. Die dann ersetzten Betriebsgrößen können, müssen aber nicht, bei der weiteren Bestimmung der Überwachungsgrößen berücksichtigt werden. Wenn z.B. ein Defekt eines Sensors erkannt wurde, kann vorgesehen sein, dass die Werte der betreffenden Betriebsgröße nicht weiter verwendet werden, vielmehr können z.B. die Werte der betreffenden Überwachungsgrößen zusammen mit den Werten weiterer Betriebsgrößen verwendet werden, um mittels des Modells die Werte aller Überwachungsgrößen zu bestimmen. In diesem Sinne werden die Werte Überwachungsgröße nicht nur bei der Steuerung oder Regelung, sondern auch beim Bestimmen der Werte der Überwachungsgrößen, anstelle der Werte der entsprechenden jeweiligen Betriebsgröße verwendet.At this point, it should be mentioned that the steps explained describe the general operation of the system, i.e. these steps are carried out repeatedly over a longer period of time. It goes without saying that, for example, the values of the monitoring variables are not initially used in the control or regulation, but are continuously determined based on the control variables or their values obtained in the process. Later, values of one or possibly several monitoring variables can then be used instead of corresponding operating variables in the control or regulation. The operating variables then replaced can, but do not have to, be taken into account in the further determination of the monitoring variables. If, for example, a defect in a sensor has been detected, it can be provided that the values of the operating variable in question are no longer used; instead, the values of the monitoring variables in question can be used together with the values of other operating variables, for example, to determine the values of all monitoring variables using the model. In this sense, the monitoring variable values are not only used in the control or regulation, but also when determining the values of the monitoring variables, instead of the values of the corresponding respective operating variable.

Das Modell oder Simulationsmodell des Systems kann auf verschiedene Arten gestaltet oder realisiert werden. So kann z.B. ein rein physikalisch motiviertes Modell verwendet werden, bei dem die Zusammenhänge des Systems z.B. durch Differentialgleichungen abgebildet werden. Hier wird dann auch von einem sog. „First Principles Model“ gesprochen. Ebenso kann das System über ein rein datenbasiertes oder datengetriebenes Modell abgebildet werden. Hier kann z.B. eine sog. künstliche Intelligenz wie ein neuronales Netz in Betracht kommen, das die Funktion des Systems nachbildet. Ein solches datenbasiertes Modell ist dann in der Regel vorab zu trainieren, also z.B. anhand bekannter Werte von Betriebs- und Ansteuergrößen (sog. Trainingsdaten). Ein solches Modell kann auch als Maschinenlern-Modell bezeichnet werden. Ebenso kann aber eine Kombination aus beiden Arten von Modellen, d.h. physikalisch motivierten und datenbasierten Modellen, verwendet werden. So könne z.B. manche Aspekte über Differentialgleichungen abgebildet werden, zusätzliche Aspekte, die z.B. schwierig über Gleichungen abzubilden sind, hingegen über einen datenbasierten Modellanteil. Hier kommen z.B. Reibungskräfte oder dergleichen in Betracht.The model or simulation model of the system can be designed or implemented in various ways. For example, a purely physically motivated model can be used in which the relationships of the system are represented, for example, by differential equations. This is also referred to as a so-called "first principles model". The system can also be represented using a purely data-based or data-driven model. For example, a so-called artificial intelligence such as a neural network that simulates the function of the system can be considered here. Such a data-based model must then usually be trained in advance, for example using known values of operating and control variables (so-called training data). Such a model can also be referred to as a machine learning model. However, a combination of both types of models, i.e. physically motivated and data-based models, can also be used. For example, Some aspects are represented by differential equations, while additional aspects that are difficult to represent using equations are represented by a data-based model component. Frictional forces or similar are examples of this.

In einer Ausführungsform wird, basierend auf den Werten der einen oder der zumindest einen der mehreren Betriebsgrößen und/oder basierend auf den Werten der einen oder der zumindest einen der mehreren Ansteuergrößen, das Modell aktualisiert (bzw. upgedatet). Hierbei kann auch von einem Lernen oder Anpassen des Modells gesprochen werden. Hierzu können z.B. Zustandsgrößen (oder Zustandsparameter) des Systems, wie z.B. eine Effizienz des Systems, sowie eine oder mehrere Reibungsfaktoren des Systems, immer wieder geschätzt (bzw. bestimmt) werden, um damit bei Bedarf das Modell des Systems zu aktualisieren. So kann z.B. ein über die Zeit immer größer werdender Wert einer Ansteuergröße bei gleichbleibendem Wert der Betriebsgröße darauf hindeuten, dass eine Reibung zugenommen hat. Dies stellt an sich keine Fehlfunktion des Systems dar, sondern lediglich eine Alterung. Diese sollte jedoch im Modell auch nachgebildet werden, um möglichst genaue Werte der Überwachungsgrößen währenden der gesamten Einsatzdauer zu erhalten. Es kommen aber auch eine oder mehrere Indikatoren von Verschleiß oder Alterungsprozessen oder andere Informationen in Betracht. Dabei müssen die Zustandsgrößen nicht notwendigerweise das System selbst beschreiben, sondern können z.B. auch die mittels des Systems zu betätigende Vorrichtung, also z.B. das erwähnte Ventil, beschreiben. Auch Änderungen der mittels des Systems zu betätigende Vorrichtung haben Auswirkung auf das System selbst.In one embodiment, the model is updated based on the values of the one or at least one of the several operating variables and/or based on the values of the one or at least one of the several control variables. This can also be referred to as learning or adapting the model. For this purpose, for example, state variables (or state parameters) of the system, such as an efficiency of the system, as well as one or more friction factors of the system, can be estimated (or determined) again and again in order to update the model of the system if necessary. For example, a value of a control variable that increases over time while the value of the operating variable remains the same can indicate that friction has increased. This does not in itself represent a malfunction of the system, but merely aging. However, this should also be simulated in the model in order to obtain the most accurate values of the monitoring variables over the entire period of use. However, one or more indicators of wear or aging processes or other information can also be considered. The state variables do not necessarily have to describe the system itself, but can also describe the device to be operated by the system, such as the valve mentioned. Changes to the device to be operated by the system also have an effect on the system itself.

In einer Ausführungsform können auch Informationen zu solchen Größen der mittels des Systems zu betätigende Vorrichtung bestimmt und ausgegeben werden. Damit kann die zu betätigende Vorrichtung z.B. weiterentwickelt oder gewartet werden.In one embodiment, information on such variables of the device to be operated by means of the system can also be determined and output. This allows the device to be operated to be further developed or maintained, for example.

In einer Ausführungsform wird zudem bestimmt, ob eine Fehlfunktion des Systems vorliegt oder zu erwarten ist, und zwar basierend auf den Werten z.B. zumindest einer der folgenden Größen: der einen oder der zumindest einen der mehreren Überwachungsgrößen, der einen oder der zumindest einen der mehreren Betriebsgrößen, und der einen oder der zumindest einen der mehreren Ansteuergrößen. So kann z.B. laufend ein Vergleich zwischen den Werten einer Betriebsgröße und der entsprechenden Überwachungsgröße vorgenommen werden. Wenn eine Abweichung zwischen diesen Werten größer als ein vorgegebener Schwellwert ist oder zu erwarten ist, kann von einer Fehlfunktion ausgegangen werden. Ein defekter Sensor würde z.B. dauerhaft einen Wert von Null liefern, was zu einer Abweichung führen wird. Aber auch ein dauerhafter Offset könnte auf eine Fehlfunktion hindeuten. Wenn ein Sensor plötzlich ausfällt, wird die Fehlfunktion direkt erkannt werden können, wenn hingegen eine Abweichung mit der Zeit immer größer wird, kann z.B. davon ausgegangen werden, dass ein Ausfall des Sensors zu erwarten ist.In one embodiment, it is also determined whether a malfunction of the system is present or is to be expected, based on the values of, for example, at least one of the following variables: the one or at least one of the several monitoring variables, the one or at least one of the several operating variables, and the one or at least one of the several control variables. For example, a comparison can be made continuously between the values of an operating variable and the corresponding monitoring variable. If a deviation between these values is greater than a predetermined threshold value or is to be expected, a malfunction can be assumed. A defective sensor, for example, would permanently deliver a value of zero, which would lead to a deviation. But a permanent offset could also indicate a malfunction. If a sensor suddenly fails, the malfunction can be recognized directly; if, on the other hand, a deviation becomes larger over time, it can be assumed, for example, that a failure of the sensor is to be expected.

Wenn eine Fehlfunktion des Systems vorliegt oder zu erwarten ist, kann bestimmt werden, dass die Werte der einen oder der zumindest einen der mehreren Überwachungsgrößen bei der Steuerung oder Regelung zu verwenden sind, und dann insbesondere auch verwendet werden, also anstelle der Werte der eigentlichen Betriebsgröße. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Fehlfunktion in einem Sensor liegt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass, wenn eine Fehlfunktion des Systems vorliegt oder zu erwarten ist, geprüft wird, ob die Werte der einen oder der zumindest einen der mehreren Überwachungsgrößen gemäß einem Prüfkriterium an das Steuer- oder Regelmodul bzw. der Steuerung oder Regelung zu übergeben sind. Wenn das Prüfkriterium erfüllt ist, wird bestimmt, die Werte der einen oder der zumindest einen der mehreren Überwachungsgrößen bei der Steuerung oder Regelung zu verwenden sind, und dann insbesondere auch verwendet werden, um die Dienstleistungen des Systems aufrecht zu halten, bis durch eine geplante Wartung repariert werden kann. If a malfunction of the system is present or is to be expected, it can be determined that the values of the one or at least one of the several monitoring variables are to be used in the control or regulation, and then in particular also used, i.e. instead of the values of the actual operating variable. This is particularly the case if the malfunction lies in a sensor. Alternatively, it can also be provided that if a malfunction of the system is present or is to be expected, it is checked whether the values of the one or at least one of the several monitoring variables are to be passed on to the control or regulation module or the control or regulation according to a test criterion. If the test criterion is met, it is determined that the values of the one or at least one of the several monitoring variables are to be used in the control or regulation, and then in particular also used to maintain the services of the system until repairs can be carried out through planned maintenance.

Mit dem Prüfkriterium kann z.B. abgeprüft oder entschieden werden, ob die Fehlfunktion in einem Sensor liegt, oder ggf. in einem Aktuator oder anderswo im System.The test criterion can be used, for example, to check or decide whether the malfunction is in a sensor, or possibly in an actuator or elsewhere in the system.

Die Verwendung eines äußerst zuverlässigen digitalen Zwillings (bzw. Modells) eines Systems erlaubt also eine Kombination aller verfügbaren Sensoren, um eine virtuelle Redundanz zu erzeugen, die dem System keinen zusätzlichen Bauraum und keine zusätzliche physische Komplexität abverlangt. Der digitale Zwilling kann so eingerichtet werden, dass er das Systemverhalten während des Einsatzes automatisch erlernen kann. Er kann das Verhalten der Komponenten überwachen, Fehlfunktionen erkennen oder vorhersagen und auch Systemfunktionen übernehmen, wenn eine Fehlfunktion von Komponenten auftritt. Damit können sowohl erschwingliche, d.h. kostengünstige, und gleichzeitig zuverlässige Systeme bereitgestellt werden.The use of a highly reliable digital twin (or model) of a system allows a combination of all available sensors to create virtual redundancy that does not require additional space or physical complexity for the system. The digital twin can be set up to automatically learn system behavior during use. It can monitor component behavior, detect or predict malfunctions, and also take over system functions if a component malfunctions. This makes it possible to provide systems that are both affordable, i.e. cost-effective, and reliable at the same time.

Im Bereich der erneuerbaren Energien und der CO₂-Abspeicherung in der Unterwasserindustrie werden beispielsweise kostengünstige Systeme bzw. Komponenten benötigt, die ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Kontrollierbarkeit bieten, da sie bis zu mehreren Kilometern unter dem Meeresspiegel und Hunderte von Kilometern von der Küste entfernt installiert sind. Aufgrund dieser extremen Anforderungen sollte ein dort verwendetes System selbst nach einer Fehlfunktion von Teilen des Systems noch mehrere Wochen oder Jahre lang Aufgaben erfüllen können, bevor es gewartet werden kann.In the field of renewable energies and _CO2 storage in the underwater industry, for example, cost-effective systems or components are required that offer a high degree of reliability and controllability, as they can be deployed up to several kilometers below sea level and hundreds of kilometers from the coast. Because of these extreme requirements, a system used there should be able to perform tasks for several weeks or years even after parts of the system have malfunctioned before it can be serviced.

Eine physische Redundanz kann vermieden und durch eine virtuelle Redundanz über einen digitalen Zwilling ersetzt werden, der z.B. bei einem relevanten Ereignis während des Einsatzes aktiviert werden kann, und das akkumulierte Wissen über das System vor dem Ausfall kann es einen Benutzer ermöglichen, das System auch nach dem Ausfall einer Komponente weiter zu betreiben. Dies führt zu einer Optimierung der Betriebskosten, da das System automatisch auf Fehlfunktionen reagieren und z.B. auch Informationen über die Dringlichkeit von Wartung und Reparatur geben kann.Physical redundancy can be avoided and replaced by virtual redundancy via a digital twin, which can be activated e.g. in case of a relevant event during deployment, and the accumulated knowledge about the system before failure can enable a user to continue operating the system even after a component fails. This leads to an optimization of operating costs, as the system can automatically react to malfunctions and e.g. also provide information about the urgency of maintenance and repair.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. eine Steuer- oder Regeleinheit eines elektrohydrostatischen Aktuators, oder auch eine separate Recheneinheit, die zur lokalen Verwendung mit einer solchen Steuer- oder Regeleinheit vorgesehen ist, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control or regulating unit of an electrohydrostatic actuator, or also a separate computing unit which is intended for local use with such a control or regulating unit, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Die Erfindung betrifft auch ein System mit einem oder mehreren Sensoren zum Erfassen von Werten einer oder mehrerer Betriebsgrößen des Systems, mit einem Antrieb, und mit einer erfindungsgemäßen Recheneinheit. Insbesondere kann das System einen elektrohydrostatischen Aktuator umfassen oder als solcher ausgebildet seien.The invention also relates to a system with one or more sensors for detecting values of one or more operating variables of the system, with a drive, and with a computing unit according to the invention. In particular, the system can comprise an electrohydrostatic actuator or be designed as such.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs, SD-Karte u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is also advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing control unit is also used for other tasks and is therefore already present. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical storage devices, such as hard disks, flash memories, EEPROMs, DVDs, SD cards, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically in the drawing using an embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.

Figurenbeschreibungcharacter description

1 shows schematically a system according to the invention in a preferred embodiment.
2 shows schematically a flow chart to illustrate a method according to the invention in a preferred embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes System 100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Beispielhaft handelt es sich bei dem System 100 um einen elektrohydrostatischen Aktuator, der hier schematisch mit einigen Komponenten angedeutet ist. Beispielhaft weist der elektrohydrostatische Aktuator eine als Steuer- oder Regeleinheit ausgebildete Recheneinheit 110, einen elektrischen Antrieb 120, einen Hydraulikkreis 122, umfassend Stell- oder Steuerventile (z.B. elektromagnetisch ansteuerbare Ventile), Sicherheitsfeder 124, ggf. inkl. Steuerung hierfür, den eigentlichen Aktuator 126 sowie eine mechanische Schnittstelle 128.In 1 a system 100 according to the invention is shown schematically in a preferred embodiment. For example, the system 100 is an electrohydrostatic actuator, which is indicated here schematically with some components. For example, the electrohydrostatic actuator has a computing unit 110 designed as a control or regulating unit, an electric drive 120, a hydraulic circuit 122, comprising control or control valves (e.g. electromagnetically controllable valves), safety spring 124, possibly including control for this, the actual actuator 126 and a mechanical interface 128.

Weiterhin weist der elektrohydrostatische Aktuator 100 Sensoren 130 auf, mittels welchen z.B. eine Position des Aktuators 126, sowie eine oder mehrere Drücke in dem Hydraulikkreis 122 erfasst bzw. gemessen werden können. Die Messwerte können an die Recheneinheit 110 übermittelt werden.Furthermore, the electrohydrostatic actuator 100 has sensors 130, by means of which, for example, a position of the actuator 126 and one or more pressures in the hydraulic circuit 122 can be detected or measured. The measured values can be transmitted to the computing unit 110.

Zudem ist ein Ventil 140 schematisch angedeutet, das mittels des elektrohydrostatischen Aktuators 100 betätigt werden soll. Hierzu kann der elektrohydrostatische Aktuator 100 über die mechanische Schnittstelle 128 an das Ventil 140 gekoppelt werden. Bei dem Ventil 140 kann es sich z.B. um ein Ventil in einer Pipeline, einem Rohr oder dergleichen handeln, das z.B. unter Wasser angeordnet ist und bei Bedarf betätigt werden können muss. Beispielhaft handelt es sich bei dem Ventil 140 um ein Rotationsventil, entsprechend kann der Aktuator 126 ebenfalls als Rotationsaktuator ausgebildet sein, oder auch als linearer Aktuator. Es sei erwähnt, dass das zu steuernde Ventil 140 von etwaigen, im System 100 integrierten Stell- oder Steuerventile als Teil der Hydraulik zu unterscheiden ist. Anstelle des Ventils 140 könnten auch andere Teile oder Komponenten mittels des Systems 100 gesteuert oder anderweitig betätigt werden. Weiterhin können ggf. Kommunikations- oder Datenleitungen vorgesehen sein, um Stellbefehle von extern an den elektrohydrostatischen Aktuator zu geben.In addition, a valve 140 is schematically indicated, which is to be actuated by means of the electrohydrostatic actuator 100. For this purpose, the electrohydrostatic actuator 100 can be coupled to the valve 140 via the mechanical interface 128. The valve 140 can be, for example, a valve in a pipeline, a pipe or the like, which is arranged underwater, for example, and must be able to be actuated when required. For example, the valve 140 is a rotary valve, and accordingly the actuator 126 can also be designed as a rotary actuator, or as a linear actuator. It should be mentioned that the valve 140 to be controlled must be distinguished from any control valves integrated in the system 100 as part of the hydraulics. Instead of the valve 140, other parts or components could also be used. components can be controlled or otherwise operated by means of the system 100. Furthermore, communication or data lines can be provided if necessary in order to give control commands from outside to the electrohydrostatic actuator.

In 2 ist schematisch ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierzu sind schematisch die Recheneinheit 110 sowie das System 100 aus 1 gezeigt, wobei das System 100 dann z.B. die in Figur gezeigten Komponenten mit Ausnahme der Recheneinheit 110 aufweisen kann.In 2 A flow chart is shown schematically to illustrate a method according to the invention in a preferred embodiment. For this purpose, the computing unit 110 and the system 100 from 1 shown, wherein the system 100 can then have, for example, the components shown in Figure with the exception of the computing unit 110.

In der Recheneinheit 110 sind beispielhaft ein Steuer- oder Regelmodul 200 sowie ein Redundanzmodul 240 gezeigt. Diese beiden Module führen verschiedene Aufgaben aus, wobei die Darstellung als getrennte Module hier nur beispielhaft ist und auch anders sei könnte; vielmehr kommt es nur darauf an, dass bestimmte Aufgaben generell, z.B. von der Recheneinheit 110, ausgeführt werden können, unabhängig von der konkreten Implementierung. Allgemein kann hierbei aber von einer „Embedded Controller Application Software“ gesprochen werden. Wie ebenfalls bereits erwähnt, könnte das Redundanzmodul 240 auch in einer anderen oder separaten Recheneinheit ausgeführt werden, wobei dann eine geeignete Datenkommunikation vorgesehen sein wird.In the computing unit 110, a control or regulating module 200 and a redundancy module 240 are shown as examples. These two modules carry out different tasks, whereby the representation as separate modules here is only an example and could also be different; rather, it only matters that certain tasks can generally be carried out, e.g. by the computing unit 110, regardless of the specific implementation. In general, however, this can be referred to as "embedded controller application software". As also already mentioned, the redundancy module 240 could also be implemented in another or separate computing unit, in which case suitable data communication would then be provided.

Beim Betrieb des System 100 können z.B. laufend Werte (Messwerte) von z.B. mehreren Betriebsgrößen 220 von dem System 100, hier dem elektrohydrostatischen Aktuator, erfasst werden; hierzu können die in 1 gezeigten Sensoren verwendet werden. Die Werte der Betriebsgrößen 220 werden in der Recheneinheit 110 erhalten; ggf. kann auch vorgesehen sein, dass die Recheneinheit die Sensoren zum Erfassen der Werte auf geeignete Weise ansteuert.During operation of the system 100, for example, values (measured values) of several operating variables 220 can be continuously recorded by the system 100, here the electrohydrostatic actuator; for this purpose, the 1 The values of the operating variables 220 are obtained in the computing unit 110; if necessary, it can also be provided that the computing unit controls the sensors in a suitable manner to record the values.

Die erfassten Werte der Betriebsgrößen 220 können dann, ggf. nach einer Verarbeitung und/oder Integration in einem Übertragungsmodul 210, an das Steuer- oder Regelmodel 200 übergeben werden. Dort werden im Rahmen einer Steuerung oder Regelung, basierend auf den Werten der Betriebsgrößen 220, Werten von z.B. mehreren Ansteuergrößen 230 für das System 100 bestimmt. Diese Werte werden, ggf. nach einer Verarbeitung und/oder Integration im Übertragungsmodul 210, an das System 100 ausgegeben, d.h. das System 100 wird entsprechend der Werte der Ansteuergrößen 230 angesteuert. Hierbei kann auch von Ansteuersignalen gesprochen werden, die an System 100 ausgegeben werden. Insbesondere können hierbei z.B. der in 1 gezeigte elektrische Antrieb sowie die Stellventile auf geeignete Weise angesteuert werden.The recorded values of the operating variables 220 can then, if necessary after processing and/or integration in a transmission module 210, be transferred to the control or regulation model 200. There, as part of a control or regulation, based on the values of the operating variables 220, values of, for example, several control variables 230 are determined for the system 100. These values are, if necessary after processing and/or integration in the transmission module 210, output to the system 100, ie the system 100 is controlled according to the values of the control variables 230. This can also be referred to as control signals that are output to the system 100. In particular, for example, the 1 The electric drive shown and the control valves are controlled in a suitable manner.

Dieser Ablauf einer Steuerung oder Regelung des Systems 100 kann einer üblichen Steuerung oder Regelung entsprechen, bei der z.B. das in 1 gezeigte Ventil 140 je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen wird, wozu der Aktuator 126 auf geeignete Weise bewegt werden muss.This process of controlling or regulating the system 100 may correspond to a conventional control or regulation, in which, for example, the 1 The valve 140 shown is opened or closed as required, for which purpose the actuator 126 must be moved in a suitable manner.

Zudem ist das erwähnte Redundanzmodul 240 vorgesehen, das einen digitalen Zwilling umfasst oder darstellt. Das Redundanzmodul 240 umfasst beispielhaft das Modell 242 des Systems 100, ein Schätzungsmodul 244 (um die Parameter oder Zustandsgrößen aus dem Modell 242 zu aktualisieren, z. B. Reibung, Wirkungsgrade, Widerstände), ein Fehlfunktionsmodul 246 sowie ein Entscheidungsmodul 248. Auch hier gilt, dass diese verschiedenen Module nicht notwendigerweise getrennt in der Software implementiert sein müssen, vielmehr kommt es auf deren Aufgaben bzw. Funktionen an.In addition, the aforementioned redundancy module 240 is provided, which comprises or represents a digital twin. The redundancy module 240 comprises, for example, the model 242 of the system 100, an estimation module 244 (to update the parameters or state variables from the model 242, e.g. friction, efficiencies, resistances), a malfunction module 246 and a decision module 248. Here, too, these different modules do not necessarily have to be implemented separately in the software; rather, it depends on their tasks or functions.

Bei dem Modell 242 kann es sich z.B. ein physikalisch motiviertes Modell, ein datenbasiertes Modell oder eine Kombination aus beidem handeln, wie vorstehend bereits erläutert. Mit dem Modell 242 wird das System 100, also hier der elektrohydrostatische Aktuator, abgebildet oder darstellt. Das Modell erhält dabei insbesondere die Betriebsgrößen 220 und die Ansteuergrößen 230 bzw. deren (aktuellen) Werte als Eingangswerte. Basierend darauf können mittels des Modells dann Werte von Überwachungsgrößen 250 bestimmt werden. Die Überwachungsgrößen 250 entsprechend insbesondere den Betriebsgrößen 220, werden jedoch nicht mittels Sensoren gemessen, sondern digital mittels des Modells bestimmt. So wie sich die realen Betriebsgrößen 220 durch Vorgabe von Werten der Ansteuergrößen 230 einstellen bzw. ergeben, können basierend auf den Werten der Ansteuergrößen 230 die Überwachungsgrößen 250 bzw. deren Werte mittels des Modells 242 bestimmt werden. Insofern sind die Werte der Betriebsgrößen 220 für das Bestimmen der Werte der Überwachungsgrößen nicht notwendig, können aber dennoch verwendet werden, um genauere Werte zu erhalten.The model 242 can be, for example, a physically motivated model, a data-based model, or a combination of both, as already explained above. The model 242 is used to map or represent the system 100, i.e. here the electrohydrostatic actuator. The model receives in particular the operating variables 220 and the control variables 230 or their (current) values as input values. Based on this, values of monitoring variables 250 can then be determined using the model. The monitoring variables 250, corresponding in particular to the operating variables 220, are not measured using sensors, but are determined digitally using the model. Just as the real operating variables 220 are set or result from specifying values of the control variables 230, the monitoring variables 250 or their values can be determined using the model 242 based on the values of the control variables 230. In this respect, the values of the operating variables 220 are not necessary for determining the values of the monitoring variables, but can still be used to obtain more accurate values.

In dem Modell 242 ist, wie erwähnt, das System 100 abgebildet. Dies umfasst insbesondere auch, dass dabei Zustandsgrößen (oder Zustandsparameter) wie Effizienzen oder Reibungsfaktoren in dem System abgebildet sind. Bei solchen Zustandsgrößen handelt es sich insbesondere um solche Größen, die sich über die Zeit, z.B. mit der Alterung des Systems ändern können. So kann z.B. die Effizienz mit der Zeit geringer werden oder eine Reibung kann höher werden, z.B. aufgrund von Abnutzung.As mentioned, the system 100 is depicted in the model 242. This includes, in particular, the depiction of state variables (or state parameters) such as efficiencies or friction factors in the system. Such state variables are, in particular, variables that can change over time, e.g. as the system ages. For example, efficiency can decrease over time or friction can increase, e.g. due to wear.

Das Schätzungsmodul 244 kann als Eingangswerte ebenfalls die Betriebsgrößen 220 und die Ansteuergrößen 230 bzw. deren (aktuellen) Werte erhalten. Außerdem können die Zustandsgrößen 250 bzw. deren aktuellen Werte bekannt sein. Basierend auf den Betriebsgrößen 220 und die Ansteuergrößen 230 bzw. deren Werten können die Zustandsgrößen 252 kann z.B. laufend neu bestimmt bzw. geschätzt werden; bei Bedarf, also wenn sich die Zustandsgrößen 252 z.B. um einen gewissen Wert geändert haben, kann das Modell 242 entsprechend aktualisiert werden. Damit bildet das Modell 242 immer möglichst genau den aktuellen Zustand des Systems ab, insbesondere inkl. etwaiger Alterung des Systems. So kann z.B. ein über die Zeit immer größer werdender Wert einer Ansteuergröße bei gleichbleibendem Wert der Betriebsgröße darauf hindeuten, dass eine Reibung zugenommen hat.The estimation module 244 can also use as input values the operating variables 220 and the control variables 230 or their (current) Values are obtained. In addition, the state variables 250 or their current values can be known. Based on the operating variables 220 and the control variables 230 or their values, the state variables 252 can be continuously re-determined or estimated; if necessary, i.e. if the state variables 252 have changed by a certain value, the model 242 can be updated accordingly. The model 242 therefore always represents the current state of the system as accurately as possible, in particular including any aging of the system. For example, a control variable value that increases over time while the operating variable value remains the same can indicate that friction has increased.

Das Fehlfunktionsmodul 246 erhalt als Eingangswerte z.B. die Werte der aktualisierten Modellvariablen bzw. Zustandsgrößen und/oder der Betriebsgrößen 220 und/oder der Ansteuergrößen 230, sowie z.B. auch der Zustandsgrößen 252. Basierend darauf kann dann bestimmt werden, ob eine Fehlfunktion vorliegt oder zumindest zu erwarten ist, also z.B. innerhalb einer gewissen Zeit in der Zukunft. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn eine mittels des Modells bestimmte Überwachungsgröße deutlich von den entsprechenden Betriebsgrößen abweicht oder ein solche Abweichung über die Zeit immer größer wird. Wenn dies der Fall ist, wird bestimmt, dass eine Fehlfunktion vorliegt oder zu erwarten ist.The malfunction module 246 receives as input values, for example, the values of the updated model variables or state variables and/or the operating variables 220 and/or the control variables 230, as well as, for example, the state variables 252. Based on this, it can then be determined whether a malfunction is present or at least to be expected, e.g. within a certain time in the future. This is the case, for example, if a monitoring variable determined using the model deviates significantly from the corresponding operating variables or if such a deviation becomes increasingly larger over time. If this is the case, it is determined that a malfunction is present or to be expected.

Das Entscheidungsmodul 248 erhält als Eingang die Feststellung, ob eine Fehlfunktion vorliegt oder erwartet wird. Basierend auf dieser Information kann dann bestimmt werden, ob im Steuer- oder Regelmodul 200 weiterhin die Werte der Betriebsgrößen verwendet werden oder ob ggf. bei einer Betriebsgröße die zu verwendenden Werte durch die Werte der entsprechenden Überwachungsgrößen - die digital mittels des Modells 242 bestimmt werden - ersetzt werden sollen. Falls ein Ersatz erfolgen soll, können im weiteren Verlauf die Werte der betreffenden Überwachungsgröße vom Redundanzmodul 240 an das Steuer- oder Regelmodul 200 übergeben werden, und das Steuer- oder Regelmodul 200 kann angewiesen werden, ab sofort die Werte der Überwachungsgröße anstelle der Betriebsgröße zu verwenden. Auf diese Weise ist der Betrieb des Systems 100 weiterhin mit akzeptabler Genauigkeit möglich, zumindest für eine gewisse Zeit. Ziel ist dabei insbesondere, die Haupt-Dienstleistungen des Systems zu einer minimal akzeptable Qualität fortzusetzen, bis eine Wartung möglich ist oder bis zum Ende der Lebensdauer des Systems, wenn ein sich z.B. dafür entscheidet. Diese Information kann z.B. über eine Kommunikationsschnittstelle (z.B. CAN oder Ethernet) mitgeteilt werden, und es kann dann entschieden werden, ob der Betrieb fortgesetzt oder ob ein Austausch der Geräte veranlasst werden soll. Das heißt, es werden zumindest die Fehler erkannt bzw. vorausgesetzt (wie bei einem „Condition Monitoring“), aber darüber hinaus wird der Betrieb des Systems, ggf. mit eingeschränkten Funktionalitäten, weiterhin ermöglichtThe decision module 248 receives as input the determination of whether a malfunction is present or expected. Based on this information, it can then be determined whether the values of the operating variables are to continue to be used in the control or regulating module 200 or whether, if necessary, for an operating variable, the values to be used should be replaced by the values of the corresponding monitoring variables - which are determined digitally using the model 242. If a replacement is to take place, the values of the relevant monitoring variable can subsequently be transferred from the redundancy module 240 to the control or regulating module 200, and the control or regulating module 200 can be instructed to use the values of the monitoring variable instead of the operating variable from now on. In this way, the operation of the system 100 is still possible with acceptable accuracy, at least for a certain time. The aim is in particular to continue the main services of the system at a minimum acceptable quality until maintenance is possible or until the end of the service life of the system, if a customer decides to do so, for example. This information can be communicated, for example, via a communication interface (e.g. CAN or Ethernet), and a decision can then be made as to whether operation should be continued or whether the devices should be replaced. This means that at least the errors are detected or assumed (as with "condition monitoring"), but beyond that the operation of the system is still possible, possibly with limited functionality.

Claims

Method for operating a system (100), comprising: Providing values of one or more operating variables (220) of the system from the system, in particular from one or more sensors (130) of the system, Providing values of one or more control variables (230) for the system, which have been determined as part of a control or regulation based on the values of the one or at least one of the several operating variables (220), Determining, based on the values of the one or at least one of the several operating variables (220) and the values of the one or at least one of the several control variables (230), by means of a model (242) of the system, in particular an integrated model, values of one or more monitoring variables (250) of the system, wherein the one or more monitoring variables (250) of the system correspond to one or each of the several operating variables (220) of the system, If required, providing the values of the one or at least one of the several monitoring variables (250) for use in the control or control, instead of the values of the corresponding respective operating variable (220), in order to output the values of the one or more control variables (230) to the system (100), in particular a drive of the system.

procedure according to claim 1 , wherein the model (242) is updated based on the values of the one or at least one of the plurality of operating variables (220) and/or based on the values of the one or at least one of the plurality of control variables (230).

procedure according to claim 2 , wherein the model (242) is updated by updating one or more state variables (252), wherein the one or more state variables in particular comprise at least one of the following variables: an efficiency of the system and/or of a device to be actuated by means of the system, one or more friction factors of the system and/or of the device to be actuated by means of the system, one or more indicators of wear or aging processes.

Method according to one of the preceding claims, wherein information about one or more of the variables of a device to be actuated by means of the system is determined and output, in particular one of the following variables: an efficiency of the device to be actuated by means of the system, one or more friction factors of the device to be actuated by means of the system, one or more indicators of wear or aging processes of the device to be actuated by means of the system.

Method according to one of the preceding claims, further comprising: Determining whether a malfunction of the system is present or is to be expected based on the values of at least one variable, preferably at least one of the following variables: - the one or at least one of the several monitoring variables (250), - one or more state variables, - the one or at least one of the several operating variables (220), and - the one or at least one of the several control variables (230); and Determining, if a malfunction of the system is present or is to be expected, that the values of the one or at least one of the several monitoring variables are to be used in the control or regulation, or Checking, if a malfunction of the system is present or is to be expected, whether the values of the one or at least one of the several monitoring variables are to be used in the control or regulation according to a test criterion, and Determining that the values of the one or at least one of the several monitoring variables are to be used in the control or regulation if the test criterion is met.

procedure according to claim 4 , wherein it is determined that a malfunction exists or is expected if a deviation between the values of the one or more monitoring variables (250) and the corresponding operating variable (220) is or is to be expected to be greater than a predetermined threshold value.

Method according to one of the preceding claims, wherein the system (100) comprises or is designed as an electrohydrostatic actuator, wherein the electrohydrostatic actuator comprises an electric drive (120), one or more control valves and an actuator (126), and/or wherein the system is an underwater system.

Method according to one of the preceding claims, wherein the one or more operating variables (220) of the system comprise one or more of the following operating variables: a position of the actuator, one or more pressures in the system.

Method according to one of the preceding claims, wherein the one or more control variables (230) for the system comprise one or more of the following control variables: a speed of the electric drive, and a position of one or more control valves.

Computing unit (110) comprising a processor configured to carry out the method according to any one of the preceding claims.

System (100), in particular subsea system, with one or more sensors (130) for detecting values of one or more operating variables (220) of the system, with a drive (120), and with a computing unit (110) according to claim 10

Computer program comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to claim 1 until 9 to execute.

Computer-readable data carrier on which the computer program is claim 12 is stored.