Advanced

A parametric approach to data cleaning of ion current measurements

Andréen Blomdell, Fredrik (2017) FMS820 20171
Mathematical Statistics
Abstract (Swedish)
In this thesis, a few possible methods to clean nuisance signals from ion current measurements are explored. Ion current measurements can be used to optimise a combustion engine, but interference from the ignition system coupled with clipping caused by limitations in the measurement equipment limit the amount of data that can be extracted. This thesis develops a model which is used for simulation of the ion current measurements, that is then used to construct an algorithm to remove the interference. The algorithm developed uses a parametric approach as the interference has a distinct structure that can be exploited. A corner stone of the developed algorithm is the HTLS-algorithm, which estimates frequency and damping coefficients of... (More)
In this thesis, a few possible methods to clean nuisance signals from ion current measurements are explored. Ion current measurements can be used to optimise a combustion engine, but interference from the ignition system coupled with clipping caused by limitations in the measurement equipment limit the amount of data that can be extracted. This thesis develops a model which is used for simulation of the ion current measurements, that is then used to construct an algorithm to remove the interference. The algorithm developed uses a parametric approach as the interference has a distinct structure that can be exploited. A corner stone of the developed algorithm is the HTLS-algorithm, which estimates frequency and damping coefficients of uniformly sampled data. The thesis implements a recursive HTLS to exploit the structure of the interference efficiently. This method performs well on simulated data, but testing on real data shows that it needs further refinement if it is to be used commercially. (Less)
Popular Abstract (Undetermined)
Vägtrafiken står för en betydande del av Sveriges utsläpp av växthusgaser och varje dag gör Sverige kollektivt motsvarande över 230 resor tur och retur till månen längs vägarna. En ökad efterfrågan på miljövänliga transportmedel har satt press på biltillverkare att ta fram bränslesnåla bilar. Det här exjobbet har tittat på ett sätt att öka mängden information som kan utläsas från förbränningsmotorer. Den här informationen kan sedan ligga till grund för en effektivare kontroll av motorerna.
Forskningsvärlden är överens; vi måste minska utsläppen av växthusgaser. En stor efterfrågan på bränslesnåla bilar har uppkommit som ett svar på stegrande bränslepriser och en ökad miljömedvetenhet. Biltillverkare lägger därför stora summor på att... (More)
Vägtrafiken står för en betydande del av Sveriges utsläpp av växthusgaser och varje dag gör Sverige kollektivt motsvarande över 230 resor tur och retur till månen längs vägarna. En ökad efterfrågan på miljövänliga transportmedel har satt press på biltillverkare att ta fram bränslesnåla bilar. Det här exjobbet har tittat på ett sätt att öka mängden information som kan utläsas från förbränningsmotorer. Den här informationen kan sedan ligga till grund för en effektivare kontroll av motorerna.
Forskningsvärlden är överens; vi måste minska utsläppen av växthusgaser. En stor efterfrågan på bränslesnåla bilar har uppkommit som ett svar på stegrande bränslepriser och en ökad miljömedvetenhet. Biltillverkare lägger därför stora summor på att utveckla motorer som drar mindre bränsle än sina föregångare. För att uppnå detta finns det i moderna bilar mycket avancerade system som ansvarar för att se till att bränslet används på ett effektivt sätt. För att dessa system ska kunna fatta korrekta beslut krävs det att de har tillgång till information om motorns status. Informationen mäts på olika sätt och detta arbete har tittat på en av metoderna. Informationen som kan utvinnas genom dessa mätningar har potential att kunna komma till stor användning. Problemet med dessa mätningarn är att de lider av störsignaler. Detta arbete har därför undersökt metoder för att ta bort dessa störsignaler.

Störsignalerna orsakar problem på två sätt, genom att data försvinner samt eftersom störsignalen är stark i förhållande till informationen. Att data försvinner går tyvärr inte att göra något åt, den är förlorad. Men eftersom störsignalen har en tydlig struktur, går det att utnyttja detta för att plocka fram informationen ur mätdatan. Situationen går att likna vid att viska i ett rum där radion skrålar sommardängan ”Despacito” för fullt, allt vi kan höra är den senaste hitmusiken, men inte viskningen. Men eftersom hitlåtarna är välkända, räcker det med att ta reda på vilken som spelas just nu för att kunna ta bort den ur mätningen vi gör i rummet.

Metoden som utvecklats har visat sig vara effektiv på så sätt att vi lyckas känna igen den metaforiska hitlåten. Det har dock visat sig att andra effekter tillkommer som inte tas i beaktning av metoden, vi kan till exempel tänka oss att rummet ekar. Viskningen är inte tillräckligt stark för att orsaka eko, men det är däremot musiken. När vi känt igen musiken kan vi därför plocka bort låten, men ekot är kvar i mätningen. Den riktiga mätdatan innehåller inga ekon på det sätt som beskrivs ovan, men det sker en förvrängning av störsignalen. Detta gör att metoden som utvecklats har problem med att utvinna all tillgänglig information.

Metoden som tagits fram fungerar bra på delar av mätsignalen och lyckas i dessa delar ta fram bra information. Problemet uppstår i de delar av signalen där störsignalen blivit skev. För att kunna vidareutveckla metoden krävs undersökningar av hur denna skevhet uppkommer och hur den påverkar signalen. Kunskapen om förvrängningen bör sedan kunna arbetas in i metoden för att kunna utvinna mer information ur mätsignalen och på så sätt bygga effektivare motorer. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Andréen Blomdell, Fredrik
supervisor
organization
course
FMS820 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Ion current measurements, Data cleaning, Coil ringing
language
English
id
8924594
date added to LUP
2017-09-04 12:07:03
date last changed
2017-09-04 13:36:42
@misc{8924594,
  abstract     = {In this thesis, a few possible methods to clean nuisance signals from ion current measurements are explored. Ion current measurements can be used to optimise a combustion engine, but interference from the ignition system coupled with clipping caused by limitations in the measurement equipment limit the amount of data that can be extracted. This thesis develops a model which is used for simulation of the ion current measurements, that is then used to construct an algorithm to remove the interference. The algorithm developed uses a parametric approach as the interference has a distinct structure that can be exploited. A corner stone of the developed algorithm is the HTLS-algorithm, which estimates frequency and damping coefficients of uniformly sampled data. The thesis implements a recursive HTLS to exploit the structure of the interference efficiently. This method performs well on simulated data, but testing on real data shows that it needs further refinement if it is to be used commercially.},
  author       = {Andréen Blomdell, Fredrik},
  keyword      = {Ion current measurements,Data cleaning,Coil ringing},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {A parametric approach to data cleaning of ion current measurements},
  year         = {2017},
}