AT517251A2 - Method for creating maps - Google Patents

Method for creating maps Download PDF

Info

Publication number
AT517251A2
AT517251A2 ATA50472/2015A AT504722015A AT517251A2 AT 517251 A2 AT517251 A2 AT 517251A2 AT 504722015 A AT504722015 A AT 504722015A AT 517251 A2 AT517251 A2 AT 517251A2
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
output
map
function
maps
quantities
Prior art date
Application number
ATA50472/2015A
Other languages
German (de)
Inventor
Nico Dipl Ing Didcock
Harald Dipl Ing Dr Altenstrasser
Nikolaus Dipl Ing Dr Keuth
Adnand Dipl Ing Dragoti
Stefan Dr Jakubek
Original Assignee
Avl List Gmbh
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 Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATA50472/2015A priority Critical patent/AT517251A2/en
Priority to PCT/EP2016/063276 priority patent/WO2016198588A1/en
Publication of AT517251A2 publication Critical patent/AT517251A2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422Selective use of one or more tables
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2432Methods of calibration
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/17Function evaluation by approximation methods, e.g. inter- or extrapolation, smoothing, least mean square method
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2477Methods of calibrating or learning characterised by the method used for learning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Um aus bekannten Daten ein glattes Kennfeld erstellen zu können, wobei bei der Kennfelderstellung auch vorgegebene Randbedingungen berücksichtigt werden sollen, ist vorgesehen, dass eine Zielfunktion (Z) definiert wird, in die ein Fehler (F) und ein Energiefunktional (ε) eingehen, wobei als Fehler (F) eine Funktion der Ausgangsgröße (ui) und der bekannten Ausgangsgrößen {u*in}i=1,…,q;n=1,…,N verwendet wird und als Energiefunktional (ε) eine Funktion verwendet wird, die Terme als Quadrate der k-ten Ableitungen der Ausgangsgrößen (ui) nach den Eingangsgrößen (x), mit k = floor(d / 2 + 1) , enthält und die Zielfunktion (Z) hinsichtlich der Ausgangsgröße (ui) und unter Berücksichtigung von Randbedingungen (h) optimiert wird.In order to be able to create a smooth characteristic map from known data, wherein predetermined boundary conditions are also to be taken into account in the mapping, it is provided that a target function (Z) is defined, into which an error (F) and an energy functional (ε) are received a function of the output quantity (ui) and of the known output quantities {u * in} i = 1,..., q; n = 1,..., N is used as the error (F) and a function is used as the energy functional (ε) which Terme as squares of the kth derivatives of the output quantities (ui) according to the input quantities (x), with k = floor (d / 2 + 1), and the objective function (Z) with respect to the output quantity (ui) and taking into account boundary conditions (h) is optimized.

Description

Verfahren zur Erstellung von KennfeldernMethod for creating maps

Die gegenständliche Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Erstellung von i Kennfeldern,The present invention describes a method for generating i maps,

wobei jedes Kennfeld ein d-dimensionales Kennfeld aus d Eingangsgrößen x=[x!.....xd]T und jeweils einer Ausgangsgröße u, ist und für jedes Kennfeld N Eingangsgrößen und die zugehörigen Ausgangsgrößen bekannt sind.wherein each characteristic map is a d-dimensional characteristic map of d input variables x = [x! ..... xd] T and in each case one output variable u, and N input variables and the associated output variables are known for each characteristic diagram.

Die Kalibrierung moderner Verbrennungsmotoren erfordert flexible Methoden zur Bedatung von Kennfeldern. Kennfelder sind bekanntermaßen d-dimensionale Wertetabellen, die den Zusammenhang und die gegenseitigen Abhängigen der d Dimensionen eines physikalischen Prozesses modellieren. Kennfelder werden dabei häufig aus vorhandenen Messwerten berechnet. Es ist auch bekannt, für die Kennfelderstellung auf Modelle des physikalischen Prozesses zurückzugreifen. Bei der Kennfelderstellung sind in der Regel auch bestimmte Randbedingungen für die d Dimensionen einzuhalten. Ebenso wird oftmals auch gefordert, dass die Kennfelder glatt sind, also keine Wertesprünge beinhalten. Daraus ergeben sich auch verschiedene Anwendungen solcher Kennfelder.The calibration of modern internal combustion engines requires flexible methods for the mapping of maps. Maps are known to be d-dimensional tables of values that model the relationship and interdependencies of the physical dimensions of a process. Maps are often calculated from existing measurements. It is also known to resort to models of the physical process for the mapping. When creating the characteristic map, certain boundary conditions for the d dimensions must be adhered to as a rule. Similarly, it is often required that the maps are smooth, so do not involve value jumps. This also results in different applications of such maps.

Oft werden mit Kennfeldern bestimmte Zustandsgrößen, wie z.B. Drehmoment und Drehzahl des Verbrennungsmotors, auf bestimmte Steuergrößen, wie z.B. eine Drosselklappenstellung oder eine Einstellung der Abgasrückführung, abgebildet, um bestimmte Zielvorgaben, wie z.B. eine Emissionsgröße (z.B. NOx) oder eine Verbrauchsgröße (z.B. Kraftstoffverbrauch), einzuhalten. Ein Kennfeld stellt dabei allgemein eine Steuergröße in Abhängigkeit von den n Zustandsgrößen dar, man spricht dann auch von einem n-dimensionalen Kennfeld. Die Bedatung erfolgt anhand von realen Messungen, beispielsweise durch Testläufe am Verbrennungsmotor auf einem Prüfstand, oderauch anhand eines Modells einer Zielvorgabe in Abhängigkeit von den Zustandsgrößen und der Stellgröße (z.B. NOx-Emission in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment bei verschiedenen Drosselklappenstellungen). Aufgrund des Aufwandes kann aber nicht das gesamte Kennfeld vermessen werden, sondern es werden einzelne Messungen vorgenommen und es werden aus den gewonnen Daten die Kennfelder erstellt. Das Problem der Bedatung solcher Kennfelder kann dann als Optimierungsproblem formuliert werden, bei dem eine Zielfunktion (für die Zielvorgaben) in Abhängigkeit der Zustandsgrößen und der Steuergrößen, und unter Berücksichtigung von Randbedingungen für die Zustandsgrößen und/oder Steuergrößen, für die verfügbaren Daten optimiert wird. Ein Problem einer solchen parametrischen Optimierung zur Kennfelderstellung liegt darin, dass die damit erstellten Kennfelder nicht glatt sind und daher in der Regel eine Nachbearbeitung (Glättung) der Kennfelder notwendig ist.Frequently, with maps, certain state quantities, e.g. Torque and speed of the internal combustion engine, to certain control variables, such as. a throttle position or exhaust gas recirculation adjustment, shown to meet certain targets, such as e.g. an emission quantity (e.g., NOx) or a consumption amount (e.g., fuel consumption). A map generally represents a control variable as a function of the n state variables, which is then also referred to as an n-dimensional map. The assessment is made on the basis of real measurements, for example by test runs on the internal combustion engine on a test bench, or also using a model of a target as a function of the state variables and the manipulated variable (for example NOx emission as a function of rotational speed and torque at different throttle positions). Due to the effort but not the entire map can be measured, but there are individual measurements made and it will be created from the data obtained the maps. The problem of the mapping of such maps can then be formulated as an optimization problem in which an objective function (for the targets) is optimized for the available data as a function of the state variables and the control variables, and taking into account boundary conditions for the state variables and / or control variables. A problem of such a parametric optimization for mapping is that the maps created with it are not smooth and therefore usually a post-processing (smoothing) of the maps is necessary.

Kennfelder werden aber auch verwendet, um die Abhängigkeiten von Modellgrößen eines Modells eines physikalischen Prozesses in Form von Wertetabellen zu beschreiben. Ein Mo- dell eines physikalischen Prozesses kann aus mehreren Teilmodellen (Teilkennfeldern) bestehen, wobei ein Teilkennfeld wiederum in beliebiger Weise von anderen Teilkennfeldern abhängig sein kann. Diese Abhängigkeiten sind dann in Form von Wertetabellen optimal an vorhandene Daten (wie z.B. Messwerte) anzupassen. Hierbei ist es offensichtlich, dass die einzelnen Teilkennfelder nicht unabhängig voneinander erstellt werden können. Dazu werden globale Lösungsstrategien benötigt, wobei es aus Sicht der Lösungseffizienz notwendig ist, dass die Anzahl der Parameter (Dimensionen) für jedes Teilkennfeld so gering wie möglich ist. Auch hierbei sind bestimmte Randbedingungen einzuhalten. Für technisch, physikalische Systeme bzw. Prozesse ist es bei der Kennfelderstellung wichtig, Randbedingungen berücksichtigen zu können, da physikalische Größen immer bestimmten Randbedingungen unterworfen sind. Beispielsweise kann ein Verbrennungsmotor nur bis zu einer bestimmten maximalen Drehzahl und bis zu einem maximalen Drehmoment betrieben werden. Kennfelder für solche technisch, physikalische Systeme bzw. Prozesse unterliegen auch meistens der Anforderung der Glattheit des erstellen Kennfeldes, da Wertesprünge im realen technischen, physikalischen System bzw. Prozess nicht Vorkommen. Abgesehen davon sind Wertesprünge in einer Steuergröße aus regelungstechnischer Sicht ebenfalls unerwünscht, da das zu einer unerwünschten Sprungantwort, bis hin zu einer Instabilität, des Systems oder Prozesses führen kann.Maps are also used to describe the dependencies of model sizes of a model of a physical process in the form of value tables. A model of a physical process can consist of several submodels (subcharacteristics), whereby a subcharacteristic field can in turn be dependent on other subcharacteristics in any way. These dependencies are then optimally adapted to existing data (such as measured values) in the form of value tables. Here it is obvious that the individual sub-maps can not be created independently. For this purpose, global solution strategies are needed, whereby from the viewpoint of the solution efficiency it is necessary that the number of parameters (dimensions) for each sub-map is as small as possible. Here, too, certain boundary conditions must be observed. For technical, physical systems or processes, it is important to be able to take boundary conditions into account in the mapping, since physical variables are always subjected to certain boundary conditions. For example, an internal combustion engine can only be operated up to a certain maximum speed and up to a maximum torque. Characteristic maps for such technical, physical systems or processes are also mostly subject to the requirement of the smoothness of the created characteristic field, since value jumps do not occur in the real technical, physical system or process. Apart from that, value jumps in a control variable from a control point of view are also undesirable because this can lead to an undesirable step response, to instability, of the system or process.

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem aus bekannten Daten ein glattes Kennfeld erstellt werden kann, wobei bei der Kennfelderstellung auch vorgegebene Randbedingungen berücksichtigt werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a method with which a smooth characteristic map can be created from known data, wherein predetermined boundary conditions can also be taken into account in the mapping.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Zielfunktion definiert wird, in die ein Fehler und ein Energiefunktional eingehen, wobei als Fehler eine Funktion der Ausgangsgröße Ui und der bekannten Ausgangsgrößen verwendet wird und als Energiefunktional eine Funktion verwendet wird, die Terme als Quadrate der k-ten Ableitungen der Ausgangsgrößen u, nach den Eingangsgrößen x, mit k = [d/2 + lJ , enthält und die Zielfunktion hinsichtlich der Ausgangsgrößen u, und unter Berücksichtigung von Randbedingungen optimiert wird.This object is achieved according to the invention by defining an objective function into which an error and an energy functional are received, a function of the output variable Ui and of the known output variables being used as the error, and a function is used as the energy functional, the terms being squares of the k -th derivatives of the output quantities u, according to the input variables x, with k = [d / 2 + lJ, contains and the objective function with respect to the output quantities u, and is optimized taking into account boundary conditions.

Die geforderte Glattheit der Kennfelder wird erfindungsgemäß mithilfe der Energiefunktionale modelliert. Zweidimensionale Kennfelder entsprechen dem physikalischen Vorbild einer Platte mit kleiner Auslenkung. An diese Platte werden Kräfte in Richtung der Daten angebracht, die Auslenkung der Platte wird durch die Steifigkeit der Platte gedämpft. Nach dem d’Alembertschen Prinzip minimiert die Platte (das Kennfeld) die Biegenergie. Für höher dimensionale Kennfelder muss lediglich das Energiefunktional an die höhere Dimension angepasst werden.The required smoothness of the maps is inventively modeled using the energy functional. Two-dimensional maps correspond to the physical model of a plate with a small deflection. Forces are applied to this plate in the direction of the data, the deflection of the plate is damped by the stiffness of the plate. According to d'Alembert's principle, the plate (the map) minimizes the bending energy. For higher dimensional maps, only the energy functional has to be adapted to the higher dimension.

Besonders einfach wird das Optimierungsproblem mit Methoden der Finiten Elemente gelöst, in dem die Ausgangsgrößen u, als LinearkombinationThe optimization problem is solved particularly easily with methods of the finite elements, in which the output quantities u, as a linear combination

von mit den Gewichtenfrom with the weights

gewichteten bekannten Basisfunktionenweighted known basis functions

angenä hert wird.nahä hert is.

Als Zielfunktion wird bevorzugtAs objective function is preferred

verwendet.used.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Optimierungsproblem der Form ηύηξ?(α,·Β+Ι.-1.τ)ξ,-ξμυ,In an advantageous embodiment, an optimization problem of the form ηύηξξ (α, · Β + Ι.-1.τ) ξ, -ξμυ,

/ζίχ.,ζϊ; (x.))<0 V j = \,...,M \ J ' J , mitRandbedingungen h(x, u(x)) gelöst wird, wobei U, einen Ausgangsgrößenvektor/ζίχ.,ζϊ; (x.)) <0 V j = \, ..., M \ J 'J, with boundary conditions h (x, u (x)), where U, an output vector

, By eine Energiematrix, By an energy matrix

und L eine Datenmatrixbe schreibt.and L writes a data matrix.

In einer alternativen Ausgestaltung kann unter gewissen Voraussetzungen ein Gleichungs- (a.-B + L-lI)ξ. = LU. £ = \£ £ f system' 1 > 1 1 nach den Gewichten ^ ί^ΐ’···’τ><Μ j aufgelöst werden, was eine besonders effiziente Lösungsmethode zu Erstellung der Kennfelder darstellt.In an alternative embodiment, under certain conditions, an equation (a.-B + L-lI) ξ. = LU. £ = \ £ £ f system '1> 1 1 according to the weights ^ ί ^ ΐ' ··· 'τ> <Μ j, which is a particularly efficient solution method for creating the maps.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigtThe subject invention will be explained in more detail below with reference to Figures 1 to 4, which show by way of example, schematically and not by way of limitation advantageous embodiments of the invention. It shows

Fig.1 das Ergebnis einer erfindungsgemäßen Kennfelderstellung in einem ersten Anwendungsfall,1 shows the result of a map according to the invention in a first application,

Fig.1 das Ergebnis einer erfindungsgemäßen Kennfelderstellung in einem zweiten Anwendungsfall,1 shows the result of a map according to the invention in a second application,

Fig.3 einen dritten Anwendungsfall und3 shows a third application and

Fig.4 das Ergebnis einer erfindungsgemäßen Kennfelderstellung für den dritten Anwendungsfall.4 shows the result of a characteristic diagram according to the invention for the third application.

Unter einem Kennfeld wird eine Wertetabelle verstanden, die einen d-dimensionalen Eingangsgrößenvektor (oder auch Zustandsvektor) x auf eine Ausgangsgröße (oder auch Stellgröße) Ui abbildet. Dabei spricht man auch von einem d-dimensionalen Kennfeld. In weitererA map is understood to be a table of values which maps a d-dimensional input variable vector (or state vector) x to an output variable (or manipulated variable) Ui. This is also called a d-dimensional map. In further

Folge wird nur mehr von Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen gesprochen werden, auch wenn das Kennfeld eher den Falle eines Zustandsgrößen-Stellgröße Zusammenhanges beschreibt. In der Regel sind mehrere Kennfelder für q Ausgangsgrößen u=[ui, uq]T vorhanden. Die Eingangsgrößen definieren beispielsweise den Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors als Drehmoment und Drehzahl. Für die erfindungsgemäße Kennfelderstellung wird eine Analogie zu einer dünnen Platte hergestellt. Für den zweidimensionalen Fall wird ein Kennfeld als zweidimensionale Platte betrachtet, an der Kräfte angreifen, die die Platte in Richtung der Daten verbiegt. Die Platte wirkt aufgrund deren Steifigkeit der Verbiegung entgegen. Dieser Ansatz kann auf beliebige Dimensionen generalisiert werden. Die Glattheit der verbogenen Platte kann in der Form einer Energiefunktion, wie z.B. die Biegeenergie, gemessen werden. Die Biegeenergie für eine zweidimensionale Platte ist z.B. in Ventsel, E., et al., „Thin plates and shells: theory: analysis, and applications.“, 2001 CRC press beschrieben. Iske, A., „Multiresolution methods in scattered data modelling“, 2004, Vol. 37, Springer Science &amp; Business Media beschreibt die Verallgemeinerung der Biegeenergie für höherdimensionale Fälle. Wird die Biegeenergie für eine dünne Platte auf die gegenständliche Anwendung eines Kennfeldes übertragen ergibt sich ein Energiefunktional ε in der FormSequence will be spoken only of input variables and output variables, even if the map rather describes the case of a state variable manipulated variable relationship. As a rule, there are several characteristic diagrams for q output quantities u = [ui, uq] T. The input variables define, for example, the operating point of the internal combustion engine as torque and rotational speed. For the characteristic map position according to the invention, an analogy to a thin plate is produced. For the two-dimensional case, a map is considered to be a two-dimensional plate that attacks forces that bend the plate toward the data. The plate counteracts the bending due to their rigidity. This approach can be generalized to any dimension. The smoothness of the bent plate may be in the form of a function of energy, e.g. the bending energy to be measured. The bending energy for a two-dimensional plate is e.g. in Ventsel, E., et al., "Thin plates and shells: theory: analysis, and applications.", 2001 CRC press. Iske, A., "Multiresolution methods in scattered data modeling", 2004, Vol. 37, Springer Science &amp; Business Media describes the generalization of bending energy for higher-dimensional cases. If the bending energy for a thin plate is transferred to the objective application of a characteristic field, an energy functional ε results in the form

Darin ist Ω der d-dimensionale Raum der Eingangsgrößen x. u, ist die i-te Ausgangsgröße. Das Energiefunktional ε ist in der bekannten Multiindex-Schreibweise mit einem Differentialoperator DK für eine mehrdimensionale Ableitung angeschrieben. Kappa durchläuft alle Indices mit Betrag k, und ist im Sinne der Multiindexnotation wohldefiniert: κ = [Kv...,Kd] mitWhere Ω is the d-dimensional space of the input quantities x. u, is the ith output. The energy functional ε is written in the known multi-index notation with a differential operator DK for a multidimensional derivation. Kappa goes through all indices with magnitude k, and is well-defined in terms of multi-index notation: κ = [Kv ..., Kd] with

. Beispielsweise würde das Energiefunktional ε für ein 2- oder 3- dimensionales Kennfeld (d=2 oder 3) die 2.Ableitungen (k=2) enthalten, wobei auch partielle d2u d2u, For example, the energy functional ε for a 2- or 3-dimensional map (d = 2 or 3) would contain the 2nd derivatives (k = 2), whereby also partial d2u d2u

Ableitungen enthalten sind, also z.B. —γ und-. dxi dxjch^Are included, e.g. -Γ and-. dxi dxjch ^

Das Energiefunktional enthält damit Terme, die für die Biegeenergie einer (generalisierten mehrdimensionalen) Platte charakteristisch sind, nämlich Quadrate der k-ten Ableitungen (im mehrdimensionalen Fall auch als partielle Ableitungen) der Ausgangsgrößen u, nach den Eingangsgrößen x, die über die Eingangsgrößen integriert werden. Das Energiefunktional stellt eine glatte Funktion sicher. Für ein Kennfeld hat das Energiefunktional natürlich keine physikalische Bedeutung. Trotzdem wird auch hier der Begriff Energiefunktional beibehalten.The energy functional thus contains terms which are characteristic of the bending energy of a (generalized multi-dimensional) plate, namely squares of the kth derivatives (in the multidimensional case also as partial derivatives) of the output quantities u, according to the input quantities x, which are integrated via the input variables , The energy functional ensures a smooth function. Of course, the energy functional has no physical significance for a map. Nevertheless, the term energy functional is maintained here as well.

Die Optimierung erfolgt oftmals so, dass eine Zielfunktion Z als Funktion anderer Größen optimiert wird. Als Zielfunktion Z wird häufig ein Fehler F,, z.B. ein quadratischer Fehler, zwischen vorhandenen (gemessenen) Daten und realen (berechneten) Daten verwendet. Sind ixl)n=i,..,n die N verfügbaren (beispielsweise gemessenen) Eingangsgrößen und {u*n}i=i,...,q;n=i n die N zugehörigen verfügbaren (beispielsweise gemessenen) Ausgangsgrößen, dann ergibt sich ein Fehler F, eine Stellgrößen u, alsThe optimization often takes place in such a way that a target function Z is optimized as a function of other variables. As the objective function Z, an error F, e.g. a quadratic error, used between existing (measured) data and real (calculated) data. If ixl) n = i, .., n is the N available (for example, measured) input quantities, and {u * n} i = i, ..., q; n = outputs that belong to the N available (for example, measured) then gives an error F, a manipulated variable u, as

Erfindungsgemäß wird nun eine Zielfunktion Z optimiert, in die das Energiefunktional e(Uj) jedes Kennfeldes und auch ein Fehler F, zwischen Kennfeld und dem physikalischen Prozess eingeht, also Z=f(£(u,), F(u,)), für alle i. Den Fehler kann man sich bei Analogie zur dünnen Platte als die Kräfte vorstellen, die die Platte in Richtung der Daten verbiegen.According to the invention, an objective function Z is optimized in which the energy functional e (Uj) of each characteristic field and also an error F, between the characteristic field and the physical process are received, ie Z = f (((u,), F (u,)), for all i. The mistake can be thought of as analogous to the thin plate as the forces bending the plate in the direction of the data.

Damit ergibt sich ein Optimierungsproblem in der allgemeinen FormThis results in an optimization problem in the general form

was folgendermaßen implementiert werden kann.which can be implemented as follows.

Mit einem Fehler F, als quadratischer Fehler ergibt sich dannWith an error F, as a quadratic error results then

Dieses Optimierungsproblem ist zur Bestimmung des Kennfeldes zu lösen. Darin bezeichnet α einen Steifheitsparameter (in Anlehnung an die Steifheit einer Platte), der im einfachsten Fall als Konstante vorab festgelegt wird, und h die Randbedingungen.This optimization problem has to be solved to determine the characteristic map. Therein α denotes a stiffness parameter (based on the stiffness of a plate), which is fixed in advance in the simplest case as a constant, and h the boundary conditions.

Durch die Verwendung eines Energiefunktionais kann schon bei der Optimierung die Glattheit des Kennfeldes sichergestellt werden. Eine Nachbearbeitung des Kennfeldes zum Glätten des Kennfeldes ist nicht mehr notwendig. Gleichzeitig ermöglicht dieser Ansatz auch, schon bei der Optimierung Randbedingungen zu berücksichtigen. Für solche Optimierungsprobleme gibt es verschiedene bekannte Ansätze, die aber darauf beruhen, dass m,. (je*) als Messwert oder als Berechnungswert, z.B. aus einem Modell des physikalischen Prozesses, bekannt ist. Im obigen Optimierungsproblem ist aber sowohl im Energiefunktional s(Ui), als auch im Fehlerterm die Funktion Ui(x) enthalten, die aber nicht bekannt ist. Um das Optimierungsproblem lösen zu können werden, ebenfalls erfindungsgemäß, Finite-Element-Methoden angewendet.By using an energy function, the smoothness of the characteristic field can be ensured even during optimization. A post-processing of the map to smooth the map is no longer necessary. At the same time, this approach also makes it possible to consider boundary conditions right from the optimization stage. For such optimization problems, there are several known approaches, but based on the fact that m ,. (je *) as a measured value or as a calculation value, e.g. from a model of the physical process known. In the above optimization problem, however, both the energy functional s (Ui) and the error term contain the function Ui (x), which is not known. In order to solve the optimization problem, finite element methods are also used according to the invention.

Dazu wird die Funktion u,(x) durch eine Linearkombination von gewichteten BasisfunktionFor this, the function u, (x) is given by a linear combination of weighted basis function

M φ = φΜ]Τ angenähert, also ύί(χ) = ^ξ..φ](χ) mit den Gewichten ξι =[ξη,...,ξιΜ]τ . 7=1M φ = φΜ] Τ, ie ύί (χ) = ^ ξ..φ] (χ) with the weights ξι = [ξη, ..., ξιΜ] τ. 7 = 1

Bei Finite-Element-Methoden werden M Stützstellen definiert, die über den Zustandsraum Ω verteilt werden, vorzugsweise gleichmäßig verteilt werden. Als Basisfunktionen φ können prinzipiell beliebige Funktionen verwendet werden. Vorzugsweise werden als Basisfunktionen die bei Finite-Element-Methoden oftmals verwendeten Hutfunktionen verwendet, wobei für jede Stützstelle M eine Hutfunktion definiert wird, die an der Stützstelle M eins ist und ansonsten, bei allen anderen Stützstellen, Null ist. Setzt man diesen Ansatz in das obige Optimierungsproblem ein, ergibt sich nach einigen Umformungen das Optimierungsproblem zuIn finite element methods, M support points are defined, which are distributed over the state space Ω, preferably uniformly distributed. In principle arbitrary functions can be used as basic functions φ. Preferably, the hat functions often used in finite-element methods are used as basis functions, wherein for each support point M a hat function is defined which is one at the support point M and otherwise, for all other support points, is zero. Inserting this approach into the above optimization problem results in the optimization problem after a few transformations

Darin bezeichnet U, einen Ausgangsgrößenvektor JJt = [un,...,uiN~^, By eine EnergiematrixHere U denotes an output variable vector JJt = [un, ..., uiN ~ ^, By an energy matrix

(wieder in Multiindexnotation) und L eine Datenmatrix(again in multi-index notation) and L a data matrix

Dieses Optimierungsproblem kann dann nach den GewichtenThis optimization problem may then be after the weights

gelöst werden, womit die Kennfelder für die Ausgangsgrößen u, aus dem Finite-Element-Methoden Ansatz berechnet werden können.can be solved, whereby the maps for the output quantities u, from the finite element method approach can be calculated.

Wenn die Randbedingungen für die einzelnen Ausgangsgrößen voneinander unabhängig sind, kann das oben definierte allgemeine Optimierungsproblem bezüglich der Stellgrößen entkoppelt werden. Das bedeutet, dass jedes Kennfeld für die Stellgrößen u, alleine und lösgelöst von den anderen Kennfeldern behandelt werden darf. Daraus ergibt sich eine erhebliche Erleichterung bei der Lösung des Optimierungsproblems. Wenn die Randbedingungen der einzelnen Kennfelder unabhängig sind und wenn keine Ungleichheitsrandbedingungen vorleigen, können die Komponenten ü; unabhängig als Lösungen der Euler-Lagrange Gleichungen berechnet werden, die die folgende Form annehmenIf the boundary conditions for the individual output variables are independent of one another, the general optimization problem with respect to the manipulated variables defined above can be decoupled. This means that each characteristic map for the manipulated variables u, alone and released from the other maps may be treated. This results in a considerable simplification in the solution of the optimization problem. If the constraints of the individual maps are independent and do not preempt inequality constraints, the components may be; are independently calculated as solutions of Euler-Lagrange equations taking the following form

Darin bezeichnet Ak = AAkA den k-ten iterierten Laplace-Operator. Diese Gleichung ist eine polyharmonische partielle Differentialgleichung, die mit geeigneten Randbedingungen gelöst werden kann. Die naheliegenden Randbedingungen sindWhere Ak = AAkA denotes the kth iterated Laplace operator. This equation is a poly harmonic partial differential equation that can be solved with appropriate constraints. The obvious boundary conditions are

wobei auch andere Randbedingungen angewendet werden können. Darin beschreibt 5Ω den Rand des Raumes der Eingangsgrößen Ω. Insbesondere vorteilhaft können anstelle von dAklu. i -L = 0 auch Dirichlet-Bedingungen uA = g , mit einer beliebigen Funktion g angewen- dn det werden. Damit können insbesondere auch die Randbereiche der Kennfelder beliebig vorgegeben werden.although other boundary conditions can be applied. In it 5Ω describes the edge of the space of the input quantities Ω. Particularly advantageous can instead of dAklu. i -L = 0 also Dirichlet conditions uA = g, with an arbitrary function g. Thus, in particular, the edge regions of the maps can be arbitrarily specified.

Unter Verwendung der Finite-Element-Methoden mit den Ansatzfunktionen wie oben beschrieben, kann das Optimierungsproblem dann umgeschrieben werden zuUsing the finite element methods with the mapping functions as described above, the optimization problem can then be rewritten

oder gleichwertig zuor equivalent to

(2)(2)

Damit muss zur Ermittlung der Gewichte ξί kein Optimierungsproblem mehr gelöst werden, sondern die Gewichte, und in weiterer Folge auch die Kennfelder, können direkt berechnet werden, durch Lösen eines Μ x M Systems linearer Gleichungen.Thus, to determine the weights ξί no more optimization problem must be solved, but the weights, and subsequently the maps, can be directly calculated by solving a Μ x M system of linear equations.

Mit Fig. 1 wird das Ergebnis einer erfindungsgemäßen Optimierung mit Zielfunktion mit Energiefunktional e(Ui) und mit Lösung mittels Finite-Element-Methoden dargestellt. In diesem Fall wurde ein Kennfeld 1 für die einzige Ausgangsgröße u in Abhängigkeit von drei Eingangsgrößen x2, X3 ermittelt. Im gezeigten Beispiel sind die Eingangsgrößen der Ladedruck-Sollwert eines Turboladers (xi), die Drehzahl des Verbrennungsmotors (x2), Umgebungsdruck (x3) und die Ausgangsgröße u ist die Arbeitsphase (duty cycle) des Laderdruckreglers.FIG. 1 shows the result of an optimization according to the invention with target function with energy functional e (Ui) and with solution by means of finite element methods. In this case, a map 1 for the single output variable u was determined as a function of three input quantities x2, x3. In the example shown, the input variables are the supercharging pressure setpoint of a turbocharger (xi), the engine speed (x2), ambient pressure (x3) and the output variable u is the duty cycle of the supercharger pressure regulator.

Das Kennfeld 1 wurde damit als dreidimensionale (d=3) Kennfeld erstellt, wobei es in Fig.1 als zweidimensionales Kennfeld 1 dargestellt ist, indem das Kennfeld 1 für verschiedene Umgebungsdrücke abgebildet ist (mehrere Kennfelder übereinander in Fig.1). Als Daten für die Kennfelderstellung lagen n gemessene Datenpunkte DPn (u*, x*n, x*2n, x]n) vor, die inThe map 1 was thus created as a three-dimensional (d = 3) map, where it is shown in Figure 1 as a two-dimensional map 1 by the map 1 is shown for different ambient pressures (several maps one above the other in Figure 1). As data for the characteristic map position there were n measured data points DPn (u *, x * n, x * 2n, x] n), which are stored in

Fig.1 als Punkte dargestellt sind. Aus dem obigen Optimierungsproblem (1) wurde dann das Kennfeld 1 ermittelt.Fig.1 are shown as dots. From the above optimization problem (1) the map 1 was then determined.

Ein zweites Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Fig.2 erläutert. Darin wird von einem vorhandenen Modell, beispielsweise ein Emissionsmodell, ausgegangen, das einen bestimmten Modellwert, beispielsweise die NOx-Emissionen eines Verbrennungsmotors, in Abhängigkeit von Eingangsgrößen x und der Ausgangsgröße berechnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird mit einem Emissionsmodell aus zwei Eingangsgrößen Xi, x2 (wie Drehzahl und Drehmoment) und einer Ausgangsgrößen u (wie Luft/Kraftstoff-Verhältnis) eine Emissionsgröße berechnet. Anhand des Modells kann für bestimmte Eingangsgrößen Xi, x2 die Ausgangsgröße u variiert werden, um die optimale Ausgangsgröße u zu finden, die den Modellwert minimiert. Das kann für alle N Stützstellen gemacht werden. Damit erhält man ein hinsichtlich des Modellwertes optimiertes Kennfeld an den N Stützstellen (Diagramm links oben in Fig.2), mit den Eingangsgrößen x^ x2 und der jeweils zugehörigen Ausgangsgröße u (Punkte im Diagramm). Nachdem jede Eingangsgröße x und jede Ausgangsgröße u einen zulässigen Wertebereich hat, kann der zulässige Wertebereich 2 auch im Kennfeld 1 dargestellt werden (strichlierte Linie in Fig.2).A second application example of the method according to the invention will be explained with reference to FIG. This is based on an existing model, for example an emission model, which calculates a specific model value, for example the NOx emissions of an internal combustion engine, as a function of input variables x and the output variable. In the exemplary embodiment shown, an emission quantity is calculated using an emission model comprising two input variables Xi, x2 (such as rotational speed and torque) and an output variable u (such as air / fuel ratio). Based on the model, for certain input quantities Xi, x2, the output u can be varied in order to find the optimal output u, which minimizes the model value. This can be done for all N support points. This results in an optimized map with respect to the model value at the N interpolation points (top left diagram in FIG. 2), with the input variables x 1, x 2 and the respectively associated output variable u (points in the diagram). Since each input variable x and each output variable u has a permissible value range, the permissible value range 2 can also be represented in the characteristic field 1 (dashed line in FIG. 2).

Mit der Berechnung der optimalen Modellwerte anhand eines Modells erhält man aber in der Regel kein glattes Kennfeld hinsichtlich der Eingangsgrößen x^ x2 und der Ausgangsgröße u. Demzufolge müsste man das damit erzeugte Kennfeld nachträglich glätten.With the calculation of the optimal model values on the basis of a model, however, a smooth characteristic diagram with respect to the input quantities x.sub.x2 and the output quantity u is generally not obtained. As a result, one would have to smooth out the map generated thereby later.

Um das zu vermeiden können die Eingangsgrößen x^ x2 und die Ausgangsgröße u an den N Stützstellen, die für die Berechnung des hinsichtlich des Modellwertes optimierten Kennfeldes herangezogen wurden, als vorhandene Daten {w*B};=i,...,?;«=i,...,iV und {jc*}b=U;JV für die erfindungsgemäße Kennfelderstellung herangezogen werden. Damit kann wie oben beschrieben ein glattes Kennfeld 2 berechnet werden. Das Ergebnis ist in Fig.2 rechts oben dargestellt. Die Kennfelder in Fig.2 sind dabei als zweidimensionale Diagramme dargestellt, in denen eine Zustandsgröße Xi auf einer Achse aufgetragen ist und die andere Zustandsgröße x2 für verschiedene feste Werte auf das zweidimensionale Kennfeld projiziert wurde. Die Linien in den Kennfeldern der Fig.2 stellen damit Linien konstanter Zustandsgrößen x2 dar. Selbstverständlich wäre auch eine Darstellung als dreidimensionales Diagramm möglich.In order to avoid this, the input quantities x.sub.x2 and the output quantity u at the N interpolation points which were used for the calculation of the characteristic field optimized with respect to the model value can be used as existing data {w * B}; = i,...,? «= I, ..., iV and {jc *} b = U; JV be used for the characteristic map position according to the invention. Thus, as described above, a smooth map 2 can be calculated. The result is shown in Fig.2 top right. 2 are represented as two-dimensional diagrams in which a state variable Xi is plotted on one axis and the other state variable x2 was projected onto the two-dimensional map for different fixed values. The lines in the characteristic diagrams of FIG. 2 thus represent lines of constant state variables x 2. Of course, a representation as a three-dimensional diagram would also be possible.

Wie zu erkennen ist, können sich allerdings Verletzungen des zulässigen Wertebereichs ergeben. Um das zu vermeiden, können die Randbedingungen optimiert werden.As can be seen, however, violations of the permissible value range may result. To avoid this, the boundary conditions can be optimized.

Bei Verwendung der Optimierung nach dem Optimierungsproblem (1) könnte man beispielsweise die folgenden Randbedingungen verwendenFor example, using optimization after the optimization problem (1), one could use the following constraints

Darin beschreibt 5Ω den Rand des Raumes der Eingangsgrößen Ω. Damit nutzt man den vorliegenden Umstand aus, dass für größere xrWerte die Stellgröße u zu Null gesetzt werden kann (Fig.2 links oben). Und man erhält das Kennfeld links unten in Fig.2. Das Diagramm rechts unten in Fig.2 zeigt die Lösung bei Verwendung der Kennfeldermittlung nach dem Optimierungsproblem (2), wobei die folgenden Randbedingungen angewendet wurdenIn it 5Ω describes the edge of the space of the input quantities Ω. This makes use of the present circumstance that for larger xr values the manipulated variable u can be set to zero (FIG. 2, top left). And you get the map below left in Fig.2. The diagram at the bottom right in FIG. 2 shows the solution when using the map determination after the optimization problem (2), with the following boundary conditions being applied

Mit den Figuren 3 und 4 wird ein weiterer möglicher Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Kennfelderstellung beschrieben. In der Praxis kommt es oftmals vor, dass der Zusammenhang zwischen Modelleingangsgrößen Up und einer Modellausgangsgröße Y als Modell 3 aus mehreren voneinander abhängigen Teilmodellen 4a, 4b, 4c vorliegt. Es ist damit bekannt wie sich die Teilmodelle 4a, 4b, 4c gegeneinander beeinflussen und wie die Modellausgangsgröße Y ermittelt wird. Ein solches Modell ist beispielhaft in Fig. 3 dargestellt. In diesem Beispiel sind vier Modelleingangsgrößen U1, U2, U3, U4 vorgesehen, aus denen eine Modellausgangsgröße Y berechnet wird. Die Modelleingangsgrößen U1, U2, U3, U4 werden in den Teilmodellen 4a, 4b, 4c verarbeitet, wobei die Teilmodelle teilweise die Ausgänge anderer Teilmodelle als Eingang in das jeweilige Teilmodell verwenden. Beispielsweise ist der Ausgang ua des Teilmodells 4a ein Modelleingang xbi des Teilmodells 4b. Solche Teilmodelle 4 können durchaus komplex und rechenaufwendig sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Teilmodelle 4 selbst gar nicht bekannt sind, sondern aufgrund physikalischer Zusammenhänge nur die funktionalen Abhängigkeiten im Modell 3 (also die Modellstruktur) bekannt sind, also wie ein Teilmodell ein anderes Teilmodell beeinflusst. Daher ist es manchmal erwünscht, die Teilmodelle 4 als Kennfelder abzubilden, was es ermöglicht den Modellausgang Y in Abhängigkeit vom Modelleingang U sehr rasch und einfach zu ermitteln. Da die Teilmodelle 4 voneinander abhängig sind, können aber die einzelnen Kennfelder für die Teilmodelle 4 nicht einzelnen ermittelt werden, sondern es müssen alle Kennfelder gleichzeitig ermittelt werden.With the figures 3 and 4, another possible application of the map of the invention is described. In practice, it often happens that the relationship between model input quantities Up and a model output variable Y exists as model 3 from a plurality of interdependent submodels 4a, 4b, 4c. It is thus known how the submodels 4a, 4b, 4c influence one another and how the model output variable Y is determined. Such a model is shown by way of example in FIG. In this example, four model inputs U1, U2, U3, U4 are provided, from which a model output Y is calculated. The model input variables U1, U2, U3, U4 are processed in the submodels 4a, 4b, 4c, the submodels partially using the outputs of other submodels as input to the respective submodel. For example, the output ua of the partial model 4a is a model input xbi of the partial model 4b. Such submodels 4 can be quite complex and computationally expensive. However, it is also conceivable that the submodels 4 themselves are not known at all, but because of physical relationships only the functional dependencies in the model 3 (ie the model structure) are known, ie how a submodel influences another submodel. Therefore, it is sometimes desirable to map the submodels 4 as maps, which allows the model output Y to be determined very quickly and easily as a function of the model input U. Since the submodels 4 are dependent on each other, but the individual maps for the submodels 4 can not be determined individually, but it must all maps are determined simultaneously.

Dazu geht man von bekannten Daten aus, die einen Modelleingang U (hier U1, U2, U3, U4) auf einen Modellausgang Y abbilden. Diese Daten können beispielsweise aus Messungen an einem realen physikalischen Prozess, der vom Modell modelliert wird, gewonnen werden. Für jede vorhandene N Kombinationen aus Modelleingang U und zugehörigen Modellausgang Y werden nun beim Modelleingang U die Ausgangsgrößen ua, ub, uc der Teilmodelle 4a, 4b, 4c variiert, bis der bekannte Modellausgang Y optimal angenähert wird. Dazu können geeignete Löseverfahren verwendet werden, wobei es auf das konkrete Löseverfahen aber nicht ankommt. Damit erhält man für jedes Teilmodell 4a, 4b, 4c die bekannten Ausgangsgrößen {uin}i=l q;n=u N für die erfindungsgemäße Kennfelderstellung. Die zugehörigen Eingangsgrößen {x*}„=1 ^ ergeben sich dazu aus der Modellstruktur, wobei die Ausgangsgrößen {uin}i=l q;n=h N eines Teilmodells teilweise als Eingangsgrößen in ein anderes Teilmodell verwendet werden. Damit können die gesuchten Kennfelder 1a, 1b, 1c wie oben beschrieben ermittelt werden, beispielsweise nach dem Optimierungsproblem (1) oder (2). Die Ausgangsgrößen ua,Ub,uc sind hier als Funktionen von den jeweiligen Eingängen xa,xb,xc anzusehen, und können daher nicht einfach direkt durch einen Solver variiert werden. Stellt man diese Funktionen allerdings als Kennfelder dar, so ist aus den vorigen Methoden bekannt, dass diese Kennfelder durch wenige bekannte Daten u*, x* dargestellt bzw. parametri-siert werden können. Die verwendeten Solver variieren also die Parametervektoren u*, x*, bis die beobachteten Messdaten Y mit dem Modellausgang übereinstimmen. Die Ausgangsgrößen ua,ub,uc ergeben sich dann als Kennfelder durch die optimalen Parametervektoren u*, x*.For this purpose, one starts from known data which maps a model input U (here U1, U2, U3, U4) onto a model output Y. For example, this data may be obtained from measurements on a real physical process modeled by the model. For each existing N combinations of model input U and associated model output Y, the output variables ua, ub, uc of the submodels 4a, 4b, 4c are now varied at the model input U until the known model output Y is optimally approximated. For this purpose, suitable dissolution methods can be used, but it does not depend on the concrete Löseverfahen. Thus, for each submodule 4a, 4b, 4c, the known output quantities {uin} i = 1 q, n = u N are obtained for the characteristic map position according to the invention. The corresponding input variables {x *} "= 1 ^ result from the model structure, whereby the output quantities {uin} i = 1 q; n = h N of a submodel are partially used as input variables in another submodel. Thus, the wanted maps 1a, 1b, 1c can be determined as described above, for example according to the optimization problem (1) or (2). The output quantities ua, Ub, uc are here to be regarded as functions of the respective inputs xa, xb, xc, and therefore can not simply be varied directly by a solver. However, if these functions are represented as maps, it is known from the previous methods that these maps can be represented or parametrized by a few known data u *, x *. The solvers used thus vary the parameter vectors u *, x * until the observed measured data Y match the model output. The output quantities ua, ub, uc result then as maps through the optimal parameter vectors u *, x *.

Das Ergebnis ist beispielhaft in Fig.4 dargestellt, in der die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellten Kennfelder 1a, 1b, 1c als zweidimensionale Diagramme dargestellt sind.The result is shown by way of example in FIG. 4, in which the characteristic diagrams 1a, 1b, 1c produced by the method according to the invention are represented as two-dimensional diagrams.

Claims (5)

Patentansprücheclaims 1. Verfahren zur Erstellung von i Kennfeldern, wobei jedes Kennfeld ein d-dimensionales Kennfeld aus d Eingangsgrößen x=[x1.....xd]T und jeweils einer Ausgangsgröße (u,) ist und für jedes Kennfeld N Eingangsgrößen {x*}B=1 ^ und die zugehörigen Ausgangsgrößen {u*n}i=\,...,q;n=\,...,N bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zielfunktion (Z) definiert wird, in die ein Fehler (F) und ein Energiefunktional (ε) eingehen, wobei als Fehler (F) eine Funktion der Ausgangsgröße (Uj) und der bekannten Ausgangsgrößen {u*„}i=l „=K^N ver wendet wird und als Energiefunktional (ε) eine Funktion verwendet wird, die Terme als Quadrate der k-ten Ableitungen der Ausgangsgrößen (u,) nach den Eingangsgrößen (x), mit k = [d/2 + lJ , enthält und dass die Zielfunktion (Z) hinsichtlich der Ausgangsgröße (u,) und unter Berücksichtigung von Randbedingungen (h) optimiert wird.1. A method for generating i maps, each map is a d-dimensional map of d input variables x = [x1 ..... xd] T and each an output variable (u,) and for each map N input variables {x * } B = 1 ^ and the associated output quantities {u * n} i = \, ..., q; n = \, ..., N are known, characterized in that an objective function (Z) is defined in which an error (F) and an energy functional (ε), where as error (F) a function of the output variable (Uj) and the known output variables {u * "} i = l" = K ^ N ver is used and as energy functional ( ε) a function is used which contains terms as squares of the k-th derivatives of the output quantities (u,) according to the input quantities (x), with k = [d / 2 + lJ, and that the objective function (Z) with respect to the output quantity (u,) and under consideration of boundary conditions (h) is optimized. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgrößen (Ui) als Linearkombination2. The method according to claim 1, characterized in that the output variables (Ui) as a linear combination von mit den Gewichten ξι = [ξη,...,ξ^ ge wichteten bekannten Basisfunktionen φ = [φι,...,φΜ]τ angenähert wird.of weighted with the weights ξι = [ξη, ..., ξ ^ ge known basis functions φ = [φι, ..., φΜ] τ is approximated. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zielfunktion (Z)3. The method according to claim 1, characterized in that as a target function (Z) verwendet wird.is used. 4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Optimierungsproblem der Form4. The method according to claim 2 and 3, characterized in that an optimization problem of the form mit Randbedingungen h(x, u(x)) gelöst wird, wobei U, einen Ausgangsgrößenvektorwith boundary conditions h (x, u (x)), where U, an output vector By eine EnergiematrixBy an energy matrix und Leine Datenmatrix L = [(ρ(χ*),...,φ(χ^)] beschreibt.and Leas data matrix L = [(ρ (χ *), ..., φ (χ ^)]. 5. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichungssystem (α;. ·B + L Ü=LUi nach den Gewichten ξ! = [ξη,...,ξΙΜΥ aufgelöst wird.5. The method according to claim 2 and 3, characterized in that a system of equations (α; · B + L Ü = LUi to the weights ξ! = [Ξη, ..., ξΙΜΥ is resolved.
ATA50472/2015A 2015-06-10 2015-06-10 Method for creating maps AT517251A2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50472/2015A AT517251A2 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Method for creating maps
PCT/EP2016/063276 WO2016198588A1 (en) 2015-06-10 2016-06-10 Method for generating characteristic maps of a physical technical system or process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50472/2015A AT517251A2 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Method for creating maps

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT517251A2 true AT517251A2 (en) 2016-12-15

Family

ID=56116452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50472/2015A AT517251A2 (en) 2015-06-10 2015-06-10 Method for creating maps

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT517251A2 (en)
WO (1) WO2016198588A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017218811A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating an actuator control system, computer program and machine-readable storage medium
CN117981208A (en) * 2021-09-22 2024-05-03 海拉有限双合股份公司 Motor control system for determining an operating point for controlling a motor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6701897B2 (en) * 2001-02-16 2004-03-09 Optimum Power Technology Engine fuel delivery management system
DE102004026583B3 (en) * 2004-05-28 2005-11-24 Robert Bosch Gmbh Method for optimizing maps
DE102009021781A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-25 Fev Motorentechnik Gmbh Engine-operating method for calculating an engine-operating map for a vehicle's control device creates a map with a specified number of nodes while measuring data points to calculate a map value
AT511577B1 (en) * 2011-05-31 2015-05-15 Avl List Gmbh MACHINE IMPLEMENTED METHOD FOR OBTAINING DATA FROM A NON-LINEAR DYNAMIC ESTATE SYSTEM DURING A TEST RUN

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016198588A1 (en) 2016-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT512977B1 (en) Method for determining a model of an output of a technical system
DE102010028266A1 (en) Control device and method for calculating an output for a controller
DE102011002842B4 (en) Simulation model for a wind turbine as well as production and use
DE102016121338A1 (en) Time-discrete, rate-based, model-predictive control method for air path control of an internal combustion engine
DE10392599T5 (en) Method for controlling a target system
WO2019002349A1 (en) Method and device for setting at least one parameter of an actuator control system, actuator control system, and dataset
EP3458699B1 (en) Method for calibrating a technical system
DE102019134053A1 (en) Process for the continuous validation of automated driving functions applied in driving tests
WO2019076511A1 (en) Method and device for setting at least one parameter of an actuator control system and actuator control system
AT517251A2 (en) Method for creating maps
EP1327959B1 (en) Neural network for modelling a physical system and method for building the neural network
AT522290A1 (en) Method and control unit for controlling a non-linear technical process
DE102020111206A1 (en) Method for operating a control device for a motor vehicle and a corresponding control device
DE102008005712A1 (en) Method and arrangement for controlling motors and a corresponding computer program and a corresponding computer-readable storage medium
AT522958B1 (en) Method and system for calibrating a control of a machine
DE102007001186B4 (en) Method and device for online compensation of non-linearities in the transfer behavior of actuators
DE102013206274A1 (en) Method and apparatus for adapting a non-parametric function model
DE102009001644A1 (en) Method and apparatus for correlating a cylinder charge and a maximum intake valve lift of an internal combustion engine
DE102016106976B4 (en) Method for determining a model of a technical system
EP3811162B1 (en) Method for calibrating a technical system
DE102016115331A1 (en) Method and device for determining a model of a technical system
DE102018217139B4 (en) Method and device for configuring a characteristic function of a control device of a motor vehicle
WO2019211188A1 (en) Automation system and modelling method
EP4293563A1 (en) Arrangement and method for calibrating a computer-assisted simulation model for a technical system and computer program product
DE102019215262A1 (en) Method for the parameter identification of a black box model for one or more energy systems of an energy system

Legal Events

Date Code Title Description
REJ Rejection

Effective date: 20240215