CN101285429B - 组合脉谱对发动机空燃比控制的方法 - Google Patents

Abstract

组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，属于汽车汽油发动机控制领域。包括基本空燃比脉谱参数和动态空燃比脉谱参数，基本空燃比脉谱参数是经过台架标定或经过台架及道路参数优化标定的脉谱参数，动态空燃比脉谱参数是自适应生成的发动机在线自标定和自优化的可刷新空燃比控制的脉谱参数，组合脉谱参数通过控制系统按控制策略对汽油发动机空燃比进行自适应控制。由于采用了以自适应学习方法合成的组合脉谱控制方式，使得被控系统发生改变和未知变化对发动机的影响得到了修正，从而提高了控制精度和速度，提高了控制的实时性。

Description

组合脉谱对发动机空燃比控制的方法

技术领域

组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，属于汽车汽油发动机控制领域。

背景技术

车用汽油发动机的控制主要分为点火控制和喷油器控制，确定进气量的喷油控制就是对空燃比控制。

在控制过程中，控制单元根据基本控制条件查控制脉谱参数，并且根据各传感器反映的发动机状态条件对控制脉谱参数进行修正输出，控制各执行器对目标进行控制。控制分为开环控制和闭环控制。

对空燃比控制主要是检测进气流量(对速度-密度流量检测的发动机是检测进气歧管压力)，通过进气流量信号和其它传感器信号按不同的工况，计算喷油时间来决定喷油量；对确定进气流量的喷油量的控制实际上就是控制空燃比。闭环控制是通过氧传感器检测排气中的氧含量，由此而测出发动机燃烧室内混合气空燃比的稀浓，将其信号反馈到中央控制器ECU中与设定的目标空燃比进行比较后得出误差信号，确定空燃比，使空燃比保持在设定目标值附近。现用的空燃比闭环控制大多是把空燃比控制在理论空燃比14.7附近的一个很窄范围内；这种原因是为满足排放要求而使用三元催化装置以牺牲部分经济性和动力性为代价的。而在大多数工况下都要解除闭环控制而进入开环控制(如发动机起动、暖机、怠速、大负荷、加减速)。

对发动机空燃比的其它辅助控制有怠速控制、EGR控制(废气再循环系统)、进气控制等，进气控制分为VTEC控制(可变气门正时系统)、涡轮增压控制、可变进气管长度与可变进气歧管长度控制、谐振腔进气惯量控制等。

发动机怠速控制是使用怠速步进电机对旁通进气截面调整或对电子节气门控制的进气量闭环控制；废气再循环系统EGR控制是开环控制，参与控制的量是发动机水温、进气温度、转速和节气门开度；进气控制系统中的VTEC控制是机械控制系统，其作用是将固定的气门行程改成随发动机转速改变而改变的可变行程；涡轮增压控制是对进气可变截面控制；可变进气管长度与可变进气歧管长度控制以及谐振腔进气惯量控制利用进气压力波特性的气波惯量增压控制。

上述控制方法在汽油发动机上得到很好的应用，但现有的脉谱参数控制策略对下列问题无能为力：

(1)各传感器及执行器件的制造偏差及使用一段时间的磨损及老化引起的工作特性改变，更换配件引起的匹配偏差等，从而使控制精度变差；

(2)环境、季节的改变，各种工作介质的的变化(如机械油的粘度改变等)、各种电器及辅助动力的接入改装、对发动机的操控等引起的负荷变化；

(3)在台架对控制单元优化时测量仪器及处理手段引起的的测量偏差以及未曾考虑在内的其它未知因素等；

(4)各传感器的信号传递时滞、控制单元的运算过程时滞、执行器件的运动时滞等带来的控制实时性偏差等。

以上这些因素的影响只应用台架优化的基本点火脉谱参数与基本喷油脉谱参数以及其它控制脉谱参数显然偏离控制目标；以各传感器反馈的各种状态信号由于各种时滞效应只能对控制数据修正局部的偏差，而不能完全控制目标偏差，使发动机未能达到合理的使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前汽油发动机的控制方式所存在的问题，提供一种能在工作过程中根据发动机相关特性改变和发动机使用条件改变而自适应生成动态脉谱参数的策略，进而提供一种与原有台架标定的脉谱参数组合控制的组合脉谱对发动机空燃比控制的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，其特征在于：包括基本空燃比脉谱参数和动态空燃比脉谱参数，基本空燃比脉谱参数是经过台架标定和经过台架及道路参数优化标定的脉谱参数，动态空燃比脉谱参数是自适应生成的发动机在线自标定和自优化的可刷新空燃比控制的脉谱参数，基本空燃比脉谱参数和动态空燃比脉谱参数构成组合脉谱参数，通过控制系统按控制策略对汽油发动机空燃比进行自适应控制。

空燃比脉谱参数的组成是不同工况分区的若干个子脉谱参数区域之和，每个区域都按该区域的控制目标值分为闭环控制目标和开环控制区域。

控制系统包括微处理器、小脑关节控制器CMAC、铁电存储器、模拟信号、数字信号、电源检测及稳压、输入调理电路、模拟信号通道、输入调理缓冲电路、数字信号通道、通信模块、进气系统模块、喷油控制模块、EGR控制模块，模拟信号一部分通过输入调理电路、模拟信号通道与微处理器相连，模拟信号另一部分通过输入调理缓冲电路、数字信号通道与微处理器相连，数字信号经输入调理缓冲电路、数字信号通道与微处理器相连，电源检测及稳压连接微处理器，铁电存储器与小脑关节控制器CMAC互联，小脑关节控制器CMAC与微处理器互联，微处理器与通信模块互连，微处理器分别与进气系统模块、喷油控制模块、EGR控制模块相连。

动态空燃比脉谱参数的生成方法是，根据工况条件和使用条件的变化以及发动机自身因素变化学习生成的一系列空燃比自适应参数，该空燃比自适应参数在工作过程中按工况依据条件变化对空燃比自适应学习和经验聚类，反复应用和实时修正而不断刷新；

动态空燃比脉谱参数的生成方法由以下几个步骤产生：

a、确定动态空燃比脉谱生成区域：以某一工况条件下的控制空燃比和控制进气机构的基本修正脉谱，以及表征此刻工况条件的相关各特征信号值为数据节点，以该节点的基本修正脉谱参数y为中心值，以期望空燃比和推定空燃比偏差为基本参考半径，找出动态空燃比脉谱生成区域(y-Δy，y+Δy)；

以上空燃比基本修正脉谱与进气机构基本修正脉谱是一个多因素相关过程，本发明采用进气机构相关特征信号并加入空燃比信号的测量和对氧传感器信号变化率的特殊处理，对进气系统辅助调整；同时利用空燃比相关各特征信号对空燃比进行软测量推定；

以上对空燃比推定的理论依据为：

将空燃比y表示为空燃比T与进气流量L的门函数，即y＝f(T，L)，分别给出T和L的拟合模型及y的模型，根据相关特征信号多因素拟合为可微曲面方程，有： $\mathrm{\Δy}=\frac{\∂y}{\∂T}\mathrm{\ΔT}+\frac{\∂y}{\∂L}\mathrm{\ΔL},$ 则动态空燃比脉谱生成区域 $(y-\frac{\∂y}{\∂T}\mathrm{\Δy}-\frac{\∂y}{\∂L}\mathrm{\ΔL},y+\frac{\∂y}{\∂T}\mathrm{\ΔT}+\frac{\∂y}{\∂L}\mathrm{\ΔL});$

b、确定动态空燃比脉谱生成的寻优区域：在同维空间区域利用该数据节点中表征该工况与空燃比相关的各特征信号值的变化率大小进行动态空燃比脉谱生成趋势判定，从而判定更小的区域是在(y-Δy)还是在(y+Δy)一边，确定后以(y-Δy)或(y+Δy)区域的中值为目标逼近后的新节点，并且以该目标为中心，确定新的逼近后的动态空燃比脉谱生成区域，如此反复，不断逼近，直到最小的区域min(y-Δy，y+Δy)出现，该区域为寻优区域；

c、动态空燃比脉谱的生成：当表征该工况的相关各特征信号值趋近于一个近似于零的常数ε时，以及进行概率统计处理的相关特征信号的概率分布在允许的范围内，确定min(y-Δy，y+Δy)中的中值点y_m，该点即为生成的动态空燃比脉谱参数；

d、确定动态空燃比脉谱：重复以上过程a-c，并且在全过程小脑关节控制器CMAC对空燃比控制目标进行自适应学习和跟踪，以及对偏差进行逼近调整和进行经验聚类，当相关各特征信号值的变化率ε及相关特征信号的概率分布稳定在一个允许的变化范围内时，确定该动态空燃比脉谱参数，存入铁电存储器，此时，确定的动态空燃比脉谱参数和所对应的空燃比相关各特征信号值为一组数据节点，该节点即为动态空燃比脉谱参数，该动态空燃比脉谱参数的集合构成动态空燃比脉谱；

e、对动态空燃比脉谱的刷新：生成的动态空燃比脉谱在控制过程中，由于发动机自身特性及使用环境改变，以及喷油器与进气机构之间的匹配，使其空燃比控制目标也有所变化，其所组成的数据节点在进行a-d的过程时，当相关各特征信号值的变化率ε及相关特征信号的概率分布稳定在一个不允许的变化范围内时，重新生成新的动态空燃比脉谱参数，经小脑关节控制器CMAC对空燃比控制目标进行自适应学习和跟踪，以及对偏差进行逼近调整和经验聚类确定，对原来数据节点地址单元刷新。

控制策略包括空燃比组合控制策略和修正控制策略或其他控制策略。

空燃比组合控制策略和修正控制策略：

a、组合作用对象：作用于组合空燃比脉谱，对应于相同或非常相近的空燃比目标查表条件，既有基本空燃比脉谱，又有生成的动态空燃比脉谱时，即作用条件是该工况所对应的控制目标具有动态空燃比脉谱；

b、组合原则；对同工况、同条件或同工况具有非常相近的条件，即数据节点既有存在于基本空燃比脉谱的，也有存在于动态空燃比脉谱的，当组成数据节点的元素中，相关各特征信号值相同而目标参数不同时，选动态空燃比脉谱参数；空燃比相关各特征信号值不完全相同但目标参数相同时，对该不相同特征信号值分别按前一循环值与当次循环值计算变化率，比较该变化率，取小判优，确定空燃比组合脉谱参数；相关各特征信号值相同而目标参数相差较大时，取两目标中值按动态空燃比脉谱生成策略进行逼近生成新的动态空燃比脉谱参数插入动态空燃比脉谱中；

c、组合方法：从动态空燃比脉谱中选择动态空燃比脉谱参数后，原同工况、同条件或同工况具有非常相近的条件下的基本空燃比脉谱参数被屏蔽；动态空燃比脉谱参数对控制目标进行控制，当被确定使用的动态空燃比脉谱参数在对空燃比目标控制时，相关各特征信号值的变化率无法稳定在允许范围内时，放弃该动态空燃比脉谱参数，回到该工况、该条件下的基本空燃比脉谱，应用动态空燃比脉谱生成策略重新学习生成；

d、以上组合作用下，通过对部分控制目标的动态空燃比脉谱参数应用，对同一工况，或代换一部分基本空燃比脉谱参数，或取代该工况下的全部基本空燃比脉谱；

控制系统对空燃比的期望目标按修正策略以及动态空燃比脉谱的生成策略、组合策略选择最佳空燃比控制目标进行逐步纠偏逼近控制，在控制过程中通过自适应学习和经验聚类，生成动态空燃比脉谱使对空燃比目标的控制达到快速响应和高精度；

在纠偏逼近中，使用的修正控制策略是：

该修正策略由常规修正策略和小脑关节控制器CMAC的逼近修正策略组成：常规修正策略是来自反映发动机工况的相关各传感器的特征信号值对基本空燃比脉谱的修正，这一部分在常规控制方式下输出基本修正空燃比脉谱通过喷油器和进气机构的执行器对空燃比目标进行控制；小脑关节控制器CMAC的逼近修正策略中，一是采用新的相关各传感器的特征信号处理方式对不可直接测得量进行软测量方法推断，以及推断而得到软测量特征信号值对基本空燃比脉谱进行修正；二是利用小脑关节控制器CMAC通过期望目标对实际目标进行纠偏，并在纠偏过程中进行权值匹配而自适应学习相关各传感器的特征信号值对基本空燃比脉谱进行修正，三是通过各传感器给出的特征信号变化率，以及软测量推定的特征信号变化率确定逼近范围，不断按变化率逼近最小偏差范围对基本空燃比脉谱进行修正。

各相关传感器信号包括油门踏板信号，发动机的曲轴位置及转速信号、上止点信号、转矩信号、喷油脉宽信号、节气门位置信号、氧传感器信号、燃油温度信号、供电回路电压信号、水温传感器信号、进气压力信号，空燃比信号、EGR率信号。

控制系统根据发动机与空燃比相关各传感器的特征信号变化率判定工况变化趋势对部分时滞偏差过大的控制目标进行给定空燃比期望值预测控制，同时以预测控制目标值为数据节点，利用小脑关节控制器CMAC的自适应逼近调整能力和学习能力，降低或消除各方面信号滞后带来的误差；

控制系统还根据发动机与空燃比相关各传感器的特征信号变化率判定工况变化趋势进行经济模式、动力模式、正常模式判定，在不同的控制模式下自适应选定不同的空燃比闭环控制目标进行控制；在控制过程中，通过控制和学习交替进行，对模式目标进行优化，并在今后的控制中依据条件的改变，不断修改和被优化。

工况是指中小负荷工况、大负荷工况，起动工况、加减速工况以及怠速工况。

与现有技术相比，本发明组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，所具有的有益效果是：由于采用了以自适应学习方法合成的组合脉谱参数控制方式，使得被控系统发生改变和未知变化对发动机的影响得到了修正，从而提高了控制时的控制精度和速度。也利用动态脉谱参数的规划和生成，对闭环控制目标进行了修正和选定，改善了发动机自身条件变化时反馈信号确定单一造成的发动机控制系统无法响应，通过自适应学习控制产生动态空燃比脉谱参数的策略提前预测控制，最大可能的修正了各种时滞效应带来的控制滞后， 提高了控制的实时性。

附图说明

图1本发明控制系统电路原理框图；

图2自适应方案示意图；

图3实现控制过程程序流程框图；

图4喷油脉宽控制方案示意图；

图5进气控制方案示意图；

图6怠速控制方案示意图；

图7EGR率控制方案示意图；

图8控制电路原理图1；

图9控制电路原理图2。

图1-9是本发明的最佳实施例。图5中：1进气管、2空气滤清器、3进气温度传感器、4稳压箱、5进气流量检测仪、6电子节气门控制器、7旁通管、8旁通进气电磁阀、9调速电控压气机、10控制器、11引射空气喷射口、12辅助稳压箱、13引射腔、14发动机、15喷油器、16排气管、17氧传感器、18油门踏板位置信号、19节气门力矩电机驱动信号、20油门操纵信号、21比例电磁阀、22其他传感器信号。

图8-9中：U1微处理器、U2缓存器、U3锁相环、U4、U6经运算放大器、U5对数放大器、U7比较器、U8磁变换器、U9运算放大器、U10运算放大器、U11反相器、U12门电路、U13CAN通信接收器、U14异步串行通讯处理器、U15电子开关、U16寄存器、U17、U18微功耗运算放大器、U19锁相环、U20斯密特触发器、U21时基电路、U22锁存器、U23动态储存器、U24微处理器、U25存储器、U26扩展口、U27、U28、U29、U31、U32开关量驱动器开关量驱动器、U30信号放大器、8段数码管DS、通讯口DB9、OP1--OP31光电耦合器、M1-M4喷油器、T1-T4升压器、MG1步进电机、MG2节气门力矩电机、BT1-BT5功率驱动管、QE1-QE10功率驱动管、R1-R94电阻、VR1-VR2可调电阻、C1-C44电容、D1-D15稳压整流二极管、Q1-Q3三极管、L1-L2电感、Y1-Y2晶振、S1开关。

具体实施方式

实施过程：

本发明提出的组合脉谱对发动机空燃比控制的方法体现在常规控制器(发动机中央控制器ECU)和小脑关节控制器CMAC根据控制策略对控制功能的实现中；控制功能包括喷油控制、点火控制(点火提前角和点火闭合角)、进气控制、怠速控制、排放控制(碳罐蒸发、废气再循环系统EGR)和辅助控制(电气负荷、方向助力、油泵、空调等)。以下对实施过程分别说明。

下面结合附图1-9对本发明组合脉谱对发动机空燃比控制的方法做进一步的详细说明：

如图1所示：控制系统包括微处理器、小脑关节控制器CMAC、铁电存储器、模拟信号、数字信号、电源检测及稳压、输入调理电路、模拟信号通道、输入调理缓冲电路、数字信号通道、通信模块、进气系统模块、喷油控制模块、EGR控制模块，模拟信号一部分通过输入调理电路、模拟信号通道与微处理器相连，模拟信号另一部分通过输入调理缓冲电路、数字信号通道与微处理器相连，数字信号经输入调理缓冲电路、数字信号通道与微处理器相连，电源检测及稳压连接微处理器，铁电存储器与小脑关节控制器CMAC互联，小脑关节控制器CMAC与微处理器互联，微处理器与通信模块互连，微处理器分别与进气系统模块、喷油控制模块、EGR控制模块相连。

外部传感器的模拟信号通过输入调理电路将信号输入到微处理器；输入调理电路对模拟信号的处理分两部分：一部分由输入调理电路将信号调理为数字信号经数字信号通道输入微处理器；另一部分输入调理电路将信号直接经模拟通道输入微处理内部的A/D端口。

模拟信号主要包括：进气压力或进气流量、节气门位置信号、大气压力信号、进气温度信号、冷却水温度信号、氧传感器信号、环境温度信号、油门踏板信号、系统电压变化信号等。

传感器的数字信号通过输入调理缓冲电路转换为微处理器能接收的输入信号；输入调理缓冲电路的作用是对传感器数字信号的幅度、波形及干扰进行处理，即滤波处理。

数字信号主要有：曲轴位置信号、喷油脉宽信号、车速信号、空调请求信号、方向助力请求信号、空挡信号、大灯开关信号等。

电源通过电源检测及稳压电路处理后接入微处理器。电源检测及稳压电路的主要功能是：给系统各芯片提供稳压电源、给传感器提供工作电源和给RAM提供电源保持。电源检测及稳压电路由DC/DC转换器、过流过压保护器、电压变化信号变送器及抗干扰电路组成。

通信接口电路包括故障诊断接口和车载网络接口，车载网络接口包括通讯总线CAN-BUS和通讯总线LIN-BUS，通用故障诊断标准OBD-II/iso-9141K线，这些总线分别连接仪表及车身控制系统等；这些系统的信号分别通过网络总线及其总线驱动器与微处理器保持信息的交流。

微处理器由32位的CPU内核，内置常规控制器控制策略和算法、各类脉谱及其它相关控制目标数据及通信总线处理器等。

小脑关节控制器CMAC由另一片32位微处理器为内核，与外部电路构成；其内置自适应学习算法及控制策略，与主微处理器共同组成控制系统核心，接受外部信号变化，根据策略及时作出决策，进行自适应学习聚类刷新动态脉谱参数，发出指令控制外部执行机构动作和运行。

铁电存储器对系统基本空燃比脉谱参数进行备份，经自适应学习参与工况控制，并使系统稳定工作的那部分动态空燃比脉谱参数也作为经验数据存入其中。微处理器判定系统失控时会自动将基本空燃比脉谱参数从铁电存储器写入微处理器中。

进气控制模块电路采用专用控制驱动芯片和外围电路，驱动节气门力矩电机、通进气电磁阀、比例电磁阀、调速电控压气机等。

喷油控制模块采用专用控制驱动芯片和外围电路驱动喷油器、燃油泵开关。

EGR控制模块驱动ERG比例电磁阀。

驱动电路给出4路备用中功率控制驱动。

在这里特别说明的是，为便于区别新的控制方法，本发明将传统处理方式和方法， 如PID控制策略的使用等，均定义为常规控制器，常规控制器作为控制系统一部分，控制系统的另一部分称之为小脑关节控制器CMAC。

如图2所示：本发明的自适应控制策略，一但投入使用的发动机，除开始是通过经台架试验优化的基本空燃比脉谱参数工作外，由于自适应策略的作用，不断自适应产生新的优化动态空燃比脉谱参数，因而工作一段时间的发动机，其基本空燃比脉谱参数已或多或少发生改变，即是同时投入使用和经过相同工作时间后的发动机，其同控制目标的基本空燃比脉谱参数也改变的不再相同。

控制单元对不同的目标实施控制将应用不同的基本空燃比脉谱参数，如循环喷油量控制使用“1”的组合，正时控制使用“2”的组合，……，第n个控制使用“n”组合等，各基本脉谱参数对应于不同的工况将给出不同的目标值，该目标值由于各种使用环境、条件、传递时滞、机构传动时滞、特性差异等，与实际目标产生偏差；对实际目标的信号反馈，由于传感器的特性、信号的传递时滞、信号运算处理过程的时滞等；还包括随机产生的干扰和干扰引起的器件特性突变等；以上等等因素的存在，影响到控制的实时性和准确性，加上无法“因地制易”调整的台架标定基本脉谱参数，使控制系统无法准确确定控制目标。

使用小脑关节控制器CMAC，结合传统PID控制的自适应控制策略从二方面对以上存在的问题实施控制，一方面针对控制目标的偏差进行自适应控制，即确保系统稳定并且保证空燃比目标性能最优的自校正自适应控制(在线辨识系统)。另一方面是对某一控制目标的相关传感器信号进行变化率跟踪的自适应学习控制，即采集传感器反馈量变化率趋势判定与系统稳定性聚类逼近，以及稳定目标后的自学习生成动态空燃比脉谱对空燃比实时控制。

图2中，

(1)设被控制输出量y_j(j＝1，2，3…)，在此条件下连续测量发动机n个工作循环的时间t_i和转速信号、节气门位置信号、喷油脉宽信号、进气压力信号、氧传感器信号、爆震信号、大气压力信号、水温信号、燃油温度信号、机油温度与机油压力信号、VNT截面开度(有涡轮增压器时)和EGR阀开度信号、蓄电池电压信号以及以上各信号的变化率，并特别处理氧传感器和爆震传感器信号，如根据氧传感器反馈量变化率的变化趋势进行软测量方式的目标空燃比控制；根据爆震传感器信号经选频检波器作用后按n个循环爆震发生的概率在2％-5％以内为最佳点火调整阈值，而取代传统的爆震安全角距离。

以上信号经控制系统并以以下公式

${\mathrm{Na}}_0+a_1\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i=0,a_0\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i+a_1\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i^2-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i{y}_i=0$

进行拟合计算处理，得到基本控制目标y_i

公式中，a₀为基本脉谱参数值或传感器信号值，a₁为控制目标变化率或传感器信号变化率；t_i第i个循环时间；y_i第i个循环的控制目标平均变化量。

(2)通过拟合的数据再利用关系 $\mathrm{\Δy}=f(\frac{d1}{\mathrm{dt}},\frac{d2}{\mathrm{dt}},...,\frac{\mathrm{dn}}{\mathrm{dt}})$ 拟合，式中，d1/dt，d2/dt，…，dn/dt，分别为相关测值变化率；将被控制输出量改变为y_j＝y_j-1+Δy，(i＝1，2，3…)；

(3)设计控制律逻辑确定被控制输出量由y_j-1改为y_j之后，发动机各被测量的变 化率趋近于零，该趋近于零的值ε被视为最佳条件，该条件下的目标值y被优化选出成为新的控制目标，以及对应的查表条件改变。

y_j-y_j-1＞0时，有b_j-b_j-1＞ε，则y_j+1＝y_j+Δy(Δy＞0)。

y_j-y_j-1＜0时，有b_j-b_j-1＜ε，则y_j+1＝y_j+Δy(Δy＞0)。

y_j-y_j-1＞0时，有b_j-b_j-1＜ε，则y_j+1＝y_j-Δy(Δy＞0)。

y_j-y_j-1＜0时，有b_j-b_j-1＜ε，则y_j+1＝y_j-Δy(Δy＞0)。

(4)以上是以发动机各相关传感器测量值及其变化矢量为反馈参数的对y进行自适应控制的过程。该过程在n次工作循环中若使发动机平稳工作(各条件特征值参数变化不大，即有趋近于零的ε，概率分布在允许的范围内)，则控制目标y被定义在(u-Δy，y+Δy)几何体区域内，得出控制目标空间区域，并对区域内不断插值逼进极小空间区域而进行控制；此时表现出的发动机各参数即为发动机最优条件参数，该条件下的目标值即被优化选出的控制目标。此时该控制目标按规定被聚类写入动态空燃比脉谱参数区，该地址有不合条件的数据时被取代。

(5)当变化趋势在n次循环中稳定或最佳条件出现时，控制策略对控制单元及发动机的各时滞效应将按学习的模式进行预测消除，相同事件再次发生时联想控制；工况变化或同工况下条件变化时再按上述原则，如此反复；

(6)以上过程中，n以稳定的鲁棒性为界而确定，ε值为一多因素相关微小量常数。这两个参数在台架数据时反复验证并予以确认。

如图3所示：发动机进入工作时，控制系统根据不同的操作条件和各传感器的状态信号判定发动机当前的工况类别，即基本操作条件与当前相关传感器的状态构成控制系统选定工况的当前基本工况条件，控制系统根据上述条件确定当前工况，计算输出该工况下的基本空燃比脉谱参数。

如果此过程有经过自适应学习生成的动态空燃比脉谱参数存在，控制系统经稳定性优化判比，若该空燃比脉谱参数更优于基本空燃比脉谱参数，则输出的是新生成的动态空燃比脉谱参数。该动态空燃比脉谱参数被传感器的反馈信号进行当前修正，修正后的动态空燃比脉谱参数对执行器控制，如控制喷油器以决定喷油脉宽，以改变空燃比；控制点火模块以决定点火正时；控制怠速阀以决定怠速转速；控制进气系统，以调整进气充量系数和空燃比；控制EGR阀以改善排放等控制；这一过程进行的同时，一是通过各位置状态信号测量反馈上一循环的执行机构目标定位情况，控制系统将实际目标值与输出的修正目标值计算偏差及偏差变化率输入小脑关节控制器CMAC进行自适应权值修正，二是通过前馈方式训练和跟踪获得被控目标逆模型，若用x(k)表示系统状态，u(k)表示控制向量时，对执行机构的控制描述为x(k+1)＝g[x(k)，x(k)]；三是控制系统通过对与控制目标相关的传感器信号在规定循环周期内算出其信号量的变化率，通过变化率确定变化趋势，以确定控制方向，通过控制策略利用该变化趋势预测给出期望输出目标，通过与实测目标的偏差和偏差变化率计算，各相关传感器信号的变化率计算，不断修正权值，按各变化率趋近于零的稳定性趋势，逼近控制目标。

当系统自适应学习的经验聚类信号与基于变化率达到稳定阈值的偏差变化率最小以及偏差最小时，该预测控制目标被确定为将要选定的动态空燃比脉谱参数值。该脉谱参数值被送于暂存器中用于对控制目标的输出，重复前述的过程，不断计算前一循环的各相关变化率，在当前循环中控制和学习，在下一循环中预测输出。学习与控制交替进行。

当稳定性阈值出现时，该预测控制目标的动态脉谱参数值即生成的动态空燃比脉谱参数，被存入铁电存储器中，稳定性阈值出现时的各传感器信号值也同时被确定为决定该脉谱参数输出的工况条件信号，而与空燃比目标共同构成数据节点。同理，在条件发生变化时，重复以上过程，不断生成相对应的动态空燃比脉谱参数。

在学习与控制交替进行过程中，生成的空燃比脉谱参数和生成该空燃比脉谱参数时的各相关传感器的信号值按控制策略中的数据处理原则被聚类优化存储；优化的原则分两个方面，一是不断对基本工况条件和记忆的操作条件对动态空燃比脉谱参数值按趋势找出寻优区域不断逼近控制，确定最优条件ε出现时的数据节点，这样减少了空间占用率，同时也缩短了动态空燃比脉谱参数的生成周期。二是采用紧凑型地址空间存储策略，避免多余单元重新分配地址，即采用统一地址求余运算得到训练存放权值的空间，以满足硬件实现要求。

如以上小脑关节控制器CMAC，以怠速控制说明该控制器的工作过程。

在当前学习与控制阶段，控制系统中小脑关节控制器CMAC根据前一循环的节气门力矩电机位置、负荷及电器接入状态以及与之相关的传感器信号变化率确定下一循环的预测输出。因而首先以前一循环的控制脉谱参数为中心，根据与之相关传感器信号变化范围(如转速)及信号的变化率范围确定工况条件输入空间Ug＝[a，b]×[c，d]，根据预测目标和实际目标偏差范围及偏差变化率范围确定脉谱参数跟踪修正空间Um＝[e，f]×[g，h]，如步进电机调整行程在1到1.6，其变化率在0到1，则标准乘积空间为Ug＝[1，1.6]×[0，1]；并选取合适的量化级数，给出初始权系数矩阵，以当前与之相关传感器信号变化及信号的变化率和当前执行器位置信号及信号变化率为节点，选取合适的参数和空间超几何体半径，根据给定的样本找出包含该点的空间超几何体，确定选择矩阵S，此时小脑关节控制器CMAC的输出定义在以激活节点为中心的超几何体上的基函数线性组合，即 ${\hat{y}}_t=S_t^{T}B\left(x_t\right)q,$ 其中：B(x_t)＝diag[b₁(x_t)，b₂(x_t)，…，b_m(x_t)]，q＝[q₁，q₂，，q_n]^T是权系数向量，S_m＝[S_t，m]_n×m为权系数选择向量，这样对于每个样本，只需局部调整权系数即可。这样经不断学习与控制，不断重复以上过程，学习与控制交替进行，生成符合要求的动空燃比态脉谱参数，对下一循环中怠速喷油脉宽与电机进行预测控制，经过一段时间(多个循环过程)的学习聚类，通过多次逼近达到了实际目标值，最大能力的消除了时滞带来的控制偏差，从而使怠速达到精确控制。

如图4所示：控制系统根据转速信号、进气压力信号和反映操纵状态的节气门位置信号按喷油脉宽控制策略给出基本喷油脉谱参数，该基本喷油脉谱参数在系统闭环控制状态时其控制策略还受氧传感器信号的反馈调节；而且受组合策略匹配。

由于发动机相关工况参数(如冷却水温度、燃油温度、进气温度等)的反馈，系统将按不同工况的要求控制常规控制器依据工况参数对基本喷油脉谱参数进行修正，修正后的喷油脉谱参数提供给小脑关节控制器CMAC和喷油器；小脑关节控制器CMAC对修正的喷油器控制目标(脉谱参数)进行自适应学习和跟踪，并根据发动机相关工况参数的变化率、氧传感器信号的变化率、喷油脉宽的偏差及偏差变化率按图2和图3给出的方法，生成喷油脉宽动态脉谱参数，该脉谱参数经寻优条件确定后写入铁电存储器；当喷油脉宽控制策略判比确定应用组合脉谱参数策略时，喷油脉宽动态脉谱参数在组合策略的作用下，与基本喷油脉谱参数合成组合脉谱参数对发动机喷油器进行喷油脉宽自适应控制。

另外，控制系统将根据上述工况参数对发动机当前工况判定出单目标寻优方向，即功率目标、经济目标和综合目标，该优化目标一经选定，控制系统将给定空燃比目标(即给定喷油脉宽或对喷油脉宽和进气量进行软测量定混合比的双因素联调给定空燃比)进行预测闭环控制。

预测闭环控制以及预测控制的确定由控制系统对氧传感器信号的变化率和曲轴转角加速度按变化方向判别趋势给出，这样最大能力的将时滞影响降到最小，其带来的扰动被小脑关节控制器CMAC进行消偏差和抗干扰处理，目的是被控的空燃比目标按期望的动态特性跟踪期望(预测)空燃比，使系统达到稳定的精确控制。

如图5所示：发动机进气通过进气管1和空气滤清器2、稳压箱4，通过进气流量检测仪5和电子节气门控制器6和引射腔13，经进气歧管进入发动机14；当对空燃比目标强制调整时，经过进气管1和空气滤清器2到达稳压箱4的进气还要通过旁通管7和旁通进气电磁阀8进入辅助稳压箱12，通过调速电控压气机9、比例电磁阀21或引射空气喷射口11，经引射腔13和进气歧管进入发动机14。

实施过程中，控制器10根据进气温度传感器3信号、油门踏板位置信号18、电子节气门控制器6的位置信号、喷油器15的喷油脉宽信号、氧传感器17信号以及来自发动机14的其它进气相关状态信号22(如转速信号、进气压力信号、水温信号、火焰信号传导角等)，控制进气系统执行器，如旁通进气电磁阀8、调速电控压气机9、比例电磁阀21对发动机14进行进气控制。

控制机理是：第一个方面，由于旁通管7气路的作用，使一部分进气绕过了进气流量检测仪5和电子节气门控制器6，一定量的空气在调速电控压气机9、比例电磁阀21、引射空气喷射口11、和引射腔13的作用下流过该通道，强制调整了空燃比，使进气得到了补偿控制；第二个方面是由于使用稳压箱4和辅助稳压箱12，并且在不同的工况条件下不同程度的并联使用，由于稳压箱具有亥姆赫兹谐振器的效应，进气通过稳压箱4起到进气管内压力波的幅值和相位调整作用，由此改变了惯性气波增压效果；而且也降低了调速电控压气机9和进气系统带来的噪音；第三个方面是，通过调速电控压气机9、引射空气喷射口11和引射腔13、比例电磁阀21的作用对进入进气歧管的气流进行了涡流强度调整，并且对喷油雾化和燃烧起到了有益的作用。

控制过程中，控制器10根据以上相关控制信号和油门操纵信号20输出旁通进气电磁阀8控制信号、电子节气门控制器6控制脉谱、调速电控压气机9控制脉谱、比例电磁阀21控制脉谱，以上控制量经电子节气门控制器6的位置传感器信号、喷油器15的喷油脉宽信号、氧传感器17信号，以及其它如进气压力、温度和水温等信号通过控制器10的常规控制器对输出信号和输出脉谱进行修正输出，输出过程由控制器10的小脑关节控制器CMAC自适应跟踪学习并根据曲轴位置加速度、喷油脉宽变化率、氧传感器17信号变化率、进气压力和进气流量变化率进行图1到图3的控制和学习过程；当产生动态控制脉谱时，控制器10根据内置控制策略以及组合控制策略输出组合脉谱对以上执行器进行控制。

如图6所示：是通过节气门位置反馈控制的实施例之一。本例中，通过组合脉谱参数控制方法对电子节气门实施闭环控制，使节气门的开度稳定在一个相对固定的怠速位置。

控制系统根据发动机怠速工况状态信号，即节气门位置信号、进气流量信号、转速信号、冷却水温度信号、喷油脉宽信号以及其它相关信号，如大气压力、进气温度等，按控制策略，查取经台架标定的节气门力矩电机的基本空燃比脉谱参数，通过常规控制器对基本空燃比脉谱参数进行修正输出控制节气门力矩电机运动。

常规控制器内置怠速的PID模糊控制策略，利用怠速工况发动机各状态参数，如冷却水温度和大气压力等，并利用上一工作循环的相关状态参数的变化率和偏差，如曲轴转角加速度和转速偏差，以及各辅助电器开关状态，如空调开关，对基本脉谱参数进行修正输出。

小脑关节控制器CMAC对控制节气门力矩电机的输出脉谱参数进行自适应学习跟踪，并根据控制策略生成相应的动态脉谱参数暂存聚类，该脉谱参数通过组合策略参与控制目标控制，在几个循环的反复验证、判比和不断参与修改、聚类和联想，当发动机在怠速工况最稳定的工况条件出现时，确定该脉谱参数以及稳定条件；确定的脉谱参数被存入铁电存储器，取代基本怠速脉谱参数对目标进行控制。

如图7所示：本发明组合脉谱对发动机空燃比控制的方法的EGR控制实施例之一；控制要求是：在部分负荷下采用EGR，全负荷及节气门开度低于20％的工况下，EGR率取零。EGR率的控制范围为5％--25％。

控制过程中，控制系统根据节气门位置信号和由曲轴置位传感器测出的转速信号，按EGR率控制策略，查出EGR率基本控制脉谱参数，常规控制器根据节气门位置信号、转速信号、进气压力信号、冷却水温度信号确定当前所在工况，对符合EGR控制要求的工况，按该工况下相关传感器的信号对EGR率脉谱参数进行调整修正后输出EGR率修正脉谱参数，该脉谱参数控制EGR率比例电磁阀工作。

小脑关节控制器CMAC对控制EGR率比例电磁阀的EGR率修正脉谱参数进行自适应跟踪并学习，这里特别指出的是小脑关节控制器CMAC利用节气门位置偏差和曲轴转角加速度的变化对EGR率的控制修正进行了软测量方式推定，使EGR率在5％-25％的范围内进行了自适应最佳配比。小脑关节控制器CMAC的另一个作用是通过自适应学习，依据本发明前面叙述的自适应控制策略和动态脉谱参数生成策略生成动态脉谱参数，该脉谱参数经判比适合于对目标控制时将按照组合脉谱参数控制策略全部和部分取代EGR率基本脉谱参数重复上述过程。

以上从进气控制到EGR控制均与空燃比控制相关，控制系统通过对各个控制过程相关联的传感器反映的特征值及处理过程中这些特征值的变化率寻优判比，给出最佳空燃比目标。

如图8所示：微处理器U1的31、32脚分别与存储器U16的29、24脚相连，40脚通过电阻R1接VCC高电平，通过电容C1接地，通过开关S1接地；微处理器U1的73、74脚之间接有晶振Y1，并且通过电容C2、C3接地；

进气压力、大气压力传感器的信号经过缓存器U2进入锁相环U3进行V/F转换处理后，通过光电耦合器OP1输入到微处理器U1的A/D口P50、P51脚，供微处理器U1进行分析计算处理。

氧传感器信号经运算放大器U4对其进行10倍放大后输入对数放大器U5，经对数放大器U5的放大后由对数放大器U5的10脚输出后，经运算放大器U6进行I-V变换为5-0V电压信号输入到微处理器U1的A/D口P52脚，供微处理器U1对空燃比进行分析判定。

将冷却水温度信号、进气温度信号、环境温度信号通过串接分压电阻转换为模拟电压信号供比较器U7比判，比较器U7依次输出数字信号输入到微处理器U1的A/D口P54、P55、P56脚，供微处理器U1来分析判断发动机工况。

曲轴位置传感器信号输入到磁变换器U8进行转换处理后，输入到微处理器U1的A/D口P57脚，供微处理器U1进行分析计算处理。

节气门位置信号、油门踏板信号经降压后输入到运算放大器U9放大处理后，输入到微处理器U1的A/D口P46、P47脚，供微处理器U1进行分析计算处理。

爆震的信号通过由运算放大器U10及其外围电路组成的信号选频放大电路进行放大处理后，输入到由运算放大器U10E组成的检波电路，检波器的输出信号经过一个非门缓冲后输入微处理器U1的P16脚，供微处理器U1进行分析计算处理。

反相器U11和门电路U12组成喷油信号脉冲鉴宽电路；喷油信号输入到微处理器U1的INTP0口P01脚，供微处理器U1进行分析计算处理。

由CAN通信接收器U13组成CAN通讯模块的接收节点单元。

由异步串行通讯处理器U14、通讯口DB9和电子开关U15等组成系统写入程序通讯电路。由寄存器U16和8段数码管DS组成系统故障代码显示电路，以判比系统故障信息。

电离传感器信号通过由微功耗运算放大器U18、U17及其外围电路组成的恒电位仪电路和电流检测电路处理后，传感器信号的电位被控制在一个定值，传感器信号经处理后输入到微处理器U1的P27脚，供微处理器U1进行分析计算处理。

电源通过由锁相环U19组成的电源检测电路处理后，通过光电耦合器OP3输入微处理器U1的P26脚，实时检测电瓶电压量，为系统提供可靠性稳压直流电源。

大灯开关信号、空档位置信号、方向助力信号、空调请求信号通过串接分压电阻转换为模拟电压信号供斯密特触发器U20整形后，依次输出数字信号输入到微处理器U1的P21、P22、P23、P24脚，给微处理器U1来判断分析发动机工况。

转速信号经过时基电路U21调理后，通过光电耦合器OP4输入到微处理器U1的P20脚，供微处理器U1进行分析计算处理。

微处理器U24、锁存器U22、动态储存器U23构成小脑关节控制器CMAC，在微处理器U1的控制下，依据内置控制策略自适应学习，并对受空燃比目标值进行调节逼近；动态储存器U23是闪存存储器，其对类聚调节参数进行刷新存储，在微处理器U24的控制下参与新工况下的控制器控制。

由扩展口U26和存储器U25构成预备扩展闪存器，存储系统脉谱MAP数据。

如图9所示：微处理器U1驱动控制信号经光电耦合器OP4隔离处理后，通过三极管Q2放大后驱动功率管QE1，控制驱动旁通进气电磁阀、调速电控压气机、比例电磁阀。

由微处理器U1的P130、P131脚分别输出PWM1、PWM2控制信号，通过功率驱动器Q15-Q18组成的H桥驱动电路，经过稳压整流二极管D11-D14组成的整流隔离电路来驱动控制节气门力矩电机MG2。

微处理器U1利用其I/O端口P70-P77，通过开关量驱动器U27、U28对喷油信号进行采集与反馈分析判比处理后，通过功率驱动管QE5-QE9对发动机的喷油进行实时控制。

微处理器U1利用其I/O端口P132、P133输出控制信号经过光电耦合器OP6-OP7组 成的抗干扰电路隔离后，通过开关量驱动器U29对信号进行采集与反馈分析判比处理后，通过功率驱动管BT1组成的驱动电路，驱动EGR电磁阀开关量控制。

微处理器U1驱动控制信号经光电耦合器OP8隔离处理后，通过三极管Q3放大后驱动功率管QE10，控制驱动电子节气门的H、L高低电位；并且通过由信号放大器U30组成的电流监控电路处理后，输入到微处理器U1的A/D口P46脚，实时对电流进行监控，并用于位置反馈处理。

微处理器U1利用其I/O端口P150-P157输出控制信号经过光电耦合器OP9-OP16组成的抗干扰电路隔离后，通过功率驱动管BT2-BT5组成的驱动电路，驱动备用的开关量控制。

Claims (6)

1.组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，其特征在于：包括基本空燃比脉谱参数和动态空燃比脉谱参数，基本空燃比脉谱参数是经过台架标定或经过台架及道路参数优化标定的脉谱参数，动态空燃比脉谱参数是自适应生成的发动机在线自标定和自优化的可刷新空燃比控制的脉谱参数，基本空燃比脉谱参数和动态空燃比脉谱参数构成组合脉谱参数，通过控制系统按控制策略对汽油发动机空燃比进行自适应控制，控制策略包括空燃比组合控制策略和修正控制策略；

空燃比组合控制策略和修正控制策略：

a、组合作用对象：作用于组合空燃比脉谱，对应于相同或非常相近的空燃比目标查表条件，既有基本空燃比脉谱，又有生成的动态空燃比脉谱时，即作用条件是该工况所对应的控制目标具有动态空燃比脉谱；

b、组合原则；对同工况、同条件或同工况具有非常相近的条件，即数据节点既有存在于基本空燃比脉谱的，也有存在于动态空燃比脉谱的，当组成数据节点的元素中，相关各特征信号值相同而目标参数不同时，选动态空燃比脉谱参数；空燃比相关各特征信号值不完全相同但目标参数相同时，对该不相同特征信号值分别按前一循环值与当次循环值计算变化率，比较该变化率，取小判优，确定空燃比组合脉谱参数；相关各特征信号值相同而目标参数相差较大时，取两目标中值按动态空燃比脉谱生成策略进行逼近生成新的动态空燃比脉谱参数插入动态空燃比脉谱中；

c、组合方法：从动态空燃比脉谱中选择动态空燃比脉谱参数后，原同工况、同条件或同工况具有非常相近的条件下的基本空燃比脉谱参数被屏蔽；动态空燃比脉谱参数对控制目标进行控制，当被确定使用的动态空燃比脉谱参数在对空燃比目标控制时，相关各特征信号值的变化率无法稳定在允许范围内时，放弃该动态空燃比脉谱参数，回到该工况、该条件下的基本空燃比脉谱，应用动态空燃比脉谱生成策略重新学习生成；

d、以上组合作用下，通过对部分控制目标的动态空燃比脉谱参数应用，对同一工况，或代换一部分基本空燃比脉谱参数，或取代该工况下的全部基本空燃比脉谱；

控制系统对空燃比的期望目标按修正策略以及动态空燃比脉谱的生成策略、组合策略选择最佳空燃比控制目标进行逐步纠偏逼近控制，在控制过程中通过自适应学习和经验聚类，生成动态空燃比脉谱使对空燃比目标的控制达到快速响应和高精度；

在纠偏逼近中，使用的修正控制策略是：

该修正策略由常规修正策略和小脑关节控制器CMAC的逼近修正策略组成：常规修正策略是来自反映发动机工况的相关各传感器的特征信号值对基本空燃比脉谱的修正，这一部分在常规控制方式下输出基本修正空燃比脉谱通过喷油器和进气机构的执行器对空燃比目标进行控制；小脑关节控制器CMAC的逼近修正策略中，一是采用新的相关各传感器的特征信号处理方式对不可直接测得量进行软测量方法推断，以及推断而得到软测量特征信号值对基本空燃比脉谱进行修正；二是利用小脑关节控制器CMAC通过期望目标对实际目标进行纠偏，并在纠偏过程中进行权值匹配而自适应学习相关各传感器的特征信号值对基本空燃比脉谱进行修正，三是通过各传感器给出的特征信号变化率，以及软测量推定的特征信号变化率确定逼近范围，不断按变化率逼近最小偏差范围对基本空燃比脉谱进行修正。

2.根据权利要求1所述的组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，其特征在于：基本空燃比脉谱参数的组成是不同工况分区的若干个子脉谱参数区域之和，每个区域都按该区域的控制目标值分为闭环控制目标区域和开环控制区域。

3.根据权利要求1所述的组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，其特征在于：控制系统包括微处理器、小脑关节控制器CMAC、铁电存储器、传感器、电源检测及稳压电路、输入调理电路、模拟信号通道、输入调理缓冲电路、数字信号通道、通信模块、进气系统模块、喷油控制模块、EGR控制模块，传感器输出的模拟信号一部分通过输入调理电路、模拟信号通道与微处理器相连，传感器输出的模拟信号另一部分通过输入调理缓冲电路、数字信号通道与微处理器相连，传感器输出的数字信号经输入调理缓冲电路、数字信号通道与微处理器相连，电源检测及稳压电路连接微处理器，铁电存储器与小脑关节控制器CMAC互联，小脑关节控制器CMAC与微处理器互联，微处理器与通信模块互连，微处理器分别与进气系统模块、喷油控制模块、EGR控制模块相连。

4.根据权利要求1所述的组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，其特征在于：动态空燃比脉谱参数的生成方法是，根据工况条件和使用条件的变化以及发动机自身因素变化学习生成的一系列空燃比自适应参数，该空燃比自适应参数在工作过程中按工况依据条件变化对空燃比自适应学习和经验聚类，反复应用和实时修正而不断刷新；

动态空燃比脉谱参数的生成方法由以下几个步骤产生：

a、确定动态空燃比脉谱生成区域：以某一工况条件下的控制空燃比和控制进气机构的基本修正脉谱，以及表征此刻工况条件的相关各特征信号值为数据节点，以该节点的基本修正脉谱参数y为中心值，以期望空燃比和推定空燃比偏差为基本参考半径，找出动态脉谱生成区域(y-Δy，y+Δy)；

b、确定动态空燃比脉谱生成的寻优区域：在同维空间区域利用该数据节点中表征该工况与空燃比相关的各特征信号值的变化率大小进行动态空燃比脉谱生成趋势判定，从而判定更小的区域是在(y-Δy)还是在(y+Δy)一边，确定后以(y-Δy)或(y+Δy)区域的中值为目标逼近后的新节点，并且以该目标为中心，确定新的逼近后的动态空燃比脉谱生成区域，如此反复，不断逼近，直到最小的区域min(y-Δy，y+Δy)出现，该区域为寻优区域；

c、动态空燃比脉谱的生成：当表征该工况的相关各特征信号值趋近于一个近似于零的常数时，以及进行概率统计处理的相关特征信号的概率分布在允许的范围内，确定min(y-Δy，y+Δy)中的中值点y_m，该中值点y_m即为生成的动态空燃比脉谱参数；

d、确定动态空燃比脉谱：重复以上过程a-c，并且在全过程小脑关节控制器CMAC对空燃比控制目标进行自适应学习和跟踪，以及对偏差进行逼近调整和进行经验聚类，当相关各特征信号值的变化率ε及相关特征信号的概率分布稳定在一个允许的变化范围内时，确定该动态空燃比脉谱参数，存入铁电存储器，此时，确定的动态空燃比脉谱参数和所对应的空燃比相关各特征信号值为一组数据节点，该节点即为动态空燃比脉谱参数，该动态空燃比脉谱参数的集合构成动态脉谱；

e、对动态空燃比脉谱的刷新：生成的动态空燃比脉谱在控制过程中，由于发动机自身特性及使用环境改变，以及喷油器与进气机构之间的匹配，使其空燃比控制目标也有所变化，其所组成的数据节点在进行a-d的过程时，当相关各特征信号值的变化率ε及相关特征信号的概率分布稳定在一个不允许的变化范围内时，重新生成新的动态空燃比脉谱参数，经小脑关节控制器CMAC对空燃比控制目标进行自适应学习和跟踪，以及对偏差进行逼近调整和经验聚类确定，对原来数据节点地址单元刷新。

5.根据权利要求1所述的组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，其特征在于：各相关传感器信号包括油门踏板信号，发动机的曲轴位置及转速信号、上止点信号、转矩信号、喷油脉宽信号、节气门位置信号、氧传感器信号、燃油温度信号、供电回路电压信号、水温传感器信号、进气压力信号，空燃比信号、EGR率信号。

6.根据权利要求1所述的组合脉谱对发动机空燃比控制的方法，其特征在于：控制系统根据发动机与空燃比相关各传感器的特征信号变化率判定工况变化趋势对部分时滞偏差过大的控制目标进行给定空燃比期望值预测控制，同时以预测控制目标值为数据节点，利用小脑关节控制器CMAC的自适应逼近调整能力和学习能力，降低或消除各方面信号滞后带来的误差；

控制系统还根据发动机与空燃比相关各传感器的特征信号变化率判定工况变化趋势进行经济模式、动力模式、正常模式判定，在不同的控制模式下自适应选定不同的空燃比闭环控制目标进行控制；在控制过程中，通过控制和学习交替进行，对模式目标进行优化，并在今后的控制中依据条件的改变，不断修改和被优化。

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