CN104915543B - 用于对死时间特性建模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在运行方式正向运行中和在运行方式反向运行中对死时间特性进行建模的方法，其中在正向运行中借助于写指针依次按第一顺序选择存储器的存储单元，以便将数值写入所述存储单元内，并且借助于读指针来选择，以便从所述存储单元读取所述数值，其中在反向运行中借助于写指针依次按第二顺序选择所述存储器的存储单元，以便将数值写入所述存储单元内，并且借助于所述读指针来选择，以便从所述存储单元读取所述数值，其中根据所述写指针确定所述读指针，其中为了由初始运行方式转变到目标运行方式，所述目标运行方式的写指针被设置为所述初始运行方式的读指针的最后一个数值。

Description

用于对死时间特性建模的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对死时间特性建模的方法、一种控制装置以及一种计 算机程序。

背景技术

死时间特性在动态系统中非常频繁地出现。例如在内燃机中所有传输系统、 例如管线显示出死时间特性。例如在内燃机的控制装置中模拟死时间特性，以 便例如借助于所谓的虚拟传感器来获得测量值。

死时间元件(Totzeitglieder)被用于对死时间特性建模。以采样率、即每时 间单位的写访问而到达的数据流被存储在所保留的存储器中，并在所定义的时 长到期之后再次被输出。写指针和读指针被用于管理存储器访问。写指针通常 在每次调用死时间元件时恒定地被提高一增量，并且在到达存储器的末端时再 次被设置为零。为了确定读指针到写指针的距离，使死时间除以采样率。如果 得出在所保留的存储区之外的数值，则其利用模数“存储器大小”被约束 (umgebrochen)。在每次调用死时间元件时，将一个新的数值写到写指针的位置 上，且从读指针的位置读出以及输出一个数值。最大可表示的死时间受到所保 留的存储段的大小的限制。

因为写指针每次被提高1且定期地溢出，所保留的存储段被周期性地写入， 并且在所存储的数据中没有空隙以及没有陈旧的数据形成，即使死时间在运行 时间期间发生变化。

因此正向运行中的死时间可以被模拟，但是例如管的交替地在正向和反向 运行中的死时间的建模因此是不可能的，其中该管交替地在两个方向上被流过。

因此需要一种用于交替地在正向运行中以及在反向运行中的死时间的建模 的方法。

发明内容

在该背景下，本发明提出一种用于对死时间特性建模的方法，以及用于执 行该方法的计算单元和机器可读存储介质。

本发明提出一种能够在运行模式正向运行中和在运行模式反向运行中执行 的用于对死时间特性建模的方法。在此在正向运行中借助于写指针依次按第一 顺序选择存储器的存储单元，以便将数值写入所述存储单元内，并借助读指针 选择存储单元，从这些存储单元中读出数值。同样地，在反向运行中利用写指 针依次按第二顺序选择存储器的存储单元，以便将数值写入所述存储单元内， 并借助读指针选择存储单元，从这些存储单元中读出数值。在两种运行方式下 都根据写指针来确定读指针。

本发明的主要方面在于，为了在运行方式之间转变，目标运行方式的写指 针被设置为初始运行方式的读指针的最后一个数值。目标运行方式的读指针原 则上又根据目标运行方式的写指针来确定。

由此实现能够交替地不仅在正向运行中而且在反向运行中对死时间特性进 行模拟。因此例如可以对交替地在两个方向上被流过的管的死时间特性进行模 拟。

以逻辑电路或计算机程序的形式来实现该方法是特别有利的，因为这尤其 在实施的计算单元还被用于其他任务并且因此总归存在时造成特别低的成本。 用于提供计算机程序的适合的数据载体尤其是硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、 DVD以及其他等等。通过计算机网络(因特网、内联网等)下载程序也是可能 的。一种可实现的方法也可以被称为死时间元件(例如电路部分或电路模块或 者计算机程序块)。

根据一种优选实施方式，在正向运行中的死时间特性在正的死时间值的情 况下被模拟，并且在反向运行中的死时间特性在负的死时间值的情况下被模拟。 死时间值表征写指针和读指针之间的距离，并且通常由外部预先给定。与此相 应地，从正向运行到反向运行的切换或者相反的切换在死时间值的符号转变时 被执行。

根据另一实施方式，当死时间值为零时，进行在正向运行中的运行。由此 实现，只有当死时间值的符号实际上发生变化时，才进行从正向运行到反向运 行的转变。如果死时间为零，也即不存在死时间特性，则保持正向运行。

根据另一实施方式，为了根据写指针确定读指针，形成死时间值和采样率 的商。由此实现，所述读指针具有与死元件的死时间相对应的间距。在此，死 时间值和采样率的商确定读指针和写指针之间的距离。采样率对应于死时间元 件被调用的速率，并且可以在外部预先给定或者例如被测量。

根据另一实施方式，在从正向运行转变到反向运行或者相反的情况下，在 运行模式转变之后，读指针和写指针之间的距离被确定为如下数值，在运行模 式转变之前的数值具有该数值。由此实现，死时间的在此期间的变化不会引起 输出有错误的数值。优选地，随后逐步地将读指针设置为由写指针的依赖性给 定的数值，例如在每次调用时距离可以被提高一增量。

根据本发明的计算单元、例如汽车的控制装置尤其是以程序技术被设立用 于执行根据本发明的方法。在此可以涉及一种控制装置，该控制装置具有用于 对正向运行和/或反向运行中的死时间元件进行建模的装置，具有包括多个存储 单元的存储器，所述存储单元可以借助于写指针利用数值被写并借助于读指针 被读出。所述控制装置此外具有用于改变写指针的写指针修改单元和用于改变 读指针的读指针修改单元。

本发明的其他优点和设计方案由说明书和附图得出。

易于理解的是，上述的和随后还要说明的特征能够不仅以分别所给出的组 合而且以其他组合或者单独地被使用，而不离开本发明的范围。

本发明根据附图中的实施例示意性地被示出并且以下参考附图详细地来描 述。

附图说明

图1以示意图示出PKW(载客汽车)的内燃机的通风和排气系统；

图2以示意图示出用于执行根据本发明的方法的控制装置；

图3以示意图示出该方法的第一个方法段；以及

图4以示意图示出该方法的第二个方法段。

具体实施方式

在图1中示出了例如PKW的内燃机的通风和排气系统2的一段。

通风和排气系统2具有第一管段4和第二管段6，所述管段在本实施例中相 互平行延伸。连接管8连接第一管段4和第二管段6。在本实施例中，不仅在正 向运行I中而且在反向运行II中，气体均可以流过该连接管8。因此该连接管8 显示出死时间特性，该死时间特性在本实施例中必须交替地在正向运行I中和在 反向运行II中被建模。

死时间特性不仅在正向运行I中而且在反向运行II中被模拟，例如用于PKW的内燃机的调节的Lambda模型。该Lambda模型对通风和排气系统2之 内的不同的物质浓度、诸如氧气和燃料的分布进行建模。在此，该Lambda模型 对气体的混合、存储、传输以及化学反应进行建模。通过该模型，关于这些物 质在通风和排气系统2的不同位置处的当前浓度的信息可供使用，并且可以计 算这些位置的燃烧空气比(Lambda)。该模型可以被应用于其他物质、诸如水。

在此利用一个或多个死时间元件10对传输过程进行建模。例如新风和排气 系统2通过内燃机、高压AGR(排气再循环)和低压AGR以运载介质的方式 被连接。通常，在每个部位处，气体总是仅在一个方向上流动。但是在高压AGR 线路、诸如连接管8内，气体还可以反向流动。方向反转可以在任意时间点发 生，即使从最后的方向反转起气体没有完全被交换。为了动态地精确地保持该 模型以及确保每个浓度变化都在正确的时间点位于正确的位置，“按片”(in Scheiben)地对沿着气体柱、例如连接管8之内的浓度进行建模。为了保持这些 片的顺序，需要对死时间、正好也对可逆的死时间的准确的建模。

在图2中示出了一个控制装置12，其被构造或设立用于对正向运行I中和 反向运行II中的死时间进行建模。为此该控制装置具有根据本发明的优选实施 例的作为死时间元件10实施的方法。所述方法尤其是作为可调用函数被计算机 实施。

在本实施例中，所述死时间元件10具有存储器14、写指针修改单元16和 读指针修改单元18。该存储器14和/或该写指针修改单元16和/或该读指针修改 单元18可以具有硬件和/或软件组件。

存储器14可以是控制装置12的存储器的保留段。在本实施例中，存储器 14具有多个存储单元S1，S2，...，Sm，Sn，各一个数值W1，W2，...，Wm，Wn可以被写 入这些存储单元中并从这些存储单元中读出。在本实施例中，可以借助指示器 或指针对存储单元S1，S2，...，Sm，Sn寻址。因此在本实施例中可以借助指示器读 指针LZ读出各个存储单元S1，S2，...，Sm，Sn的数值W1，W2，...，Wm，Wn。此外， 在本实施例中，可以借助指示器写指针SZ将数值W1，W2，...，Wm，Wn写入各个 存储单元S1，S2，...，Sm，Sn中。

为了能够实现不仅在运行模式正向运行I中而且在运行模式反向运行II中 的死时间特性的建模，死时间元件10具有写指针修改单元16和读指针修改单 元18。

写指针修改单元16如稍后说明的那样被构造用于改变写指针SZ，并且读 指针修改单元18如同样稍后说明的那样被构造用于改变读指针LZ。

附加地参考图3和4。在此，图3示出正向运行I中的死时间的建模，而图 4示出反向运行II中的死时间的建模。在此，单独的步骤或步骤的组可以按与 本实施例不同的顺序被执行。通常所描述的步骤中的多个步骤针对函数的每次 调用也同时或者依次进行。此外，与写访问相关地描述的步骤以及与读访问相 关地描述的步骤在一个函数调用中进行。在常规运行开始之前，适宜地利用对 于具体应用情况来说可信的数值W来写存储单元，因此在一开始就可以读出可 信的数值。所述可信的数值例如可以是来自以前的常规运行的所保存的数值或 者缺省数值。

在该方法开始时，死时间元件10读入死时间值。适宜地在外部根据要模拟 的物理模型预先给定所述死时间值。由死时间值和采样率或调用速率(参见上 面)可以计算读指针和写指针之间的距离。

在另一个步骤中，检查该死时间值是正的还是负的，并产生相应的检查结 果。如果所述检查结果表明该死时间值是正的，则进行正向运行I中的运行。而 如果所述检查结果表明该死时间值是负的，则进行反向运行II中的运行。如果 所述检查结果表明该死时间值是零，则进行正向运行I中的运行。

在另一个步骤中，利用写指针SZ选择存储器14的第一存储单元S1(以虚 线示出)。然后在另一个步骤中将第一数值W1写入第一存储单元S1中。在另 一个步骤中写指针SZ被提高1，并且现在指向第二存储单元S2(以虚线示出)。 适宜地，至今所说明的步骤与下面还要更详细说明的读取过程一起在调用函数 的情况下同时或依次进行。

在另一函数调用的情况下，将第二数值W2写入第二存储单元S2中。

因此在正向运行I中，利用写指针SZ依次通过函数调用按第一顺序R1选 择存储器14的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn，并且然后将数值W1，W2，...，Wm，Wn 按其出现的顺序写入存储单元S1，S2，...，Sm，Sn中。第一顺序R1可以与存储器 14的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn的行状布置相对应。第一顺序R1可以与此不同 地根据空闲存储单元的可用性具有任意的分布。如果通过将写指针SZ提高1而 超出了存储器14的末端、在本实施例中存储单元Sn，写指针SZ再次被设置为 第一计数值(此处为1，0同样也是可能的)。

并行地，在每个函数调用的情况下，根据写指针SZ确定读指针LZ。为此 形成死时间值和采样率的商，控制装置12以该采样率工作。如果得出对存储器 14之外的存储单元寻址的数值，则其利用函数模数“存储器14的存储器大小” 被约束。在此，死时间值和采样率的商确定读指针LZ和写指针SZ之间的距离 AB。因此在另一个步骤中通过从写指针SZ的位置减去所确定的距离AB来确 定存储器14中读指针LZ的位置。如果在图2中写指针寻址存储单元Sn，则读 指针LZ指向存储单元S1。在另一个步骤中，现在利用所确定的读指针LZ选择存储器14的存储单元S1。在另一个步骤中，从存储单元S1中读出另一个数值 W1。在另一个步骤中，更新读指针LZ。在重新的函数调用的情况下，从读指 针LZ现在所指向的存储单元S2中读出另一个数值W2。

因此在每次调用死时间元件10时，存入一个新的数值，并读出所存储的数 值。

如果现在对死时间值TZW的检验得出：例如现在存在一个负的死时间值， 则执行从正向运行I到反向运行II的转变。为此，用于反向运行II的写指针SZ 被设置为正向运行I中读指针LZ的最后的数值。如上面已经说明的，原则上根 据用于反向运行II的写指针SZ来确定用于反向运行II的读指针LZ。如果在切 换时死时间值的量值不发生变化，用于反向运行II的读指针LZ对应于用于正 向运行I的先前的写指针SZ。

在反向运行II中，利用写指针SZ依次按与第一顺序R1相反的第二顺序 R2选择存储器14的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn。

然而在从例如正向运行I转变到反向运行II之后可能发生如下的情况：死 时间值的量值比以前大。然后读指针LZ将可能对存储器14的正好还没有被写 的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn进行寻址。存储器14的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn于 是包含最后的写周期的数值，这些数值例如是最大死时间之久的，存储器14的 大小确定该写周期。此外可能发生如下的情况：连接管8内的流量围绕零波动， 并且因此频繁地进行运行模式的转变。于是读指针LZ和写指针SZ也振荡，并 不定期地溢出。于是数值可以是任意旧的。

为了消除该问题，优选地规定，在切换时即使在死时间值的量值发生变化 时也首先将距离AB限制在先前的数值之内。因此，在反向运行II开始时，在 运行模式转变之后距离AB的最大值作为极限值被确定为如下数值，在运行模 式转变之前距离AB被确定为了该数值。新的距离AB于是被设置为极限值以 及实际值中的最小值，所述实际值作为死时间值和采样率的商得出。

在另一方法流程中，该极限值然后被逐步提高到总的保留的存储器大小。 例如在每次调用死时间元件10时该极限值可以被提高1，直到该极限值达到存 储容量为止，并且因此是无限的。

在反向运行II中，首先将数值写入写指针SZ所指向的存储单元S1内。在 另一个步骤中通过以下方式更新写指针SZ，即在本实施例中写指针被降低1。 在本实施例中，写指针于是跳到存储单元Sn(以虚线示出)。因此，在反向运行 II中，利用写指针SZ依次按第二顺序R2选择存储器14的存储单元 S1，S2，...，Sm，Sn并且利用另外的数值来写，然后依次读出这些数值。

此外，在死时间值增加而没有转变运行方式时可能发生如下的情况：以后 读指针LZ继续寻址相同的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn或者甚至寻址与前进方向相 反的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn，存储单元S1，S2，Sm，Sn以该前进方向被读出。为 了防止这种情况，可以防止读指针LZ的位置与前进方向相反的改变。因此可以 实现，所输出的数值W1，W2，...，Wm，Wn总是按其输入的顺序被输出。

至今所描述的方法是本发明的特别优选的实施方式，其可以如随后所说明 的那样被修改。

与上面所描述的方法流程不同地，例如可以在写访问之前进行对存储单元 S1，S2，...，Sm，Sn的读访问。然后，在存储器14的大小所确定的最大死时间值的 情况下，相应的存储单元S1，S2，...，Sm，Sn直接在读出之后再次被重写。对于死 时间零的特殊情况，提供了处理该情况的单独的例程、例如软件例程。

此外，与上面所描述的方法流程不同地，例如读指针LZ和/或写指针SZ不 能以整数方式被计算。读指针LZ和/或写指针SZ的索引于是在访问存储单元 S1，S2，...，Sm，Sn时应被四舍五入。于是此处最大死时间值不再直接由存储器14 的大小限制。对于不以整数方式被计算的读指针LZ和/或写指针SZ的特殊情况， 提供了单独的例程、例如软件例程，该例程处理该情况并因此防止数据损失。

此外，与上面所描述的方法流程不同地，例如在正向运行I中各个步骤可以 具有不同的顺序。例如该方法在正向运行I中可以以步骤“根据写指针SZ确定 读指针LZ”开始，或者例如首先执行步骤“利用写指针SZ选择存储器14的第 一存储单元S1”以及“将第一数值W1写入存储单元S1中”，随后跟着步骤“根 据写指针SZ确定读指针LZ”。然后例如另外的步骤随后进行。

Claims (12)

1.一种用于在运行方式正向运行中和在运行方式反向运行中对死时间特性进行建模的方法，

其中在正向运行中，借助于写指针(SZ)依次按第一顺序(R1)选择存储器(14)的存储单元(S1,S2,…,Sm,Sn)，以便将数值(W1,W2,Wm,…,Wn)写入所述存储单元(S1,S2,…,Sm,Sn)内，并且借助于读指针(LZ)来选择，以便从所述存储单元(S1,S2,…,Sm,Sn)读取所述数值(W1,W2,Wm,…,Wn)，

其中在反向运行中，借助于写指针(SZ)依次按第二顺序(R2)选择所述存储器(14)的存储单元(S1,S2,…,Sm,Sn)，以便将数值(W1,W2,Wm,…,Wn)写入所述存储单元(S1,S2,…,Sm,Sn)内，并且借助于所述读指针(LZ)来选择，以便从所述存储单元(S1,S2,…,Sm,Sn)读取所述数值(W1,W2,Wm,…,Wn)，

其中所述第一顺序(R1)具有与所述第二顺序(R2)不同的前进方向，

其中根据所述写指针(SZ)确定所述读指针(LZ)，

其中为了由初始运行方式转变到目标运行方式，所述目标运行方式的写指针(SZ)被设置为所述初始运行方式的读指针的最后一个数值。

2.如权利要求1所述的方法，其中根据死时间值来确定读指针(LZ)和写指针(SZ)之间的距离(AB)。

3.如权利要求2所述的方法，其中如果死时间值是正的，在正向运行中执行所述方法，并且如果死时间值是负的，在反向运行中执行所述方法。

4.如权利要求2或3所述的方法，其中如果死时间值为零，在正向运行中执行所述方法。

5.如权利要求2或3所述的方法，其中根据采样率来确定读指针(LZ)和写指针(SZ)之间的距离(AB)。

6.如权利要求5所述的方法，其中读指针(LZ)和写指针(SZ)之间的距离(AB)被确定为死时间值和采样率的商。

7.如权利要求2或3所述的方法，其中在由初始运行方式转变到目标运行方式时读指针(LZ)和写指针(SZ)之间的距离(AB)被限制在极限值之内，所述距离(AB)在运行模式转变之前被确定为所述极限值。

8.如权利要求7所述的方法，其中在由初始运行方式转变到目标运行方式之后，所述极限值逐步被提高到无限值。

9.如权利要求1至3之一所述的方法，其中在根据写指针(SZ)确定读指针(LZ)时，防止读指针(LZ)的位置与前进方向相反的改变。

10.计算单元，其被设立用于执行如前述权利要求之一所述的方法。

11.机器可读存储介质，具有存储在其上的计算机程序，当该计算机程序在计算单元上被实施时，该计算机程序促使所述计算单元执行如权利要求1至9之一所述的方法。

12.根据权利要求11所述的机器可读存储介质，其中所述计算单元是如权利要求10所述的计算单元。