DE10003548A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Berechnung einer von einem Klimaanlagensystem gesteuerten Variablen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Berechnungsvorrichtung für eine gesteuerte Variable sowie ein Verfahren, mit welchem eine gesteuerte Variable aus einer oder mehreren Eingangsvariablen leicht berechnet werden kann, wobei Steuercharakteristiken für die Berechnung der gesteuerten Variablen geeignet gelernt werden können. Anwendungsgebiet ist u.a. eine Klimaanlage oder ein Klimatisierungssystem für Fahrzeuge. Die Steuercharakteristiken werden als gekrümmte Ebenen oder Flächen wiedergegeben, welche in einen (n+1)-dimensionalen Raum eingebettet sindund werden verwendet, eine gesteuerte Variable aus n Variablen zu steuern. Die Steuercharakteristiken werden durch eine Aneinanderordnung von flachen Ebenen entsprechend von Unterräumen angenähert, welche durch Unterteilen eines n-dimensionalen Eingaberaumes erhalten werden. Beispielsweise wird ein zweidimensionaler Eingaberaum, der durch die Innenraumtemperatur und die Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge definiert oder aufgespannt ist, in 15 Unterräume unterteilt. Flache Ebenen 1 bis 15 werden den jeweiligen Unterräumen entsprechend gemacht. Wenn die Innenraumtemperatur und der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag eingegeben werden, wird eine Entscheidung dahingehend gemacht, zu welchem Unterraum die jeweiligen Umgebungsbedingungen gehören. Die Luftströmung des Klimaanlagensystems wird dann unter Verwendung einer Gleichung für eine der flachen Ebenen 1 bis 15 berechnet. Wenn die Luftströmung modifiziert werden muß, wird die Gleichung für die flache ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein gesagt Klimaanlagen- oder Airconditioningsysteme und insbesondere eine Vorrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Varia­ blen, beispielsweise der Luftströmung (Gebläsegeschwindig­ keit oder -stärke) auf der Grundlage von n erfaßten Variab­ len, welche z. B. die Außen- oder Umgebungslufttemperatur, die Innen- oder Fahrgastraumtemperatur und den Sonnenlicht­ einstrahlungsbetrag oder die Sonneneinstrahlungsstärke um­ fassen.

Ein herkömmliches automatisches Klimaanlagensystem (ACC = Automated Climate Control) für Fahrzeuge steuert die Luftströmung, die Lufttemperatur am Luftverteilerausgang oder andere Variablen abhängig von Umgebungsbedingungen, beispielsweise der Außenlufttemperatur, der Innen- oder In­ nenraumtemperatur und dem Sonnenlichteinstrahlungsbetrag. Steuercharakteristiken zur Berechnung einer gesteuerten Va­ riablen, beispielsweise der Luftströmung oder der Tempera­ tur am Luftverteilerausgang (Luftauslaßtemperatur), aus den Umgebungsbedingungen werden typischerweise für jedes Fahr­ zeug (vorab) eingestellt und in einem nicht flüchtigen Sy­ stemspeicher, beispielsweise einem ROM abgespeichert, so daß es für gewöhnlich unmöglich ist, diese Charakteristiken zu modifizieren, sobald sie einmal abgespeichert worden sind.

Systeme, welche derartige Steuercharakteristiken ver­ wenden, haben gewisse Einschränkungen. Beispielsweise er­ zeugen in einem System, in welchem die Steuercharakteristi­ ken nicht änderbar sind, zur Steuerung der Luftströmung Sensoren, welche die Außenlufttemperatur, die Innenraumtem­ peratur und.den Sonnenlichteinstrahlungsbetrag erfassen, Signale, welche die entsprechenden Meßwerte darstellen. Die Luftströmung wird auf der Grundlage dieser drei Eingangssi­ gnale in Abhängigkeit von den oben erwähnten Steuercharak­ teristiken berechnet und der Betrieb eines Gebläses wird gesteuert, um die berechnete Luftströmung zu erhalten.

Fig. 15 ist eine Steuercharakteristik-Datenmappe oder Datenfunktion für die Kühlluftströmung, wobei ein Beispiel einer Steuercharakteristik dargestellt ist, die zur Berech­ nung der Luftströmung verwendet wird. In diesem Falle wer­ den die Außenlufttemperatur und der Sonnenlichteinstrah­ lungsbetrag als konstant betrachtet. Nur die Innenraumtem­ peratur ändert sich.

Wenn sich die Innenraumtemperatur einer festgesetzten Temperatur (in diesem Beispiel 25°C) nähert, wird die Luft­ strömung minimiert. Wenn die Innenraumtemperatur ansteigt, wird die Luftströmung angehoben. Bei ungefähr 50°C ist die Fluß- oder Strömungsrate maximal. Wenn mehrere Eingangssi­ gnale verwendet werden, wird für gewöhnlich eine ähnliche Datenmappe verwendet, um die gesteuerte Variable auf der Grundlage der Steuercharakteristiken zu berechnen.

Bei einer herkömmlichen Steuerprozedur oder einem her­ kömmlichen Steuerverfahren, welches eine Datenmappe, basie­ rend auf mehreren Eingangssignalen verwendet (es sei ange­ nommen, daß es zwei Eingangssignale gibt, nämlich die Luft­ strömung wird sowohl aufgrund der Innenraumtemperatur als auch dem Sonnenlichteinstrahlungsbetrag berechnet), ent­ spricht die Luftströmung gemäß Fig. 16 einem Punkt (x, y) in einer Ebene, welche von der Innenraumtemperatur (x) und dem Sonnenlichteinstrahlungsbetrag (y) bestimmt wird. Es ist jedoch unrealistisch, die Luftströmung einem jedem Punkt (x, y) der Ebene entsprechend zu machen, welche von der Innenraumtemperatur (x) und dem Sonnenlichteinstrah­ lungsbetrag (y) bestimmt wird, d. h. entsprechend dem gesam­ ten Eingaberaum.

Von daher wird gemäß Fig. 16 der Eingaberaum in Unter­ räume oder Zellen unterteilt. Jeder Luftströmungswert ent­ spricht dem Schnittpunkt von Linien, welche die Grenzen zwischen den einzelnen Zellen darstellen. Die Luftströmung entsprechend einem Punkt innerhalb einer Zelle wird durch eine bilineare Interpolation ermittelt.

In dem in Fig. 16 gezeigten Beispiel wird, wenn zwei Eingangssignale, welche die Innenraumtemperatur (x) und den Sonnenlichteinstrahlungsbetrag (y) anzeigen, eingegeben werden, eine Entscheidung gemacht, um zu bestimmen, zu wel­ cher Zelle ein Punkt A(x,y) auf der Ebene gehört, wobei die Ebene durch die Innenraumtemperatur (x) und den Sonnen­ lichteinstrahlungsbetrag (y) bestimmt oder aufgespannt wird. Eine bilineare Interpolation wird durchgeführt, wel­ che auf vier Scheitel- oder Spitzenwerten (x₀, y₀), (x₁, y₀), (x₀, y₁) und (x₁, y₁) basiert, welche die Zelle defi­ nieren, sowie auf dem gespeicherten Luftströmungswert, der den vier Scheitelwerten entspricht.

Wenn blw₀₀, blw₁₀, blw₀₁ und blw₁₁ Luftströmungen ent­ sprechend den vier Scheitelpunkten oder Scheitelwerten (x₀, y₀), (x₁, y₀), (x₀, y₁) und (x₁, y₁) entsprechen, ist der Algorithmus dieser bilinearen Interpolation wie folgt. Zu­ nächst werden X und Y unter Verwendung der Gleichungen (1) und (2) berechnet:

Eine Luftströmung blw entsprechend dem Punkt A(x,y) wird gemäß der folgenden Gleichung (3) berechnet:

blw = (1-X)(1-Y) × blw₀₀ + X(1-Y)blw₁₀ + (X-1)Y × blw₀₁ + XY × blw₁₁ (3)

Es sei festzuhalten, daß, obgleich die obige Beschrei­ bung auf zwei Eingangssignalen basiert, Berechnungen durch einen ähnlichen Ablauf durchgeführt werden können, wenn drei oder mehr Eingangssignale vorliegen.

Allgemein gesagt, vorab festgesetzte Steuercharakteri­ stiken, welche auf der obigen herkömmlichen Technik basie­ ren, werden als Beziehungen der Scheitelwerte eines Unter­ raumes in einem Eingaberaum zu Luftströmungen an den Schei­ telwerten ausgeführt. Da eine bilineare Interpolation zur Berechnung einer gesteuerten Variable auf der Grundlage von vorab festgelegten Steuercharakteristiken festgelegt wird, wächst die Menge von benötigten Berechnungen mit einer wachsenden Anzahl von Eingangssignalen entsprechend an.

Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Klimaanlagesy­ stem muß ein Benutzer, wenn er mit der automatisch gesteu­ erten Luftströmung nicht zufrieden ist, die Luftströmung für gewöhnlich von Hand über einen Schalter oder derglei­ chen einstellen. Diese Steuerung von Hand kann das System in die Lage versetzen, Lern-, Schulungs- oder Programmier­ daten ("teacher data") zu speichern, welche verwendet wer­ den können, die vorab eingestellten Steuercharakteristiken benutzerbezogen zu erneuern.

Die Verwendung derartiger Lern- oder Programmierdaten wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert. Bevorzugte Luftströmungen von drei exemplarischen Benutzern N, T und Y während des Kühlvorganges sind in den Fig. 17A bis 17C dargestellt, welche jeweils die Beziehung der Innenraumtemperatur zu bevorzugten Luftströmungen der Be­ nutzer N, T und Y zeigen, wobei der Sonnenlichteinstrah­ lungsbetrag bei 500 W/m² gehalten wird. Fig. 17A zeigt den Fall, in welchem die Außenlufttemperatur 20°C beträgt. Fig. 17B zeigt den Fall, in welchem die Außenlufttemperatur 30°C. Fig. 17C zeigt den Fall, in welchem die Außenluft­ temperatur 35°C beträgt.

Fig. 18 vereinfacht die in Fig. 17B dargestellten Er­ gebnisse. Wie zu sehen ist, zeigen sich die bevorzugten Luftströmungen der Benutzer N, T und Y relativ zu verschie­ denen Innenraumtemperaturen als Gradient einer Kühlluft­ strömung-Steuercharakteristiklinie von der maximalen Luft­ strömung zur minimalen Luftströmung gemäß der Datenmappe oder -funktion von Fig. 15. Zur Realisierung einer von je­ dem Benutzer bevorzugten oder favorisierten Voreinstellung durch das Lernen oder Programmieren der Steuercharakteri­ stiken, ist es notwendig, den Gradienten der Steuercharkte­ ristik-Funktionslinien zu ändern. Wenn beispielsweise die Luftströmung auf der Grundlage der Datenmappe gesteuert wird, welche die vorab gespeicherten Steuercharakteristiken zwischen der Innenraumtemperatur und der Luftströmung dar­ gestellt, wie in den Fig. 19A und 19B gezeigt, wird, wenn der Benutzer die Luftströmung bei der Innenraumtempe­ ratur T1 verringert und die Luftströmung bei der Innenraum­ temperatur T2 erhöht, gemäß Fig. 19A die Funktion in die Form gemäß Fig. 19B modifiziert. Mit anderen Worten, der Charakteristikalinie wird ein Gradient derart verliehen, daß sie durch die modifizierten Luftströmungen bei den In­ nenraumtemperaturen T1 und T2 verläuft, bei welchen die Mo­ difikationen gemacht wurden.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 5- 149602 offenbart eine Lern- oder Programmiertechnik für die Steuercharakteristiken von Gebäude-Klimaanlagensystemen. Diese Technik modifiziert die Steuercharakteristiken allei­ ne im Nahbereich der Lern- oder Programmierdaten, indem die Differenz zwischen einer festgesetzten Steuerung und den Lerndaten hinzuaddiert wird, wie in Fig. 20 gezeigt. Von daher ist es unmöglich, die Steuerung der Luftströmung auf eine für den Benutzer bevorzugte Weise bei sämtlichen Umge­ bungsbedingungen zu realisieren.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 717243 offenbart eine Technik, bei welcher ein oberer Grenzwert der Luftströmung bei Beginn des Betriebes einer ACC für ein Fahrzeug auf der Grundlage der Außenlufttemperatur und dem Sonnenlichteinstrahlungsbetrag "gelernt" wird. Bei dieser bekannten Technik wird die Außenlufttemperatur als ein Ein­ gangssignal akzeptiert. Die graphisch als Funktion festge­ haltenen Steuercharakteristiken werden verwendet, den obe­ ren Grenzwert der Luftströmung zu berechnen und werden ab­ hängig von einem einzelnen Eingangssignal modifiziert. Ob­ gleich der Gradient der graphisch festgehaltenen Steuercha­ rakteristik modifiziert wird, ist die Funktion oder Daten­ mappe nur einem Eingangssignal zugeordnet. Was somit den Sonnenlichteinstrahlungsbetrag betrifft, wird eine von zwei Arten von Funktionen verwendet, und zwar abhängig davon, ob der Sonnenlichteinstrahlungsbetrag größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist.

Diese Situation ist in den Fig. 21A und 21B darge­ stellt, wobei Fig. 21A eine Datenmappe oder Funktion vor einem Lernprozess zeigt und Fig. 21B eine Datenmappe oder Funktion nach dem Lernprozeß zeigt. Eine Funktion bestehend aus graphisch festgehaltenen Linien, welche die Steuercha­ rakteristiken darstellen, die zur Berechnung einer gesteu­ erten Variablen (oberer Grenzwert der Luftströmung) aus der Außenlufttemperatur verwendet werden, gelangt zur Anwen­ dung. Obgleich der Gradient der Steuercharakteristikalinie geändert werden kann, werden nur zwei Steuercharakteristi­ kalinien verwendet, abhängig davon, ob der Sonnenlichtein­ strahlungsbetrag groß oder klein ist.

Demzufolge ist es unmöglich, in Antwort auf den Sonnen­ lichteinstrahlungsbetrag eine kontinuierliche Steuerung zu schaffen. Abhängig vom Sonnenlichteinstrahlungsbetrag kann somit eine feine Steuerung nicht durchgeführt werden. Wenn die Anzahl von Eingangssignalen erhöht wird, wächst, wenn dieses Verfahren weiter verwendet wird, die Anzahl von Steuercharakteristikalinien, welche in einem Speicher abzu­ legen ist, entsprechend an. Wenn beispielsweise zwei Steu­ ercharakteristiken verwendet werden, beispielsweise Kühl­ wassertemperatur und Sonnenlichteinstrahlungsbetrag, ist unter den Umständen, wo der Sonnenlichteinstrahlungsbetrag groß ist und die Kühlwassertemperatur hoch ist, eine Steu­ ercharakteristikalinie notwendig, wohingegen eine andere oder weitere Steuercharakteristikalinie unter den Umständen notwendig ist, wo der Sonnenlichteinstrahlungsbetrag groß und die Kühlwassertemperatur gering ist. Weiterhin ist eine Steuercharakteristikalinie unter den Umständen notwendig, bei denen der Sonnenlichteinstrahlungsbetrag klein und die Kühlwassertemperatur hoch ist, wohingegen eine weitere Steuercharakteristikalinie unter den Bedingungen notwendig ist, bei denen der Sonnenlichteinstrahlungsbetrag klein und die Kühlwassertemperatur niedrig ist. Somit werden vier Steuercharakteristikalinien benötigt.

Gemäß Fig. 2A sind Steuercharakteristiken zur Berech­ nung einer gesteuerten Variablen aus zwei Eingangssignalen für gewöhnlich als Oberfläche darstellbar, welche eine zweidimensionale Figur ist, die in einem dreidimensionalen Raum eingebettet ist. Idealerweise werden Lage und Krümmung an jedem Teil der gekrümmten Ebene abhängig von den Pro­ grammier- oder Lerndaten erneuert. Die Erneuerung einer derartigen beliebig gekrümmten Ebene ist jedoch vom techni­ schen Standpunkt her schwierig.

Angesichts der obigen Nachteile und Einschränkungen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung einer gesteuerten Variablen auf der Grundlage von einer oder mehreren Eingangsvariablen zu schaffen. Auch ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen zu schaffen, welche Steuercharakteristiken zur Berechnung einer gesteuerten Va­ riablen lernen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Er­ findung hinsichtlich einer entsprechenden Vorrichtung die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich eines Verfahrens die im Anspruch 13 bzw. 15 angegebenen Merkmale vor, wobei die jeweiligen Unteransprüche vorteilhafte Wei­ terbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt haben.

Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Berechnung einer Variablen, welche eine ge­ steuerte Variable in Antwort auf n Eingangsvariable berech­ net, wobei n eine natürliche Zahl ist. Die Vorrichtung zur Berechnung der Variablen ist mit einer Speichervorrichtung zur Speicherung von Gleichungen für flache Ebenen ausge­ stattet, welche es möglich machen, einen Ausgangswert aus n Eingangsvariablen zu berechnen.

Die gespeicherten Gleichungen werden entsprechend von Unterräumen definiert, welche durch Unterteilen eines n-di­ mensionalen Eingaberaumes erhalten werden, der eine Ansamm­ lung von Punkten innerhalb eines n-dimensionalen Raumes entsprechend den n Eingangsvariablen hat. Die n Eingangsva­ riablen können als ein Punkt innerhalb des n-dimensionalen Eingaberaumes ausgedrückt werden. Eine Ansammlung oder Schar von Punkten entsprechend den n Variablen bildet somit einen Bereich innerhalb des n-dimensionalen Raumes abhängig von dem Bereich von Werten, welche jede Variable annehmen kann. Dieser Bereich wird nachfolgend als der n-dimensio­ nale Eingaberaum bezeichnet. Wenn beispielsweise n = 3 ist, nimmt der Bereich die Form eines Parallelepipedes an. Wenn n = 2 ist, hat der Bereich die Form eines Rechtecks.

Die erwähnten Gleichungen für flache Ebenen sind je­ weils entsprechend dieser Unterräume definiert. Wenn n Ein- gangsvariable eingegeben werden, wählt die Vorrichtung zur Berechnung der gesteuerten Variable eine Gleichung für eine flache Ebene aus, welche entsprechend einem Unterraum abge­ speichert ist, zu welchem die eingegebenen Variablen gehö­ ren. Unter Verwendung der ausgewählten Gleichung wird dann eine gesteuerte Variable berechnet.

Um die gesteuerte Variable aus n Eingangsvariablen zu berechnen, ist es notwendig, einen n-dimensionalen Eingabe­ raum auf einem eindimensionalen Raum abzubilden. Beispiels­ weise kann gemäß Fig. 2A das Abbilden von einem zweidimen­ sionalen Eingaberaum auf einen eindimensionalen Raum als Verwendung einer Oberfläche definiert werden, welche eine sanft geschwungenen oder gekrümmte zweidimensionale Figur ist, welche in einen dreidimensionalen Raum eingebettet ist, wie in Fig. 2A gezeigt. Wenn in Fig. 2A die Sonnen­ lichteinstrahlungsmenge und die Innenraumtemperatur be­ stimmt werden, d. h. wenn ein Punkt innerhalb einer flachen Ebene, definiert durch zwei Werte (d. h. der Sonnenlichtein­ strahlungsbetrag und die Innenraumtemperatur) auf zwei Ach­ sen festgesetzt ist, wird die Luftströmung durch Ermitteln des Punktes berechnet, der die gekrümmte Ebene schneidet. Durch Erweitern dieser Theorie kann die Abbildung vom n-di­ mensionalen Raum auf den eindimensionalen Raum dadurch de­ finiert werden, daß die Oberfläche in dem (n+1)-dimensiona­ len Raum verwendet wird.

Die Fläche oder Oberfläche hat das gleiche Naturell wie eine flache Ebene, wenn sie nahe an jedem Punkt betrachtet wird ("Modern Small Mathematical Encyclopedia", Seite 356, 1977, Kodan-sha Bluebacks Publishing Company, Japan). Die­ ses Naturell wird auch beibehalten unabhängig des dimensio­ nalen Raumes, in welchem die Fläche eingebettet ist. In­ folge dessen kann eine beliebig gekrümmte Fläche angenähert werden, in dem ausreichend kleine flache Ebenen unter Ver­ wendung der oben beschriebenen Beziehung kombiniert werden. Von daher können die durch die gekrümmte Ebene gemäß obiger Beschreibung dargestellten Steuercharakteristiken durch die Kombination ausreichend kleiner flacher Ebenen angenähert werden.

Aus diesem Grund verwendet die vorliegende Erfindung einen n-dimensionalen Eingaberaum, der in Unterräume unter­ teilt ist, mit Gleichungen für flache Ebenen, die entspre­ chend den jeweiligen Unterräumen formuliert sind. Der Ein­ gaberaum kann auch in Zellen unterteilt sein, und die Ebe­ nen können entsprechenden Zellen entsprechen. Da es notwen­ dig ist, den gesamten Raum zum Zwecke der Annäherungsgenau­ igkeit in eine Vielzahl von Zellen zu unterteilen, ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Anzahl von Ebenen übermäßig an­ wächst, hoch. Demzufolge werden bei der vorliegenden Erfin­ dung Unterräume entsprechend den Eingangsvariablen spezifi­ ziert. Die gesteuerte Variable wird unter Verwendung von Gleichungen für flache Ebenen entsprechend diesen Unterräu­ men berechnet.

Bei der Vorrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen gemäß der vorliegenden Erfindung werden Gleichun­ gen für flache Ebenen entsprechend den Unterräumen für n Eingangsvariable ausgewählt. Unter Verwendung der ausge­ wählten Gleichung für flache Ebenen wird die gesteuerte Va­ riable berechnet. Für gewöhnlich wird eine Gleichung für eine flache Ebene wie folgt definiert:

f(x) = ax + by + . . . + cz + d

Eine derartige Gleichung kann aus den n Eingangsvaria­ blen x, y, . . ., z schnell berechnet werden. Infolgedessen kann die gesteuerte Variable leicht berechnet werden.

Zusätzlich weist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Modifizierer für eine gesteuerte Variable auf, um gesteuerte Variable von außen her zu modifizieren, sowie eine Lernsteuervorrichtung. Wenn die gesteuerte Va­ riable über den Modifizierer für die gesteuerte Variable modifiziert wird, speichert die Lernsteuervorrichtung die modifizierte gesteuerte Variable und bei dieser Modifika­ tion eingegebenen Eingangsvariablen als Lern- oder Program­ mierdaten in einer Lerndatenspeichervorrichtung ab. Die Da­ ten werden als Lerndaten entsprechen den betroffenen Unter­ räumen abgespeichert, welche den Eingangsvariablen entspre­ chen. Die Lernsteuervorrichtung erneuert die Gleichung für eine flache Ebene entsprechend dem betroffenen Unterraum auf der Grundlage der Lerndaten entsprechend den jeweiligen Unterräumen, wobei die Lerndaten in denjenigen Lerndaten enthalten sind, die in der Lerndatenspeichervorrichtung ab­ gespeichert sind.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsformen bzw. Modifikationen hier­ von anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Klimaanla­ gensystems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A und 2B Darstellungen, in welchen eine Fläche bzw. eine Ansammlung von flachen Ebenen gezeigt sind, die Luftströmungs-Steuercharakteristiken repräsentieren,

Fig. 3A und 3B Darstellungen von Unterräumen, welche so aufgestellt sind, daß sie flachen Ebenen eines Ebenenmo­ dells entsprechen;

Fig. 4 eine Darstellung einer Ebenenkoeffizienten-Da­ tenbasis;

Fig. 5A und 5B Darstellungen von Konturlinien, die in ein Ebenenmodell eingebracht werden;

Fig. 6A und 6B Darstellungen zur Veranschaulichung der Art und Weise, wie einige Konturlinien durch Erneuern von flachen Ebenen des Ebenenmodels unterbrochen werden;

Fig. 7A und 7B Darstellungen zur Veranschaulichung der Art und Weise, wie Konturlinien durch einen globalen oder allgemeinen Lernprozeß geändert werden;

Fig. 8 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Art und Weise, wie Ebenen abhängig von Lerndaten erneuert wer­ den;

Fig. 9A und 9B Diagramme zur Veranschaulichung der Art und Weise, wie Ebenen aus Lerndaten nicht eindeutig be­ stimmt sind;

Fig. 10 eine Darstellung, in der der Änderungsbetrag dargestellt ist, der an einer flachen Ebene durch Erneuern der Ebene gemacht wird;

Fig. 11A und 11B Darstellungen, in welchen Ebenen dar­ gestellt sind, die unter der Bedingung erneuert wurden, bei der die Korrektursumme minimal ist;

Fig. 12A und 12B Darstellungen, in welchen die Koordi­ natenübertragung in einem eingegebenen Unterraum darge­ stellt ist;

Fig. 13 eine Darstellung, in der Bilder entsprechend einer variablen Umwandlung dargestellt sind;

Fig. 14A und 14B Darstellungen, in welchen die Korrek­ tur von Ebenenkoeffizienten dargestellt sind;

Fig. 15 eine graphische Darstellung, in der ein Bei­ spiel von Luftströmungs-Steuercharakteristiken in Form ei­ ner Funktion oder Datenmappe dargestellt ist, um eine Luft­ strömung aus der Innentemperatur eines Fahrzeuges zu be­ rechnen;

Fig. 16 eine Darstellung, in der eine Technik zur Be­ rechnung der Luftströmung auf der Grundlage herkömmlicher Luftströmungs-Steuercharakteristiken dargestellt ist;

Fig. 17A bis 17C graphische Darstellungen, in welchen Untersuchungsergebnisse von Luftströmungs-Steuercharakteri­ stiken dargestellt sind, welche von verschiedenen Benutzern vorgezogen werden;

Fig. 18 eine Darstellung, in der eine Funktion oder Da­ tenmappe von Luftströmungs-Steuercharakteristiken gezeigt ist, wie sie von verschiedenen Benutzern vorgezogen werden,

Fig. 19A und 19B Darstellungen eines effektiven Verfah­ rens zum Erlernen einer Datenmappe oder Funktion, welche aus Luftströmungs-Steuercharakteristiken besteht;

Fig. 20A und 20B Darstellungen, in welchen ein Verfah­ ren nach dem Stand der Technik zur Erneuerung einer Daten­ mappe oder Funktion bestehend aus Luftströmungs-Steuercha­ rakteristiken dargestellt ist;

Fig. 21A und 21B Darstellungen, in welchen ein anderes Verfahren nach dem Stand der Technik zur Erneuerung einer Datenmappe oder Funktion bestehend aus Luftströmungs-Steu­ ercharakteristiken dargestellt ist;

Fig. 22 eine graphische Darstellung, in der Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate (least square solu­ tions) und Toleranzabweichungsbereiche bezüglich der Innen­ raumtemperatur dargestellt sind;

Fig. 23 eine graphische Darstellung, in der flache Ebe­ nen dargestellt sind, welche Luftströmungs-Steuercharakte­ ristiken darstellen, wenn die Außenlufttemperatur 20°C be­ trägt;

Fig. 24 eine graphische Darstellung, in der flache Ebe­ nen dargestellt sind, welche Grenzen zwischen einer schrä­ gen Oberfläche und einem Maximalwert und einem Minimalwert darstellen;

Fig. 25A und 25B Darstellungen, in der flache Ebenen dargestellt sind, welche Bewegungen der Grenzen an dem Ma­ ximalwert und dem Minimalwert darstellen;

Fig. 26A und 26B Darstellungen, in der flache Ebenen dargestellt sind, welche Diskontinuitäten der Grenzen an den schrägen flachen Ebenen darstellen;

Fig. 27A und 27B Darstellungen von flachen Ebenen, wel­ che eine Korrektur der Diskontinuitäten der Grenzen der schrägen flachen Ebenen darstellen;

Fig. 28 eine Darstellung, in der eine Suchbereichsein­ schränkung von auswählbaren typischen Werten dargestellt ist;

Fig. 29A und 29B Darstellungen, in welchen eine Paral­ lelverschiebung der schrägen flachen Ebenen dargestellt ist;

Fig. 30A und 30B Darstellungen, in welchen Unterschiede der Umgebungsbedingungen vor und nach Schalterbetätigungen dargestellt sind; und

Fig. 31A und 31B Darstellungen, in welchen eine Korrek­ tur der Differenz der Umgebungsbedingungen vor und nach den Schalterbetätigungen dargestellt ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, in welchem der Aufbau eines Klimaanlagensy­ stems oder Airconditioning-Systems (ACC) für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Dieses Klimaanlagensystem umfaßt im wesentlichen einen Er­ kennungsblock 11 für Umgebungsbedingungen, einen Luftströ­ mungs-Berechnungsabschnitt 12, eine Ebenenkoeffizienten-Da­ tenbasis 13, einen Modifizierungs- oder Erneuerungsab­ schnitt 14 für Luftströmungs-Steuercharakteristiken, einen Programmier- oder Lerndaten-Speicherabschnitt 15, einen Luftströmungs-Änderungsschalter 16, einen Treiberabschnitt 17 und ein Gebläse 18.

Der Erkennungsblock 11 für die Umgebungsbedingungen weist einen Innenraum-Temperatursensor 11a zur Erkennung der Temperatur der Luft innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeuges, einen Sonneneinstrahlungsbetrag-Sensor 11b zur Erkennung der Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge oder des Son­ nenlicht-Einstrahlungsbetrages und einen Außenlufttempera­ tursensor 11c zur Erkennung der Temperatur der Außenluft auf. Die von den Sensoren erzeugten Signale, welche die er­ faßten Parameter anzeigen, werden als Umgebungsbedingungen dem Luftströmungs-Berechnungsabschnitt 12 und dem Luftströ­ mungs-Änderungsschalter 16 zugeführt.

Der Luftströmungs-Berechnungsabschnitt 12 berechnet die Luftströmung auf der Grundlage von Luftströmungs-Steuercha­ rakteristiken von den Umgebungsbedingungen, welche wieder­ holt von dem Erkennungsblock 11 für die Umgebungsbedingun­ gen erzeugt werden. Diese Luftströmungs-Steuercharakteri­ stiken werden in Form einer Mehrzahl von Gleichungen für flache Ebenen dargestellt. Ebenenkoeffizienten, welche die Gleichungen bestimmen, werden in der Ebenenkoeffizienten- Datenbasis 13 gespeichert.

Der Treiberabschnitt 17 betreibt und steuert das Ge­ bläse 18 abhängig von Luftströmungs-Befehlen, welche von dem Luftströmungs-Berechnungsabschnitt 12 kommen. Mit ande­ ren Worten, die in die Fahrgastkabine des Fahrzeuges vom Gebläse 18 geschickte Luftströmung wird so eingestellt, daß sie gleich der Luftströmung wird, wie sie vom Luftströ­ mungs-Berechnungsabschnitt 12 angewiesen wird.

Der Luftströmungs-Änderungsschalter 16 erlaubt es einem Benutzer, die automatisch eingestellte Luftströmung nach seinen Vorstellungen zu ändern. Wenn die Luftströmung über den Luftströmungs-Änderungsschalter 16 geändert wird, wer­ den die modifizierte oder geänderte Luftströmung und die Umgebungsbedingungen, wie sie von dem Erkennungsblock 11 für die Umgebungsbedingungen eingegeben werden, als Pro­ grammier- oder Lerndaten dem Lerndatenspeicherabschnitt 15 eingegeben.

Der Lerndatenspeicherabschnitt 15 speichert die vom Luftströmungs-Änderungsschalter 16 kommenden Lerndaten und schickt entsprechende Lerndaten an den Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungssteuercharakteristiken.

Wenn die Lerndaten von dem Lerndatenspeicherabschnitt 15 angelegt werden, liest der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungssteuercharakteristiken entsprechende Ebe­ nenkoeffizienten aus der Ebenenkoeffizienten-Datenbasis 13, erneuert die Ebenenkoeffizienten gemäß den von dem Lernda­ ten-Speicherabschnitt 15 kommenden Lerndaten und schickt die erneuerten Ebenenkoeffizienten wieder zu der Ebenen­ koeffizienten-Datenbasis 13.

Genauer gesagt, wird angenommen, daß es n Eingangsva­ riablen x, y, . . . z gibt, wobei dann w die gesteuerte Va­ -riable ist, ergibt sich eine Gleichung für eine flache Ebene als:

w = ax + by + . . . + cz + d

Die Ebenenkoeffizienten-Datenbasis 13 speichert die Ebenenkoeffizienten a, b, . . . c, d der Ebenengleichung. Der Erneuerungsabschnitt 14 erneuert die Ebenenkoeffizienten a, b, . . . c, d, um entsprechend die Gleichung für die flache Ebene zu erneuern. D. h., die Gleichung für eine flache Ebene wird im allgemeinen nur durch die Ebenenkoeffizienten bestimmt.

Bei dieser Konfiguration können die Lerndaten, welche aus der erwähnten gesteuerten Variablen und den Eingangsva­ riablen bestehen, als (x, y, . . . z, w) dargestellt werden. Somit können die Lerndaten um einen Unterraum zu einem be­ stimmten Zeitpunkt als (x_i, y_i, . . . z_i, w_i) (i = 0, 1, 2, . . . k) ausgedrückt werden.

Es sei festzuhalten, daß i in der Reihenfolge zugewie­ sen ist, in der Lerndatenabschnitte gespeichert sind. Es ist wünschenswert, die Ebenenkoeffizienten der Gleichung für eine flache Ebene herauszufinden, welche durch diese Lerndatenelemente (x₁, y₁, . . . z_i, w_i) mit maximaler Genau­ igkeit läuft.

Infolgedessen ist es denkbar, daß der Erneuerungsab­ schnitt die Ebenenkoeffizienten a_k, b_k, . . ., c_k, d_k als Lö­ sungen von simultanen Gleichungen findet, wie sie durch Gleichung (4) weiter unten angegeben sind, und zwar auf der Grundlage der Lerndaten (x₁, y₁, . . . z_i, w_i) (i = 0, 1, 2, . . . k) entsprechend den betroffenen Unterräumen.

Aus Gründen der Vereinfachung wird Gleichung (4) nach­ folgend durch "Xa = w" dargestellt, wobei X die Matrix auf deren linker Seite und a und w die Reihenvektoren auf deren linken bzw. rechten Seite bezeichnen.

Durch Bestimmung der Ebenenkoeffizienten als Lösungen dieser simultanen Gleichungen läßt sich eine Gleichung für eine flache Ebene finden, welche exakt durch die Lerndaten verläuft.

Es sei festzuhalten, daß K Lerndaten-Elemente entspre­ chend dem betreffenden Unterraum nicht immer auf oder in der gleichen Ebene liegen. In diesem Fall haben die simul­ tanen Gleichungen gemäß obiger Gleichung (4) keine Lösun­ gen. Demzufolge ist es vorstellbar, daß Ebenenkoeffizienten a_k, b_k, . . ., c_k, d_k als Lösungen nach der Methode der klein­ sten Quadrate der durch Gleichung (4) angegebenen simulta­ nen Gleichungen gefunden werden. Wenn die Beziehung Xa = w für die in Gleichung (4) angegebenen simultanen Gleichungen erhalten ist, wird eine Lösung a, welche |Xa-w| minimiert gefunden. Auf diese Weise kann die Gleichung für eine fla­ che Ebene, welche durch die Lerndaten mit maximaler Genau­ igkeit hindurchläuft, gefunden werden.

Die Matrix auf der linken Seite von Gleichung (4) ist nicht immer eine quadratische Matrix. Manchmal kann sie singulär sein, was bedeutet, daß die Anzahl von Gleichun­ gen, welche von einer Determinante erzeugt werden und line­ ar unabhängig voneinander sind, kleiner als (n+1) Unbe­ kannte ist. Dies bedeutet, daß der Rang der Matrix kleiner als (n+1) ist. In diesem Fall ist es unmöglich, die Glei­ chung für eine flache Ebene von den gegebenen Lerndaten eindeutig zu bestimmen.

Wenn somit der Rang der durch Gleichung (4) angegebenen Matrix kleiner als (n+1) ist, ist es, wenn der in Frage stehende Unterraum innerhalb eines Bereiches gegeben durch x_L ≦ x ≦ x_U, y_L ≦ y ≦ y_U, . . . z_L ≦ z ≦ z_U existiert und wenn die Ebenenkoeffizienten der Gleichung für eine flache Ebene entsprechend dem in Frage stehenden Unterraum a_k-1, b_k-1, . . . c_k-1, d_k-1 sind, bevorzugt, daß der Erneuerungs­ abschnitt 14 die neuen Ebenenkoeffizienten a_k, b_k, . . . c_k, d_k der Lösung von Gleichung (4) oder die Lösung nach der Methode der kleinsten Quadrate, welche die nachfolgende Gleichung (5) minimiert, findet.

Ein Index, der die Summe der Quadrate des Betrages der durch obige Gleichung (5) angegebene Modifikation ist, wird hier definiert. Die Ebenenkoeffizienten werden unter Mini­ mierungsbedinguren bestimmt, wie nachfolgend noch beschrie­ ben wird.

Wenn die Gleichungen für die flachen Ebenen gemäß den Lerndaten oder Programmierdaten erneuert werden, d. h. wenn neue Ebenenkoeffizienten bestimmt werden, ist es ideal, die den ursprünglichen Ebenengleichungen hinzugefügten Modifi­ kationen nicht zu minimieren, da die ursprünglichen Glei­ chungen die Lerndaten wiedergeben, die bislang erhalten worden sind und somit die speziellen Vorlieben eines Benut­ zers wiedergeben. Somit wird die Summe der Beträge von Mo­ difikationen, welche den noch nicht modifizierten Ebenen hinzugefügt wurden, d. h. die Summen von Abweichungen von den modifizierten Ebenen auf ein Minimum reduziert. Mit an­ deren Worten, der Wert von Gleichung (5) wird minimiert.

Dies macht es möglich, die simultanen Gleichungen gemäß obiger Gleichung (4) eindeutig zu lösen. Die durch dieses Verfahren gefundenen flachen Ebenen modifizieren die Nahbe­ reiche der neuesten Lerndaten (x_k, y_k, . . . z_k, w_k) erheb­ lich und geben annähernd den Betrag der Modifikation wie­ der, der der gesteuerten Variablen hinzugefügt wurde. Da die den ursprünglichen Ebenen hinzugefügten Modifikationen minimiert worden sind, wird wirksamer Gebrauch von den Er­ gebnissen eines bislang durchgeführten Lernprozesses ge­ macht.

Die Anwendung eines Verfahrens, welches als Singulär­ wert-Zerlegung (SVD = singular value decomposition) bekannt ist, ist ein wirksames Verfahren, die simultanen Gleichun­ gen gemäß obiger Gleichung (4) zu lösen. Eine Singulärwert- Zerlegung ist ein sehr wirksames Werkzeug zur Behandlung von singulären oder ähnlichen Matrizen und Gleichungen und ist dafür bekannt, daß es das beste Verfahren zur Lösung linearer Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate ist (NUMERICAL RECEIPES in C, Seiten 73-81, Gijutsu-Hyoron (Technical Review) Publishing Company, Japan). Insbesondere ist es wirksam dann, wenn die Matrix auf der linken Seite von Gleichung (4) singulär ist. Wenn Lösungen zu finden sind, welche den Wert von Gleichung (5) minimieren, werden Gleichungen unter Verwendung der Techniken der Singulär­ wert-Zerlegung und Variablenumwandlung durchgeführt. Dies kann den Rechenaufwand verringern.

Eine flache Ebene, welche durch die Gleichung gegeben ist, welche als Lösung nach der Methode der kleinsten Qua­ drate gemäß Gleichung (4) berechnet ist, verläuft durch die gegebenen Lerndaten mit maximaler Genauigkeit. Es ist je­ doch nicht sichergestellt, daß sie durch die neuesten Lern­ daten (x_k, y_k, . . . z_k, w_k) verläuft, welche die letzte kor­ rigierte gesteuerte Variable zur Steuerung anzeigen. Zur Beibehaltung oder Aufrechterhaltung der gesteuerten Varia­ blen wk ist es notwendig, daß die erneuerte Gleichung für eine Ebene durch die Lerndaten (x_k, y_k, . . . z_k, w_k) ver­ läuft.

Infolgedessen ist es bevorzugt, daß der Erneuerungsab­ schnitt 14 so aufgebaut ist, daß er die Gleichung für eine Ebene derart erneuert, daß sie durch die neuesten Lerndaten unter den im Speicher abgespeicherten Lerndaten und ent­ sprechend dem betreffenden Unterraum verläuft. Dies macht die Korrektur der neuesten gesteuerten Variablen effektiv.

Das Klimaanlagensystem gemäß dieser Ausführungsform ar­ beitet primär in zwei Moden: dem Luftströmungs-Berechnungs­ modus und dem Lernmodus. Der Erkennungsblock 11 für die Um­ gebungsbedingungen, der Luftströmungs-Berechnungsabschnitt 12, die Ebenenkoeffizienten-Datenbasis 13, der Treiberab­ schnitt 17 und das Gebläse 18 arbeiten in dem Luftströ­ mungs-Berechnungsmodus. In diesem Modus liest der Luftströ­ mungsberechnungsabschnitt 12 entsprechende Ebenenkoeffizi­ enten aus der Ebenenkoeffizientendatenbasis 13 auf der Grundlage von Umgebungsbedingungen, welche von dem Erken­ nungsblock 11 für die Umgebungsbedingungen erfaßt worden sind und berechnet wiederholt die Luftströmung unter der Verwendung der Gleichungen für Ebenen, wobei die Gleichun­ gen durch die ausgelesenen Ebenenkoeffizienten bestimmt werden. Der Treiberabschnitt 17 treibt und steuert das Ge­ bläse 18, um die berechnete Luftströmung zu erhalten.

Das Klimaanlagensystem für ein Fahrzeug arbeitet norma­ lerweise in diesem Luftströmungs-Berechnungsmodus. Wenn je­ doch eine manuelle Betätigung über den Luftströmungs-Ände­ rungsschalter 16 durchgeführt wird, um die Luftströmung zu ändern, wird der Betriebsmodus in den Lernmodus umgeschal­ tet.

Der Erkennungsblock 11 für die Umgebungsbedingungen, der Luftströmungs-Änderungsschalter 16, der Lerndaten-Spei­ cherabschnitt 15, der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luft­ strömungs-Steuercharakteristiken und die Ebenenkoeffizien­ ten-Datenbasis 13 sind während dieses Lernmodus alle im Be­ trieb. Im Lernmodus speichert der Lerndatenspeicherab­ schnitt 15 von dem Luftströmungs-Änderungsschalter 16 kom­ mende Lerndaten und schickt entsprechende Lerndaten ein­ schließlich der Lerndaten vom Luftströmungs-Änderungsschal­ ter 16 zu dem Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströ­ mungs-Steuercharakteristiken. Der Erneuerungsabschnitt 14 erneuert die in der Datenbasis 13 gespeicherten Ebenenkoef­ fizienten abhängig von den vom Lerndaten-Speicherabschnitt 15 ausgelesenen Lerndaten. Sodann kehrt der Betriebsmodus in den Luftströmungs-Berechnungsmodus zurück.

Die Arbeitsweise des Gegenstandes der vorliegenden Er­ findung wird nachfolgend beschrieben. Bei der Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung sei die gesteuerte Variable die Luftströmung, welche aus Eingangssignalen berechnet wird, welche die Innenraumtemperatur, den Sonnen-Einstrah­ lungsbetrag und die Außenlufttemperatur anzeigen, wie sie von dem Erkennungsblock 11 für die Umgebungsbedingungen er­ kannt worden sind. Infolgedessen wird die Abbildung aus ei­ nem dreidimensionalen Eingaberaum auf einen eindimensiona­ len Raum definiert. Zum Zwecke der Erläuterung und um die Beschreibung zu vereinfachen, sei nachfolgend angenommen, daß die Außenlufttemperatur konstant bei 10°C liegt und daß die Luftströmung auf der Grundlage von zwei Eingangssigna­ len berechnet wird, welche die Innenraumtemperatur bzw. den Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag anzeigen. In diesem Fall kann die Abbildung so definiert werden, daß eine Fläche oder Oberfläche verwendet wird, welche eine sanft geschwun­ gene zweidimensionale Figur ist, welche in einem dreidimen­ sionalen Raum eingebettet wird, wie in Fig. 2A gezeigt. So­ bald der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag und die Innenraum­ temperatur bestimmt worden sind, wird die Luftströmung durch Herausfinden des Schnittes mit der Fläche berechnet.

Durch Erweitern dieser Theorie wird eine Fläche oder Ebene, welche in einem vierdimensionalen Raum eingebettet ist, zur Berechnung der Luftströmung aus drei Eingangssi­ gnalen verwendet, wobei die Eingangssignale die Innenraum­ temperatur, den Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag und die Au­ ßenlufttemperatur anzeigen. In diesem Fall ergibt die Flä­ che die Luftströmungs-Steuercharakteristiken zur Berechnung der Luftströmung. Genauer gesagt, wenn eine gesteuerte Va­ riable aus n Eingangsvariablen berechnet wird, sollte eine Fläche verwendet werden, welche in einem (n+1)-dimensio­ nalen Raum eingebettet ist. Aus Gründen der Einfachheit werden Luftströmungs-Steuercharakteristiken, welche als Ebenenmodel gemäß Fig. 2B gegeben sind, als Beispiel zur Berechnung der Luftströmung aus zwei Eingangssignalen ge­ nommen, welche die Innenraumtemperatur bzw. den Sonnen­ licht-Einstrahlungsbetrag anzeigen.

Wie bereits weiter oben erwähnt, hat eine Fläche die gleiche mathematische Natur wie eine flache Ebene, wenn sie auf einer Punkt-zu-Punkt-Basis und punktuell betrachtet wird. Dies bleibt so ungeachtet des dimensionalen Raumes, in welchem die gekrümmte Ebene eingebettet ist. Von daher kann eine beliebig sanft gekrümmte Ebene durch Kombinieren ausreichend kleiner Ebenen angenähert werden. Dies bedeu­ tet, daß die durch die gekrümmte Ebene gemäß obiger Be­ schreibung vertretene Steuercharakteristik durch Kombinie­ ren ausreichend kleiner flacher Ebenen angenähert werden kann. Beispielsweise können Luftströmungs-Steuercharakteri­ stiken, welche durch eine sanft geschwungene oder gekrümmte Ebene repräsentiert werden, die in einem dreidimensionalen Raum gemäß Fig. 2A eingebettet ist, durch eine Kombination von 15 flachen Ebenen 1 bis 15 angenähert werden, wie in Fig. 2B gezeigt. Infolgedessen wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein dreidimensionaler Eingaberaum, der durch Innentemperatur, Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag und Außenlufttemperatur definiert ist, in N Unterräume unter­ teilt. Gleichungen für flache Ebenen werden so aufgestellt, daß sie jeweils diesen Unterräumen entsprechen. Gekrümmte Ebenen, welche die Luftströmungs-Steuercharakteristiken an­ zeigen, die in einem vierdimensionalen Raum eingebettet sind, werden durch Modelle von flachen Ebenen angenähert. Diese Modelle werden in oder auf einen dreidimensionalen Eingaberaum projiziert. In diesem Fall sind die den flachen Ebenen entsprechenden Bereiche die oben beschriebenen Un­ terräume.

In dem Beispiel von Fig. 2B, wo Modelle von flachen Ebenen, welche Luftströmungs-Charakteristiken anzeigen, auf eine durch zwei Achsen definierte flache Ebene projiziert sind, werden der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag (x) und die Innenraumtemperatur (y), das heißt Bereiche, auf welche die Ebenen 1 bis 15 projiziert werden, als Unterräume ver­ wendet. Eine Projektion der Ebenenmodelle gemäß Fig. 2B führt zu dem Diagramm von Fig. 3A. Die Unterräume 1 bis 15 gemäß Fig. 3A entsprechen den flachen Ebenen 1 bis 15 der Ebenenmodelle gemäß Fig. 2B.

Durch Korrelation der Unterräume mit flachen Ebenen auf diese Weise ist ein Punkt (x, y) entsprechend den beiden Eingangsvariablen dem Unterraum 8 in Fig. 3A zugehörig, wo die Innenraumtemperatur (x) 10°C beträgt und der Sonnen­ licht-Einstrahlungsbetrag (y) 600 W/m² beträgt. Von daher kann die gesteuerte Variable unter Verwendung der flachen Ebene 8 entsprechend dem Unterraum 8 berechnet werden.

Der Eingangsraum kann auch gemäß Fig. 3B in Zellen un­ terteilt werden und Ebenenmodelle, welche als Luftströ­ mungs-Steuercharakteristiken dienen, können so ausgebildet werden, daß die flachen Ebenen den Zellen bzw. Unterräumen 1 bis 36 entsprechend gemacht werden. Die vorliegende Er­ findung schafft einen Vorteil gegenüber anderen herkömmli­ chen Systemen insofern, als die Unterteilung leicht gemacht werden kann.

Um die notwendige Annäherungsgenauigkeit zu erhalten, ist es notwendig, einen Teil des Eingaberaumes fein zu un­ terteilen. Im Ergebnis ist jedoch die Wahrscheinlichkeit hoch, daß die Anzahl von flachen Ebenen anwächst. Infolge­ dessen ist es wünschenswert oder vorteilhaft, eine Fläche, welche die Steuercharakteristiken darstellt, durch flache Ebenenmodelle anzunähern und den Eingaberaum in Überein­ stimmung mit den flachen Ebenenmodellen zu unterteilen.

Wie oben beschrieben wird bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform eine gekrümmte Ebene, welche die Luftströmungs- Steuercharakteristiken darstellt oder wiedergibt, durch Mo­ delle von flachen Ebenen angenähert. Gleichungen für flache Ebenen werden so gemacht, daß sie ihren entsprechenden Un­ terräumen entsprechen, welche durch Unterteilen des Einga­ beraumes erhalten worden sind. Infolgedessen wird eine Ent­ scheidung gemacht, zu welchem Unterraum die Umgebungsbedin­ gungen gehören und die gesteuerte Variable wird unter Ver­ wendung von Gleichungen für flache Ebenen entsprechend dem Unterraum berechnet.

Insbesondere wird bei dem oben erwähnten Luftströmungs- Berechnungsmodus der Luftströmungs-Berechnungsabschnitt 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranlaßt, eine Ent­ scheidung zu treffen, zu welchem Unterraum aus N Unterräu­ men ein Punkt (x, y, z) innerhalb eines dreidimensionalen Raumes gehört, wobei der Punkt durch die Innenraumtempera­ tur (x), den Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag (y) und die Außenlufttemperatur (z) von dem Erkennungsblock 11 für Um­ gebungsbedingungen bestimmt wird. Der Unterraum, zu welchem der Punkt (x, y, z) gehört, wird als Unterraum j bezeich­ net, wobei j ein oberer Zeiger oder Index ist. Unter Ver­ wendung einer Gleichung f^j(x, y, z)( = a^jx + b^jy + c^jz + d^j) um die flache Ebene entsprechend dem Unterraum j wird die Luftströmung blw wie folgt berechnet:

blw = a^jx + b^jy + c^jz + d^j (6)

Gleichungen für flache Ebenen entsprechend den jeweili­ gen Unterräumen werden in der Ebenenkoeffizienten-Datenba­ sis 13 in Form von Koeffizienten für flache Ebenen gespei­ chert, welche die Gleichungen bestimmen. Dies ist in Fig. 4 gezeigt, wo die Art und Weise dargestellt ist, wie N Koef­ fizienten für flache Ebenen (a¹, b¹, c¹, d¹), (a², b², c², d²), . . ., (a^N, b^N, c^N, d^N) jeweils entsprechend den N Un­ terräumen gespeichert werden. Diese Ebenenkoeffizienten werden in dem Lernmodus erneuert, wie nachfolgend noch be­ schrieben wird. Die Anfangs- oder Ausgangswerte der Ebenen­ koeffizienten werden durch Annäherung an die werksseitigen oder herstellerseitigen Einstellwerte der Luftströmungs- Steuercharakteristiken durch Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate in ihren jeweiligen Unterräumen berech­ net.

Wie bereits in Verbindung mit Fig. 16 beschrieben, wird bei herkömmlichen Steuersystemen der n-dimensionale Einga­ beraum in Unterräume unterteilt. Gesteuerte Variable werden den Scheitelwerten der Unterräume entsprechend gemacht und diese gesteuerten Variablen entsprechend Punkten innerhalb der Unterräume werden durch eine bilineare Interpolation berechnet. Wenn der Eingaberaum ein zweidimensionaler Ein­ gaberaum gemäß Fig. 16 ist, das heißt, wenn die Berechnung auf zwei Eingangssignalen basiert, wächst der Rechenaufwand gemäß obiger Gleichung (3) an. Wenn die Anzahl von Ein­ gangssignalen anwächst, wächst auch die Anzahl von Rechen­ vorgängen.

Demgegenüber bestimmt die Berechnungsvorrichtung für eine gesteuerte Variable gemäß der vorliegenden Ausfüh­ rungsform der Erfindung einen Unterraum j entsprechend der Innenraumtemperatur (x), dem Sonnenlicht-Einstrahlungsbe­ trag (y) und der Außenlufttemperatur (z), welche Umgebungs­ bedingungen sind, die von dem Erkennungsblock 11 für die Umgebungsbedingungen ermittelt und weitergeleitet werden. Unter Verwendung der Gleichung f^j(x, y, z) um eine flache Ebene entsprechend dem Unterraum j herum wird gemäß Glei­ chung (6) die Luftströmung blw berechnet. Infolgedessen ist es relativ einfach, die gesteuerte Variable zu berechnen.

Beim oben beschriebenen Lernmodus übermittelt, wenn die Luftströmung über dem Luftströmungs-Änderungsschalter 16 geändert wird, dieser Schalter 16 Lerndaten (x, y, z, w) (das heißt die modifizierte Luftströmung (w) und die Innen­ raumtemperatur (x), den Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag (y) und die Außenlufttemperatur (z) von dem Erkennungsblock 11 für die Umgebungsbedingungen zum Zeitpunkt der Korrektur) an den Lerndaten-Speicherabschnitt 15.

Der Lerndaten-Speicherabschnitt 15 speichert die Lern­ daten (x, y, z, w) in einem nicht flüchtigen Speicher und macht eine Entscheidung dahingehend, welchem Unterraum die Lerndaten (x, y, z, w) entsprechen, das heißt, zu welchem Unterraum ein Punkt (x, y, z) innerhalb eines dreidimensio­ nalen Raumes gehört, der durch die Innenraumtemperatur (x), den Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag (y) und die Außenluft­ temperatur (z) bestimmt ist. Der Lerndaten-Speicherab­ schnitt 15 sucht selbst nach Lerndaten (x₁, y₁, z₁, w₁), (x₂, y₂, z₂, w₂), . . ., (x_k, y_k, z_k, w_k) entsprechend dem Unterraum j der gespeicherten Lerndaten. Die sich ergeben­ den Lerndaten werden dann dem Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungs-Steuercharakteristiken übermittelt. Aus Gründen der Einfachheit werden die Lerndaten nachfolgend als (x_i, y_i, z_i, w_i) (i = 1, 2, 3, . . ., k) bezeichnet, wo­ bei i die Reihenfolge anzeigt, in der jedes Datenelement oder jeder Datenabschnitt in dem nicht flüchtigen Speicher des Lerndaten-Speicherabschnittes 15 gespeichert ist. Von daher zeigen die Lerndaten (x, y, z, w), die vom Luftströ­ mungs-Änderungsschalter 16 geliefert werden, unmittelbar nun das k-te Lerndatenelement (x_k, y_k, z_k, w_k) an.

Der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungs-Steu­ ercharakteristiken erneuert die in der Ebenenkoeffizienten- Datenbasis 13 gespeicherten Ebenenkoeffizienten abhängig von diesen k Lerndatenelementen (x_i, y_i, z_i, w_i) (i = 1, 2, 3, . . ., k). Die Ebenenkoeffizienten-Datenbasis 13 hält die Ebenenkoeffizienten (a¹, b¹, c¹, d¹), (a², b², c², d²), . . ., (a^N, b^N, c^N, d^N), welche Gleichungen für N flache Ebe­ nen entsprechend den N Unterräumen bestimmen (vergleiche Fig. 4). (a^j ₀, b^j ₀, c^j ₀, d^j ₀) seien die Anfangswerte der Ebenenkoeffizienten entsprechend dem Unterraum j. Zunächst werden die Lerndaten (x₁, y₁, z₁, w₁), welche zu dem Unter­ raum j gehören, erzeugt. Auf der Grundlage der Lerndaten (x₁, y₁, z₁, w₁) erneuert der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungs-Steuercharakteristiken die Ebenenkoeffi­ zienten (a^j ₀, b^j ₀, c^j ₀, d^j ₀) zu neuen Ebenenkoeffizienten (a^j ₁, b^j ₁, c^j ₁, d^j ₁). Wenn Lerndaten, die dem Unterraum j zugehörig sind, nachfolgend von dem Luftströmungs-Ände­ rungsschalter 16 erzeugt werden, erzeugt der Lerndaten- Speicherabschnitt 15 diese Lerndaten (x₂, y₂, z₂, w₂) und die vorher gespeicherten Lerndaten (x₁, y₁, z₁, w₁). Somit erneuert der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungs- Steuercharakteristiken die Ebenenkoeffizienten (a^j ₁, b^j ₁, c^j ₁, d^j ₁) zu neuen Ebenenkoeffizienten (a^j ₂, b^j ₂, c^j ₂, d^j ₂) entsprechend den beiden Sätzen von Lerndaten (x₁, y₁, z₁, w₁) und (x₂, y₂, z₂, w₂). Der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungs-Steuercharakteristiken fährt damit fort, die Ebenenkoeffizienten auf diese Weise zu erneuern. Mit anderen Worten, der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luft­ strömungs-Steuercharakteristiken erneuert die bereits er­ mittelten oder gefundenen Ebenenkoeffizienten (a^j _k-1, b^j _k-1, c^j _k-1, d^j _k-1) in (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) entsprechend den k Lerndatenelementen (x_i, y_i, z_i, w_i) (i = 1, 2, 3, . . ., k).

Genauer gesagt, in der vorliegenden Ausführungsform löst der Erneuerungsabschnitt 14 für die Luftströmungs- Steuercharakteristiken simultane Gleichungen gemäß nachfol­ gender Gleichung (7), um die Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) zu ermitteln.

Dieser Satz von simultanen Gleichungen sei nachfolgend als "Xa = w" bezeichnet. Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) werden als Lösungen für diesen Satz von simulta­ nen Gleichungen berechnet. Eine flache Ebene, welche durch Gleichungen gegeben ist, die durch diese Koeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) bestimmt sind, verläuft exakt durch gegebene k Lerndatenelemente (x_i, y_i, z_i, w_i) (i = 1, 2, 3, . . ., k). Die Ergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt, wo eine nicht erneuerte Ebene und eine erneuerte Ebene darge­ stellt sind, welche beide dem Unterraum j entsprechen, der in einem vierdimensionalen Raum eingebettet ist, der durch vier Achsen entsprechend Innenraumtemperatur (x), Sonnen­ licht-Einstrahlungsbetrag (y), Außenlufttemperatur (z) und Luftströmung (w) definiert ist. Die nicht erneuerte Ebene wird unter Verwendung einer Gleichung f^j _k-i = a^j _k-1x + b^j _k-1y + c^j _k-1z + d^j _k-1 erzeugt, welche durch Ebenenkoeffizien­ ten (a^j _k-1, b^j _k-1, c^j _k-1, d^j _k-1) bestimmt ist. Die erneuer­ te Ebene wird unter Verwendung einer Gleichung f^j _k = a^j _kx + b^j _k + c^j _k + d^j _k erzeugt, welche durch die neu berechneten Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) bestimmt ist, um durch die Lerndaten (x₁, y₁, z₁, w₁), (x₂, y₂, z₂, w₂) und (x_k, y_k, z_k, w_k) zu verlaufen.

Es sei festzuhalten, daß die oben erwähnten k Lernda­ tenelemente nicht immer auf oder in der gleichen Ebene lie­ gen. Wenn dies der Fall ist, haben die durch Gleichung (7) gegebenen simultanen Gleichungen keine Lösungen. Demzufolge werden, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird, Lö­ sungen nach der Methode der kleinsten Quadrate für die si­ multanen Gleichungen gemäß Gleichung (7) ermittelt.

Die Matrix X auf der linken Seite von Gleichung (7) ist nicht immer eine quadratische Matrix. Manchmal kann sie wie im nachfolgenden Beispiel singulär sein. Aus diesen Gründen kann ein Verfahren (beispielsweise das Gauss-Jordan-Verfah­ ren) zur Lösung simultaner Gleichungen auf der Annahme, daß die Matrix quadratisch und nicht singulär ist, nicht ver­ wendet werden.

(1) Es gibt weniger als vier Sätze von Lerndaten für ermittelte Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k). In diesem Fall nehmen die simultanen Gleichungen Xa = w die Form gemäß nachfolgender Gleichung (8) an.

Da in diesem Fall nur eine beschränkte Anzahl von Lern­ datenelementen zur Verfügung steht, kann eine Gleichung f^j _k um eine Ebene nicht eindeutig bestimmt werden, wie in Fig. 9A gezeigt.

(2) Selbst wenn die Anzahl von Sätzen von Lerndaten vier oder mehr beträgt, bleibt, wenn diejenigen der Glei­ chungen, welche von den Lerndaten bestimmt wurden, welche linear unabhängig voneinander sind, weniger als drei betra­ gen, die gegebene Situation unverändert (zum Beispiel weder Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge noch Außenlufttemperatur ha­ ben sich geändert; nur die Innenraumtemperatur hat sich ge­ ändert). Speziell wird angenommen, daß die Luftströmung auf Werte 28, 25, 21, 18 und 16 unter Bedingungen geändert wurde, wo die Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge 0 W/cm², die Außenlufttemperatur 20°C und die Innenraumtemperaturen 40, 37, 33, 30 und 28°C betragen. In diesem Fall nehmen die si­ multanen Gleichungen Xa = w die Form gemäß nachfolgender Gleichung (9) an.

In diesem Falle gelangen die Lerndatenelemente gemäß Fig. 9B in Fluchtung, so daß die Gleichung f^j _k für eine Ebene nicht eindeutig bestimmt werden kann.

Die obige Situation (1) tritt unvermeidlich in der An­ fangsphase eines Lernprozesses auf. Die Situation (2) tritt höchstwahrscheinlich dann auf, wenn die vorliegende Ausfüh­ rungsform angewendet wird, da derartige Situationen, in de­ nen sich weder die Außenlufttemperatur noch der Sonnen­ licht-Einstrahlungsbetrag ändern, sondern sich nur die In­ nenraumtemperatur ändert, häufig auftreten.

Infolgedessen führt die vorliegende Erfindung einen In­ dex E gemäß nachfolgender Gleichung (10) ein und Lösungen der simultanen Gleichungen Xa = w gemäß obiger Gleichung (7) lassen sich finden:

Wenn f^j _k eine Gleichung für eine flache Ebene ist, wel­ che durch die erneuerten Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) bestimmt ist, ist f^j _k-1 eine Gleichung für eine flache Ebene, welche durch die nicht erneuerten Ebenenkoef­ fizienten (a^j _k-1, b^j _k-1, c^j _k-1, d^j _k-1) bestimmt ist, und D_j ist der Unterraum j, so daß folgt, daß der Korrekturbetrag f^j _k-f^j _k-1 beträgt. Somit bedeutet Gleichung (10), daß die Quadrate der Änderungsbeträge im Unterraum D_j integriert werden und einen Index für die Gesamtsumme der Änderungsbe­ träge ergeben.

In der vorliegenden Ausführungsform werden Lösungen oder Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate der simultanen Gleichungen Xa = w gemäß Gleichung (7), welche den Index E gemäß Gleichung (10) minimieren, ermittelt. Beispielsweise zeigt Fig. 10 den Korrekturbetrag, der aus dem Erneuern der Ebenen gemäß obiger Beschreibung erwächst. In dieser Figur ist der Korrekturbetrag entsprechend den Lerndaten (x_i, y_i, z_i, w_i) gezeigt. Gleichung (10) ergibt die Gesamtheit der Quadrate derartiger Korrekturbeträge über den gesamten Unterraum j hinweg.

Das zugrundeliegende Konzept ist, daß es ideal ist, ei­ ne neue Gleichung f^j _k um eine Ebene zu finden, um die Modi­ fikation der flachen Ebene, welche durch die Gleichung f^j _k-1 definiert ist, zu minimieren, da die durch die Gleichung f^j _k-1 definierte flache Ebene auf der Grundlage der Lernda­ ten hoch bis zu den (k-1)-ten Datenelementen erneuert wurde und somit die Vorlieben oder Vorzüge des Benutzers wieder­ gibt.

Die simultanen Gleichungen Xa = w gemäß obiger Glei­ chung (7) können unter Bedingungen eindeutig gelöst werden, wo der durch Gleichung (10) gegebene Index auf ein Minimum reduziert ist. Eine durch eine mit diesem Verfahren heraus­ gefundene Gleichung erzeugte flache Ebene modifiziert die Nahbereiche der k-ten Lerndatenelemente (x_k, y_k, z_k, w_k) wesentlich und modifiziert entferntere Abschnitte gemäß Fig. 11 um einen geringeren Betrag. Auf diese Weise werden die k-ten Lerndatenelemente (x_k, y_k, z_k, w_k), welche die neuesten Lerndatenelemente sind, wiedergegeben und wirksa­ mer Gebrauch wird von den Lernergebnissen gemacht, welche bis zu diesem Punkt vorliegen.

Somit werden die Ebenenkoeffizienten, welche die Ebe­ nengleichung f^j _k bestimmen, unter Verwendung von Lerndaten erneuert, welche aus der Luftströmung w, wie sie über den Luftströmungs-Änderungsschalter 16 modifiziert worden ist, und Umgebungsbedingungen zum Zeitpunkt der Modifikation be­ stehen, wie oben beschrieben. Eine Kombination von Ebenen, die durch Gleichungen definiert sind, welche durch Ebenen­ koeffizienten bestimmt sind, nähert eine gekrümmte Ebene an, welche die Luftströmungs-Steuercharakteristiken wieder­ gibt. Wenn infolgedessen die Annäherungsgenauigkeit dadurch erhöht wird, daß die flachen Ebenen ausreichend klein ge­ macht werden, ermöglicht die Erneuerung der Gleichungen für flache Ebenen unter Verwendung von Lerndaten das Lernen ei­ ner gekrümmten Ebene, was normalerweise schwierig zu be­ werkstelligen wäre. Mit anderen Worten, bei der vorliegen­ den Erfindung wird eine in einem (n+1)-dimensionalen Raum eingebettete gekrümmte Ebene durch flache Ebenen angenähert und diese flachen Ebenen wiederum werden erneuert. Dies ist ein Äquivalent zur Erneuerung einer Ebenenposition und von Krümmungsdaten in einem jeden Abschnitt der gekrümmten Ebene. Anders gesagt, der Lernvorgang gemäß der Erfindung ist sehr nahe an dem oben erwähnten idealen Lernvorgang.

Weiterhin läuft die Ebene, welche durch die Gleichung erzeugt wird, die durch die Ebenenkoeffizienten bestimmt wird, welche wiederum durch das oben erwähnte Verfahren be­ rechnet wurden, mit maximaler Genauigkeit durch die Lernda­ ten. Im Ergebnis werden die Vorlieben des Benutzers genau wiedergegeben.

Ein spezielles Beispiel eines Verfahrens gemäß der vor­ liegenden Ausführungsform wird nachfolgend aufgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform werden Lösungen der simul­ tanen Gleichungen gemäß Gleichung (7), welche den Index E von Gleichung (10) minimieren, durch Variablenumwandlungs- und Singulärwert-Zerlegungstechniken berechnet.

Dort, wo der Unterraum D_j die Beziehungen -α ≦ x ≦ α, -β ≦ y ≦ β, . . ., -γ ≦ z ≦ γ erfüllt, nimmt die Gleichung (10) die Form von Gleichung (11) an. Wenn der Unterraum D_j diese Beziehungen nicht erfüllt, werden geeignete Koordinatenum­ wandlungen oder -umsetzungen durchgeführt.

Beispielsweise ist ein Eingabeunterraum D_j in einer be­ liebigen Position innerhalb einer flachen Ebene, wie in Fig. 12A gezeigt. Eine Koordinatenumwandlung wird durchge­ führt, um den Ursprung in die Mittelpunkte des Eingabeun­ terraumes D_j in Richtungen der X- bzw. Y-Achse zu bringen, wie in Fig. 12B gezeigt.

Unter Verwendung der Gleichung f^j _k-i = a^j _k-1x + b^j _k-1y + c^j _k-1z + d^j _k-1 und der Gleichung f^j _k = a^j _kx + b^j _ky + c^j _kz + d^j _k wird die Gleichung (11) berechnet. Die Ergebnisse sind wie in Gleichung (12) angegeben, welche die Summe der gewichteten Quadrate der Unterschiede zwischen den Koeffi­ ziemen f^j _k-1 und f^j _k ist.

Somit können die Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) durch Lösen der simultanen Gleichungen von Gleichung (7) unter Bedingungen bestimmt werden, wo der Wert von Gleichung (12) minimiert ist.

Wenn die k-ten Lerndatenelemente gegeben sind, sind die Ebenenkoeffizienten (a^j _k-1, b^j _k-1, c^j _k-1, d^j _k-1) betreffend die Lerndatenelemente bis zu dem (k-1)-ten Datenelement berechnet. Somit kann a^j _k-1x_i + b^j _k-1y_i + c^j _k-1z_i + d^j _k-1 für das i-te Lerndatenelement (x_i, y_i, z_i, w_i) (i = 1, 2, 3, . . ., k) berechnet werden. Im Ergebnis wird wc_i gemäß folgender Gleichung (13) berechnet.

a^j _k-1x_i + b^j _k-1y_i + c^j _k-1z_i + d^j _k-1 = wc_i (13)

Die i-te Reihe von Gleichung (7) wird genommen und als

a^j _kx_i + b^j _ky_i + c^j _kz_i + d^j _k = w_i (14)

angegeben. Durch Nehmen der Differenz zwischen den lin­ ken Seiten von Gleichung (13) und (14) und der Differenz zwischen den rechten Seiten ergibt sich

(a^j _k-a^j _k-1)x_i + (b^j _k-b^j _k-1)y_i + (c^j _k-c^j _k-1)z_i + (d^j _k-d^j _k-1) = w_i-wc_i (15)

Gleichung (15) gibt den Korrekturbetrag für die Lernda­ ten ((x_i, y_i, . . ., z_i, w_i) (i = 0, 1, 2, . . ., k) an, wie in Fig. 13 gezeigt.

Nachfolgend wird Gleichung (15) einer Variablenumwand­ lung gemäß Gleichung (16) unterworfen.

Dies wird um i = 1, 2, 3, . . ., k summiert, was zu

führt. Der obige Ausdruck wird um i = 1, 2, 3, . . ., k summiert, was zu der folgenden Gleichung (18) führt:

Die Anwendung von Gleichung (16) auf Gleichung (12) führt zu Gleichung (19):

Als Ergebnis der bisher durchgeführten Variablenumwand­ lung wird das Problem, daß die simultanen Gleichungen von Gleichung (7) unter Bedingungen gelöst werden, wo der Wert von Gleichung (10) minimiert ist, in ein Problem umgewan­ delt wird, daß Gleichung (18) unter Bedingungen gelöst wird, wo Gleichung (19) minimiert ist. Dieses Problem kann durch allgemein bekannte Singulärwert-Zerlegungstechniken gelöst werden.

Ein Verfahren zur Lösung simultaner Gleichungen durch Singulärwert-Zerlegungstechniken wird nachfolgend beschrie­ ben. Es sei angenommen, daß die folgenden simultanen Glei­ chungen gemäß Gleichung (20) gegeben sind:

Ax = b (20)

Es sei festzuhalten, daß Variablennamen, wie sie oben beschrieben wurden, unterschiedlich zu Variablennamen sind, wie sie in der vorliegenden Ausführung vorhanden sind. In der obigen Gleichung ist A eine Matrix mit M Reihen und N Spalten, x ist ein N-dimensionaler Spaltenvektor und b ist ein M-dimensionaler Spaltenvektor. Es wird angenommen, daß M simultane Gleichungen in dieser Gleichung (20) linear voneinander unabhängig sind.

Wenn zu diesem Zeitpunkt M < N gilt, wird eine zusätz­ liche Spalte mit Nullen vorab unter die Matrix A auf der linken Seite eingesetzt, um eine quadratische Matrix mit N Reihen und N Spalten zu erzeugen. Auf ähnliche Weise wird eine zusätzliche Null zum Vektor b auf der rechten Seite eingefügt, um so einen N-dimensionalen Spaltenvektor zu er­ zeugen.

Eine beliebige Matrix A mit M Reihen und N oder mehr Spalten, kann in ein Produkt aus drei Matrizen zerlegt wer­ den, welche dann gegeben ist durch

A = UWV^t (21)

wobei U eine Spalten-orthogonale Matrix mit M Reihen und N Spalten ist, W eine diagonale Matrix mit N Reihen und N Spalten ist und V^t eine transponierte orthogonale Matrix V mit N Reihen und N Spalten ist.

Eine Lösung von Gleichung (20) ergibt sich als

x = V[diag(1/W_j))U^tb (22)

Die durch Gleichung (22) erhaltene Lösung hat die fol­ genden Eigenschaften.

A) Wenn Gleichung (20) eine Lösung hat, das heißt, wenn ein Wert von x existiert, der die Beziehung Ax = b erfüllt, dann ist der Vektor x eine genaue Lösung von Gleichung (20).

B) Wenn Gleichung (20) keine Lösung hat, das heißt, wenn ein Wert von x, der die Beziehung Ax = b erfüllt, nicht existiert, dann ist der Vektor x eine Lösung nach der Methode der kleinsten Quadrate von Gleichung (20). Das heißt, x minimiert |Ax-b|.

C) Wenn die Matrix A von Gleichung (20) singulär ist, existieren für Gleichung (20) viele Lösungen anstelle einer einzelnen Lösung. Aus diesen schafft x ein Symbol |x| mit minimaler Länge.

Zur Anwendung der Eigenschaft (C) gemäß obiger Be­ schreibung wird x von Gleichung (20) einer Variablenumwand­ lung gemäß Gleichung (16) unterworfen. Somit reduziert x, welches |x| mit einer minimalen Länge ergibt, Gleichung (19) auf einen Minimalwert. Wo Singulärwert-Zerlegungstech­ niken verwendet werden und keine Lösung existiert, erlaubt die Beziehung (A) gemäß obiger Beschreibung die Berechnung von Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate von Gleichung (7) oder Gleichung (18).

Nach Berechnung von A, B, C und D in Gleichung (18) durch die oben beschriebenen Singulärwert-Zerlegungstechni­ ken werden die Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) un­ ter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (23) berechnet.

Die gewünschte Berechnung von Ebenenkoeffizienten kann somit unter Verwendung einer Variablenumwandlung und Singu- lärwert-Zerlegungstechniken durchgeführt werden. Als weite­ res Merkmal der vorliegenden Ausführungsform werden die Ebenenkoeffizienten so korrigiert, daß die erneuerte flache Ebene durch das k-te Lerndatenelement verläuft, was durch die nachfolgende Prozedur erfolgt.

Zunächst wird ein Korrekturbetrag Δf unter Verwendung von Gleichung (24) berechnet.

Δf = W_k - fⁱ _k(x_k, y_k, z_k) (24)

Der Korrekturbetrag Δf wird dann dem Ebenenkoeffizien­ ten d^j _k hinzuaddiert, um einen neuen Ebenenkoeffizienten d^j _k zu erzeugen.

Die Gleichung fJk wird durch die Ebenenkoeffizienten (a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k) bestimmt, welche unter Verwendung der oben erwähnten Singulärwert-Zerlegungstechniken berechnet werden. Eine durch diese Gleichung f^j _k erzeugte flache Ebene kann eine flache Ebene sein, welche sich den k Lern­ datenelementen durch Lösungen nach der Methode der klein­ sten Quadrate annähert. Wenn in diesem Fall die Lerndaten­ elemente nicht auf der gleichen flachen Ebene in Fluchtung sind, läuft die Ebene nicht immer durch das letztendlich gegebene k-te Lerndatenelement (x_k, y_k, z_k, w_k). Die Ergeb­ nisse sind in Fig. 14A gezeigt. Genauer gesagt, wenn der Benutzer die Luftströmung auf einen Wert 15 ändert, nimmt die erzeugte Luftströmung nach einem Lernprozeß den Wert 10 an. In dieser Situation wird die Korrektur nicht direkt wiedergegeben. Somit stellt die oben erwähnte Korrektur des Ebenenkoeffizienten dJk sicher, daß die Ebene durch das k­ te Lerndatenelement (x_k, y_k, z_k, w_k) verläuft. Infolgedes­ sen kann eine wirksame Verwendung von der neuesten Korrek­ tur an der Luftströmung gemacht werden, die vom Benutzer vorgenommen wird.

Das ACC oder Klimaanlagensystem für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Ausführungsform nähert eine gekrümmte Ebene, welche Luftströmungs-Steuercharakteristiken wiedergibt, durch eine Mehrzahl von flachen Ebenen an, wie im Detail beschrieben worden ist. Der Gradient einer jeden flachen Ebene wird abhängig von Lerndaten erneuert.

Wenn zu diesem Zeitpunkt eine aus der Mehrzahl von fla­ chen Ebenen, welche die gekrümmte Ebene annähern, die die Luftströmungscharakteristiken wiedergibt, erneuert wird, und somit die Grenzen zwischen der erneuerten Ebene und um­ gebenden flachen Ebenen nicht länger gemeinsam sind, werden als kontrollierte Variable berechnete Luftströmungen um diese Grenzen herum ungleichförmig.

Als Lösung dieses Problems wird das Konzept von Kontur­ linien in ein Modell einer flachen Ebene eingebracht, wie in Fig. 2B gezeigt. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 darge­ stellt, wo diejenigen von Grenzlinien oder Grenzen zwischen den flachen Ebenen gezeigt sind, welche Grund für die glei­ che berechnete Luftströmung durch vier Konturlinien 1 bis 4 sind. In Richtung der Achse, entlang der die Innentempera­ tur aufgeführt ist, zeigen zwei äußere Konturlinien 1 und 4 eine maximale Luftströmung. Innere Konturlinien 2 und 3 zeigen eine minimale Luftströmung. Diese Konturlinien sind nicht unterbrochen und schneiden oder treffen einander nicht. Somit kann festgehalten werden, daß die Integrität der Luftströmungs-Steuercharakteristiken auf der Grundlage dieser Eigenschaften aufrechterhalten wird.

Der Erneuerungsabschnitt 14 kann so ausgelegt sein, daß er die Gleichungen für flache Ebenen entsprechend den be­ treffenden Unterräumen erneuert und die Gleichungen für die flachen Ebenen so erneuert, daß die Grenzen zwischen einan­ der benachbarten flachen Ebenen gemeinsam werden.

Ein spezielles Beispiel eines Ablaufes zur Gemeinsamma­ chung der Grenzen oder Grenzlinien zwischen einander be­ nachbarten flachen Ebenen ist in Fig. 5A gezeigt, in der ein Modell einer flachen Ebene dargestellt ist, welche Luftströmungs-Steuercharakteristiken wiedergibt. Was dieses Modell betrifft, so wird die Einbringung und Anwendung ei­ nes Konzeptes von Konturlinien in die Grenzen zwischen fla­ chen Ebenen betrachtet, um gleichmäßig oder gleich berech­ nete Luftströmungen zu ermöglichen. In Fig. 5A sind vier Konturlinien 1 bis 4 für eine Grenze zwischen flachen Ebe­ nen dargestellt. Wenn die Konturlinie 4 durch Modifikation der Gleichungen für die flache Ebene 11 unterbrochen wird, wie in Fig. 6A gezeigt, werden die Gleichungen für die um­ gebenden flachen Ebenen modifiziert, um die Konturlinie 4 wieder ununterbrochen zu machen, wie in Fig. 7A gezeigt. Von daher wird die berechnete gesteuerte Variable davor be­ wahrt, diskontinuierlich oder unterbrochen zu werden. In­ folgedessen wird eine auf der gesteuerten Variablen basie­ rende Steuerung davor geschützt, ebenfalls diskontinuier­ lich oder unterbrochen zu werden. Wenn die Gleichungen für flache Ebenen entsprechend den betreffenden Unterräumen durch die Lernsteuervorrichtung modifiziert werden, können die Bereiche der betreffenden Unterräume für die Gleichun­ gen für flache Ebenen nicht geeignet sein. Wenn beispiels­ weise der Gradient der flachen Ebene 11 ohne Änderung der Fläche der flachen Ebene 11 geändert wird, wie in Fig. 6A gezeigt, und wenn dann das modifizierte Modell von flachen Ebenen auf eine flache Ebene projiziert wird, die durch zwei Achsen (Innenraumtemperatur und Sonnenlicht-Einstrah­ lungsmenge) definiert ist, wird der Unterraum 11 (Fig. 6B) schmäler als der ursprüngliche Unterraum 11 (Fig. 5B). So­ mit ist es notwendig, die Grenzen zwischen Unterräumen ab­ hängig von den Modifikationen an den Gleichungen für die flache Ebene 11 so zu erneuern, daß der Bereich des Unter­ raumes 11 verringert oder eingeengt und der Bereich des Un­ terraumes 14 vergrößert oder erweitert wird.

Demzufolge kann der Erneuerungsabschnitt 14 die Grenzen oder Grenzlinien zwischen den entsprechenden Unterräumen abhängig von dem Erneuern der Gleichungen für die flachen Ebenen erneuern. Das Erneuern der Gleichungen für die fla­ chen Ebenen umfaßt das Erneuern der Gleichungen für flache Ebenen, um die Grenzen zwischen flachen Ebenen gemeinsam zu machen, sowie das Erneuern der Gleichungen für flache Ebe­ nen entsprechend den betreffenden Unterräumen.

Wenn somit die Gleichungen für flache Ebenen erneuert werden, um die Integrität des gesamten Modelles von flachen Ebenen aufrechtzuerhalten, wie in Fig. 7 gezeigt, werden drei Grenzen oder Grenzlinien, das heißt, die Grenze zwi­ schen den Unterräumen 10 und 13, die Grenze zwischen den Unterräumen 11 und 14 und die Grenze zwischen den Unterräu­ men 12 und 15 erneuert, wie in Fig. 7B gezeigt.

Andererseits benötigt die Singulärwert-Zerlegung eine Vielzahl von Rechenvorgängen und eine Fließ-Arithmetik. Ob­ gleich somit diese Singulärwert-Zerlegung leicht unter Ver­ wendung eines Rechners mit einer Hochgeschwindigkeits- Fließkomma-Arithmetik-CPU, beispielsweise einem Personal Computer durchgeführt werden kann, kann es lange Zeit benö­ tigen, die Rechenvorgänge durch einen Rechner mit einer langsamen CPU mit Festkomma-Arithmetik durchzuführen, bei­ spielsweise einer CPU, wie sie für gewöhnlich in Fahrzeugen eingebaut ist. Nachfolgend wird eine typische Wertsuchtech­ nik erläutert, welche auch durch eine langsam arbeitende CPU mit Fest-Arithmetik realisiert werden kann.

Für den Fall, daß die vorliegende Erfindung bei einem Klimaanlagensystem für Fahrzeuge wie in der obigen Ausfüh­ rungsform angewendet wird, ist es nicht notwendig, die Lö­ sungen nach der Methode der kleinsten Quadrate durch Glei­ chung (7) exakt zu berechnen. Beispielsweise wird in der Luftströmungs-Steuerung der Luftströmungswert in 30 Schrit­ te unterteilt, welche von einem Wert 1 (minimaler Wert) zu einem Wert 31 (maximaler Wert) reichen. Eine Luftströmung oberhalb oder unterhalb dieses Bereichs wird an einen Wert, nämlich Wert 1 oder Wert 31 gehängt. In der Praxis besteht kein Unterschied, wenn der Luftströmungswert um einen oder zwei Werte in einer Gleichung um eine flache Ebene herum abweicht, welche durch exaktes Lösen von Gleichung (7) be­ rechnet wurde. Fig. 22 ist eine graphische Darstellung, in der Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate gegen­ über der Innenraumtemperatur x aufgeführt sind. Ein Gra­ dient (Änderungsrate) der Innenraumtemperatur ist als a de­ finiert. Die Luftströmung liegt in einem Bereich zwischen dem Wert 1 und dem Wert 31. Selbst wenn somit der Gradient a innerhalb des nachfolgenden Bereiches gemäß Gleichung (25) geändert wird, kann die Abweichung der Luftströmung zumeist innerhalb eines Wertes oder eines Wertschrittes ge­ halten werden.

Wenn beispielsweise die Innenraumtemperaturen x₁, und x₂ auf 30°C bzw. 40°C gesetzt sind, ist der Gradient a ei­ ner Linie der Lösungen nach der Methode der kleinsten Qua­ drate a = (31-1)/(40-30) = 3. Von daher liegt ein Toleranz­ abweichungsbereich bei 2,9 ≦ a ≦ 3,1. Eine Linie 1 und eine Linie 2 in Fig. 22 entsprechen jeweils Linien, deren Gra­ dienten bei 2,9 bzw. 3,1 liegen. Gemäß Linie 1 wird die Luftströmungs-Abweichung gegenüber den Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate maximal, wenn die Innenraum­ temperatur 40°C beträgt und der geschätzte Wert der Luft­ strömungs-Abweichung ist auf Wert 1. Gemäß Linie 2 wird die Luftströmungs-Abweichung gegenüber den Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate maximal, wenn die Innenraum­ temperatur 39,7°C beträgt und der geschätzte Wert der Luft­ strömungs-Abweichung ist kleiner als Wert 1. Somit ist in jedem Fall die Luftströmungs-Abweichung zumeist innerhalb eines Wertschrittes beschränkt. Wenn daher die Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate innerhalb eines Be­ reiches von 2,9 bis 3,1 liegen, können die Lösungen in der Praxis mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden, selbst wenn der Gradient a mit einem typischen Wert, bei­ spielsweise 2,9 oder 3,1 ersetzt wird.

Da weiterhin der Maximalwert und der Minimalwert der Änderungsrate der Luftströmung bezüglich jeglicher Ein­ gangssignale in der Luftströmungs-Steuerung entschieden werden, erfolgt eine Beschränkung dahingehend, eine Steuer­ charakteristik jenseits der entschiedenen Änderungsrate festzusetzen.

Nachfolgend wird ein Beispiel der Luftströmungs-Steue­ rung erläutert. Hierbei werden die Änderungsraten bezüglich der Innenraumtemperatur, dem Sonnenlicht-Einstrahlungsbe­ trag und der Außenlufttemperatur wie in der nachfolgenden Tabelle angenommen:

TABELLE 1

Die Tabelle 1 zeigt, daß: die Werte der Luftströmung von 1,9 auf 6,0 anwachsen, wenn die Innenraumtemperatur je­ weils um 1°C ansteigt; die Werte der Luftströmung von 0,013 auf 0,034 ansteigen, wenn die Sonnenlichteinstrahlung oder der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag jeweils um 1 W/m² an­ steigt; und der Wert der Luftströmung von 0,27 auf 1,7 an­ steigt, wenn die Innenraumtemperatur jeweils um 1°C an­ steigt.

Ein variabler Bereich einer oder aller Ebenenkoeffizi­ enten a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k in Gleichung (7) kann unter Ver­ wendung einer Charakteristik eingeschränkt werden, daß jede Änderungsrate gegenüber jedem Eingang wie in Tabelle 1 be­ schränkt wird. Wenn irgendwelche Ebenenkoeffizienten außer­ halb dieses Bereiches festgesetzt werden, kann die Steue­ rung unstabil werden oder der Komfort geht verloren. Bei­ spielsweise können Variablenbereiche der Koeffizienten, welche die flache Ebene 11 in Fig. 7 einnehmen kann, wie folgt dargestellt werden: 1,9 ≦ a^j _k ≦ 6 (Wert/°C); 0,013 ≦ b^j _k ≦ 0,034 (Wert/(W/m²)); 0,27 ≦ c^j _k ≦ 1,7 (Wert/°C).

Die oben beschriebenen Bereiche der Variablenbereiche der Koeffizienten zeigen, daß: die Werte der Luftströmung von 1,9 auf 6,0 anwachsen, wenn die Innenraumtemperatur je­ weils um 1°C ansteigt; die Werte der Luftströmung von 0,013 auf 0,034 ansteigen, wenn die Sonnenlichteinstrahlung oder der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag jeweils um 1 W/m² an­ steigt; und der Wert der Luftströmung von 0,27 auf 1,7 an­ steigt, wenn die Innenraumtemperatur jeweils um 1°C an­ steigt.

Die typische Wertsuchtechnik kann ein weiteres Verfah­ ren bereitstellen, um die Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate gemäß Gleichung (7) zu berechnen, indem eine Kombinationssuche anstelle der Singulärwert-Zerlegung verwendet wird, und zwar in einem Fall, in welchem die Koeffizienten für die Gleichungen der flachen Ebenen durch diskrete typische Werte ersetzt werden können, beispiels­ weise die oben beschriebene Luftströmungs-Steuerung, wobei weiterhin die Variablenbereiche eines jeden der Koeffizien­ ten entschieden werden. Wie oben beschrieben kann eine ty­ pische Wertsuchtechnik dadurch realisiert werden, daß eine Festkomma-CPU verwendet wird, da eine Fließkomma-Arithmetik nicht notwendig ist und die Menge an Berechnungen verrin­ gert ist.

Der Rechenschritt für eine ty 35403 00070 552 001000280000000200012000285913529200040 0002010003548 00004 35284pische Wertsuchtechnik wird nachfolgend im Detail erläutert.

Die Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate gemäß Gleichung (7) herzuführen ist ein Äquivalent zur Lö­ sung der Koeffizienten a^j _k, b^j _k, c^j _k, d^j _k, bei welchen die nachfolgende Gleichung (26) ein Minimum einnimmt.

Da hier F seinen Minimalwert einnimmt, ergibt sich die nachfolgende Beziehung gemäß Gleichung (27):

Gleichung (27) kann gemäß der nachfolgenden Gleichung (28) vereinfacht werden.

Hierbei bezeichnen w, . . ., z jeweils einen Mittelwert einer jeden Komponente der Lerndaten, wie sie sich in der nachfolgenden Gleichung (29) darstellen.

Wenn daher die Koeffizienten a^j _k, b^j _k und c^j _k entschie­ den sind, kann der Koeffizient d^j _k unter Verwendung von Gleichung (28) berechnet werden. Hierbei wird die folgende Gleichung (30) durch Einsetzen von Gleichung (28) in Glei­ chung (26) erhalten:

Hierbei bezeichnen W, . . ., Z jeweils Werte, in denen der Mittelwert einer jeden Komponente der Lerndaten von je­ der der Komponenten der Lerndaten subtrahiert ist, wie in der nachfolgenden Gleichung (31) gezeigt:

X_i = x_i-x, Y_i = y_i-y, Z_i = z_i-z, W_i = w_i-w (31)

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Entscheidung der Koeffizienten a^j _k, b^j _k und c^j _k erläutert. In dieser Ausfüh­ rungsform ist für jeden Koeffizienten eine finite Anzahl von typischen Werten bereitgestellt. Die Anzahl dieser Koeffizienten sei als Np, Nq und Nr angenommen und jeder typische Wert läßt sich wie folgt beschreiben:

Hierbei werden die typischen Werte von a^j _k so festge­ setzt, daß: â < â . . . <â_Np; â₁ gleich oder größer ist als der Minimalwert des Variablenbereiches des Koeffizienten a^j _k und â_Np gleich oder kleiner ist als der Maximalwert des Variablenbereiches des Koeffizienten a^j _k. Ähnliche Bezie­ hungen werden für die typischen Werte von b^j _k und c^j _k fest­ gesetzt. Die Anzahl der typischen Werte wird adäquat ange­ sichts der Rechengenauigkeit der Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate entschieden, welche in dem System notwendig ist. Die Rechengenauigkeit wächst mit wachsender Anzahl von Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadra­ te. Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt ein Beispiel der An­ zahl und der Lösungen nach der Methode der kleinsten Qua­ drate, welche für die Luftströmungs-Steuerung geeignet sind und welche auf der Grundlage der Variablenbereiche eines jeden der Koeffizienten entschieden werden.

TABELLE 2

Wenn die typischen Werte als Koeffizienten a^j _k, b^j _k, c^j _k verwendet werden, wird die Anzahl von Kombinationen vertreten durch Np × Nr. Ein Teil oder alle der Kombinatio­ nen von a^j _k, b^j _k, c^j _k werden in Gleichung (30) eingesetzt, um den Wert von F zu berechnen. Eine spezielle Kombination, welche den Wert von F minimiert, wird als die Lösung be­ stimmt. Wenn die Kombination beschrieben wird als (a^j _k, b^j _k, c^j _k) = (â_{p q r}), kann der Koeffizient d^j _k durch Glei­ chung (28) und die nachfolgende Gleichung (33) berechnet werden:

Es sei festzuhalten, daß, wenn es eine Mehrzahl von Kombinationen gibt, welche F minimieren, eine spezielle Kombination, welche die nachfolgende Gleichung (34) mini­ miert, ausgewählt wird. Diese Gleichung (34) ist eine ver­ einfachte Gleichung von Gleichung (10) oder Gleichung (12):

a^j _k-a^j _k-1)² + (b^j _k-b^j _k-1)² + (c^j _k-c^j _k-1)² (34)

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Reduzierung der Re­ chenmenge der Kombinationssuche durch Umformung von Glei­ chung (30) beschrieben. Wenn die Koeffizienten b^j _k und c^j _k gegeben sind, läßt sich Gleichung (35) berechnen.

R_i = b^j _kY_i + c^j _kZ_i - W_i (35)

Von daher läßt sich Gleichung (30) wie folgt umstellen:

Wenn S_XX, S_Rx und S_RR als

definiert sind, ergibt sich die nachfolgende Gleichung (37). Ein Rechenalgorithmus, der nachfolgend beschrieben wird, verwendet diese Gleichung (37).

F(a^j _k, b^j _k, c^j _k) = a^j _k(a^j _kS_XX + S_RX) + S_RR (37)

Zusammenfassend kann das oben beschriebene Verfahren als nachfolgender Algorithmus gezeigt werden:

[Schritt A1] Mittelwerte einer jeden Komponente der Lerndaten werden berechnet:

[Schritt A2] Jede Komponente der Lerndaten wird trans­ formiert:

X_i ← x_i-x, Y_i ← y_i-y, Z_i ← z_i-z, W_i ← w_i-w

[Schritt A3] Nachfolgende Berechnung durchführen:

[Schritt A4] Wiederhole den nachfolgenden Schritt B für r = 1, 2, . . . N_r.

[Schritt B] Wiederhole die nachfolgenden Schritte C1, C2 und C3 für q = 1, 2, . . . N_q.

[Schritt C1] Setze S_RX ← 0, S_RR ← 0.

[Schritt C2] Wiederhole den folgenden Schritt für i = 1, 2, . . . k.

R_i ← _qY_i + _iZ_i - W_i

S_RX ← S_RX + R_i . X_i

S_RR ← S_RX + R_i . R_i

[Schritt C3] Berechne wie folgt: S_RX ← S_RX . 2

[Schritt C4] Wiederhole die folgenden Berechnungen für q = 1, 2, . . . N_p.

F(â_p, _q, _r) ← â_p.S_XX + S_RX

F(â_p, _q, _r) ← â_p.F + S_RR

[Schritt A5] Berechne Koeffizient d unter Verwendung der Koeffizienten (â_p, _q, _r), welche in den Schritten C1 bis C4 den minimalen Wert von F ergeben. Es sei festzuhalten, daß, wenn es eine Mehrzahl von Kombinationen gibt, welche F minimieren, eine spezielle Kombination, welche die folgende Gleichung (38) minimiert, ausgewählt wird:

[Schritt A6] Bestimme Koeffizient d durch die nachfol­ gende Gleichung (39):

d ← w - (â_px + _qy + _rz) (39)

(Ende des Algorithmus)

Wenn hierbei S_XX < 0 gilt, ist die Gleichung (37) eine Funktion (Kurve) zweiter Ordnung des Koeffizienten a^j _k, welche sich in Form einer Parabel zeigt, die nur einen Mi­ nimalwert hat. Die Rechengeschwindigkeit kann dadurch er­ höht werden, daß eine der Berechnungen aus Schritt C3 unter Verwendung einer herkömmlichen Technik, welche diese Cha­ rakteristik hat weggelassen wird. Wenn beispielsweise die Zahl m gefunden wird, wobei m < 1 und F(â_m-1, _q, _r) < F (â_m, _q, _r) erfüllt ist, können die Rechnungen weggelassen werden, da F(â_p, _q, _r) für das spätere p = m+1, m+2, . . . N_p nicht den Minimalwert annehmen wird.

Wie oben beschrieben, ist es in dieser Ausführungsform nicht notwendig, die Lösungen der simultanen Gleichungen in Gleichung (7) exakt zu berechnen; die Berechnung kann durch eine langsame Arithmetik mit Festkomma-Arithmetik durchge­ führt werden, da die Lösungen nach der Methode der klein­ sten Quadrate durch Bereitstellen der finiten Anzahl typi­ scher Werte für jeden Koeffizienten berechnet werden kön­ nen, was zu einem Kombinationssuchproblem für die typischen Werte führt, was dann der Fall ist, wenn jeder Variablenbe­ reich eines jeden Koeffizienten vorab entschieden wird. Da weiterhin die Berechnung teilweise weggelassen werden kann, wie oben beschrieben, läßt sich die Berechnung auch durch eine langsame CPU mit Festkomma-Arithmetik durchführen, wie sie in Fahrzeugen zur Anwendung gelangt.

Es sei festzuhalten, daß es Gegenmaßnahmen gibt, um zur Entscheidung adäquater Steuerparameter in den simultanen Gleichungen etwa gemäß Gleichung (7) zu kommen, beispiels­ weise ein adaptives Filter. Weiterhin ist der Variablenbe­ reich der Steuerparameter wie in Tabelle 1 beschränkt, um die Stabilität der Steuerung bei der tatsächlichen Steue­ rung sicherzustellen. Von daher kann der Steuerparameter durch Bereitstellung adäquater typischer Werte innerhalb des Bereiches entschieden werden und durch Durchführung der Kombinationssuche nach typischen Werten. Auf diese Weise ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht auf die Luftströmungssteuerung in Fahrzeug-Klimaanlagensystemen be­ schränkt, sondern auch bei anderen Systemen im weiten Be­ reich anwendbar.

Nachfolgend wird eine Gemeinsamkeit der Grenzen oder Grenzlinien zwischen benachbarten flachen Ebenen unter Ver­ wendung der Suchtechnik nach technischen Werten beschrie­ ben. Diese Technik sucht nicht nach allen Kombinationen der typischen Werte, sondern sucht eine der Kombinationen in­ nerhalb eines bestimmten einschränkenden Bereiches. Diese Technik wird im Detail, jedoch exemplarisch unter Bezug­ nahme auf eine Luftströmungs-Steuerung erläutert.

Fig. 23 zeigt ein Diagramm, in welchem gekrümmte Ebenen dargestellt sind, welche Luftströmungs-Steuercharakteristi­ ken darstellen, wenn die Außenlufttemperatur 20°C beträgt, gegenüber der Innenraumtemperatur und dem Sonnenlicht-Ein­ strahlungsbetrag. Dieses Diagramm hat eine V-förmige Tal­ form. Auf der linken Seite des Tals ist eine Aufwärmseite (Aufwärm-Steuercharakteristik) gezeigt und auf der rechten Seite des Tals eine Kühlseite (Kühl-Steuercharakteristik). In diesem Diagramm ist der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag in die folgenden drei Zonen unterteilt: [0, 350] W/m²; [350, 750] W/m²; [750, 100] W/m².

Weiterhin zeigt Fig. 24 die Kühl-Steuercharakteristik innerhalb der Zone von [350, 750] W/m². Diese kann erhalten werden, indem eine schräge flache Ebene W = â_px + _qy + _rz + dⁱ mit einer maximalen Luftströmung maxⁱ und einer minimalen Luftströmung minⁱ beschnitten wird. In diesem Diagramm gibt es vier Grenzen oder Grenzlinien. Hierbei seien gemäß Fig. 24 zwei Grenzen, an welchen die schräge flache Ebene an dem Maximalwert und dem Minimalwert anstößt, zunächst betrach­ tet. Es sei hier angenommen, daß die Gleichung, welche die schräge flache Ebene W = â_px + _qy + _rz + dⁱ darstellt, als Er­ gebnis einer Addition der zusätzlichen Lerndaten und durch Durchführung der Suchtechnik nach typischen Werten in eine schräge flache Ebene W = â_p'x + _q'y + _r'z + d^i' erneuert wird. Jedoch werden die Grenzen, an welchen die schräge flache Ebene am Maximalwert und Minimalwert anstößt oder mit die­ sem in Verbindung ist, als Ergebnis der Erneuerung bewegt, wobei es jedoch kein Problem gibt, da die schräge flache Ebene in Verbindung mit dem Maximalwert oder dem Minimal­ wert an einer der Grenzen oder der Grenzlinien ist.

Nachfolgend seien die Grenzen betrachtet, an welchen die schräge flache Ebene an einer anderen schrägen flachen Ebene anstößt. Wie in den Fig. 26A und 26B gezeigt, sei angenommen, daß eine schräge flache Ebene in der Zone [350, 750] W/m² (nachfolgend als "schräge flache Ebene i" bezeichnet) und eine andere schräge flache Ebene in der Zo­ ne von [750, 1000] W/m² (nachfolgend als "schräge flache Ebene j" bezeichnet) miteinander in Verbindung stehen, wie in den Fig. 26A und 26B gezeigt. Gemäß Fig. 26A sind die Grenzlinien zwischen den schrägen flachen Ebenen vor dem Lernvorgang gemeinsam. Nach dem Lernvorgang werden jedoch die Grenzlinien der beiden schrägen flachen Ebenen als Er­ gebnis der Änderung des Gradienten der schrägen flachen Ebene i aufgrund des Lernvorganges verschoben. Somit ist es notwendig, die Gleichung für die schräge flache Ebene j zu erneuern, so daß die Grenzlinien wieder gemeinsam werden.

Es sei festzuhalten, daß es nicht notwendig ist, daß die beiden Grenzlinien der beiden schrägen flachen Ebenen vollständig miteinander übereinstimmen oder zusammenfallen. Der Benutzer wird keine Mängel in der Luftströmungs-Steue­ rung feststellen, selbst wenn Unterschied von ein bis zwei Werten in der Luftströmung an den Grenzen verursacht wer­ den. Nachfolgend bedeutet "eine Gemeinsamkeit der Grenzen zwischen benachbarten flachen Ebenen", daß der Unterschied in der Luftströmung, der an den Grenzen der beiden schrägen flachen Ebenen bewirkt wird, auf einen bestimmten Bereich verringert wird, in welchem der Benutzer keine Mängel in der Luftströmungs-Steuerung feststellen kann.

Ein Erneuerungsverfahren für die Gleichungen der be­ nachbarten schrägen flachen Ebenen dieser Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 27A und 27B beschrieben. Zunächst sei angenommen, daß die Gleichung der schrägen flachen Ebene i auf w = â_p'x + _q'y + _r'z + d^i' erneu­ ert wird. Hierbei wird die Gleichung für die benachbarte schräge flache Ebene j von w = â_lx + _my + _nz + d^j auf w = â_l'x + _m'y + _n'z + d^j' erneuert, so daß die Grenzen gemeinsam werden, wie in Fig. 27B gezeigt. Vom Standpunkt der mensch­ lichen Temperaturempfindlichkeit aus gesehen, ist es bevor­ zugt, die Steuercharakteristik zwischen benachbarten schrä­ gen flachen Ebenen sanft oder weich zu ändern und es ist nicht vorteilhaft, die Steuercharakteristik an der Grenze zwischen einander benachbarten schrägen flachen Ebenen ab­ rupt zu ändern. Diese Situation entspricht derjenigen, bei der die Koeffizienten der schrägen flachen Ebenen nicht we­ sentlich zwischen den benachbarten schrägen flachen Ebenen geändert werden. Wenn beispielsweise der Gradient der schrägen flachen Ebene i für die Innentemperatur x den Wert â_p' hat, ist es notwendig, den Gradienten â₁. der schrägen flachen Ebene j für die Innentemperatur x auf oder nahe bei â_p' zu bestimmen. Mit anderen Worten, die typischen Werte von â₁ sind nicht aus allen Werte von â₁ < â₂ < . . . <âN_p auswählbar, sondern ist auf einen 2α+1-Wert (â_p'-α, . . ., â_p', . . . â_p'+α) beschränkt, wobei α eine natürliche Zahl ist. Fig. 28 zeigt ein Diagramm, in welchem der Bereich von auswählbaren typischen Werten von â₁ gezeigt sind. Auf ähnliche Weise wird der Koeffizient _m durch den 2β+1-Wert (_{b'- β}, . . . _b', . . . _{b'+ β}) beschränkt, d. h. vor und nach Werten von _m'.Der Koeffizient _n' schließlich wird durch den 2γ+1- Wert (_r'-y, . . . _r', . . . _r'+y) beschränkt. In diesem Fall beträgt die Anzahl von auswählbaren typischen Werten (2α+1)(2β+1)(2γ +1). Von daher werden die typischen Werte, welche Gleichung (30) minimieren, aus diesen Lerndaten (2α+1)(2β+1)(2γ+1) der benachbarten geneigten flachen Ebene j ausgewählt, um die Gleichung w = â_l'x + _m'y + _n'z + d^j' der benachbarten schrägen flachen Ebene oder Fläche j' zu entscheiden. Auf diese Weise kann die Gemeinsamkeit der Grenzlinien erhalten wer­ den, in dem der Bereich der auswählbaren typischen Werte der benachbarten schrägen flachen Ebene j auf der Grundlage des typischen Wertes der schrägen flachen Ebene i einge­ schränkt wird und in dem der abrupte Übergang oder die ab­ rupte Änderung der Charakteristik benachbarter schräger flacher Ebenen eingeschränkt wird.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der auswählbare Bereich von 1' als p'-α < 1' < p'+α erläutert; der auswählbare Bereich ist jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt. Allgemein gesagt, der auswählbare Bereich kann p^L ≦ 1 ≦ pU sein, wobei zwei natürliche Zahlen p^L und p^U verwendet werden, welche 1 ≦ p^L ≦ p' ≦ p^U ≦ N_p erfüllen. In diesem Fall beträgt die Anzahl typischer Werte p^L-P^U+1. Ähnliche Modifikationen sind bei den Koeffizienten b und c anwendbar, um eine Gemeinsamkeit der Grenzlinien zwischen benachbarten flachen Ebenen zu erhalten.

Weiterhin ist es nicht notwendig, die Gemeinsamkeit der Grenzen zwischen benachbarter flacher Ebenen j zur gleichen Zeit durchzuführen, wenn die Koeffizienten der schrägen flachen Ebene i durch den Lernvorgang erneuert werden. Mit anderen Worten, es sei angenommen, daß die Innentemperatur bzw. der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag bzw. die Außen­ lufttemperatur zum Zeitpunkt t₀ 30°C bzw. 700 w/m² bzw. 20°C betragen. Zunächst wird die schräge flache Ebene i für die Steuerung verwendet. In diesem Fall sei angenommen, daß die schräge flache Ebene i zum Zeitpunkt t₀ erneuert wird. Wenn die Innentemperatur, die Sonnenlicht-Einstrahlungsmen­ ge und die Außenlufttemperatur zur Zeit t₀ auf 30°C bzw. 750 W/m² bzw. 20°C zur Zeit t₁ nach der Zeit t₀ geändert werden, ändert sich die Steuerung von der schrägen flachen Ebene i zur schrägen flachen Ebene j. Die Gemeinsamkeit der Grenzen kann zu diesem Zeitpunkt, d. h. zur Zeit t₁ durchge­ führt werden. Auf diese Weise ist es ausreichend, die Ge­ meinsamkeit der Grenzen zu der Zeit herzustellen, wenn die Steuerung von einer schrägen flachen Ebene zur benachbarten flachen Ebene übergeht oder geändert wird.

Andererseits können die Grenzen oder Grenzlinien gemäß Fig. 29A abhängig von den Lerndaten verschoben werden, die in der schrägen flachen Ebene j registriert sind. Nachfol­ gend wird eine Gegenmaßnahme erläutert, mit der diese Si­ tuation verhindert werden kann.

Wenn die Innenraumtemperatur, die Sonnenlichteinstrah­ lungsmenge und die Außenlufttemperatur zu dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerung von einer schrägen flachen Ebene zur be­ nachbarten schrägen flachen Ebene geändert wird x_B, x_Y und z_B betragen und wenn die Luftströmung der schrägen flachen Ebenen w^i' _B und w^J' _B betragen, ergibt sich die nachfolgende Gleichung (40):

Hierbei bezeichnen die Punkte e^i' und e^j' in Fig. 29A jeweils spezielle Punkte (x_B, y_B, z_B, w^i' _B), (x_B, y_B, z_B, w^j' _B) in einem vierdimensionalen Raum. Eine Differenz in der Luftströmung zwischen den schrägen flachen Ebenen i und j wird dargestellt durch Δf = w^i' _B-w^j' _B. Nachfolgend wer­ den die Gleichungen für die flachen Ebenen so erneuert, daß die flachen Ebenen durch die neuesten Datenelemente der Lerndaten entsprechend einem betreffenden Unterraum laufen. Mit anderen Worten, der Koeffizient d^j' der schrägen fla­ chen Ebene j wird auf d^j' ← d^j'+Δf zurückgesetzt, um die schräge flache Ebene j parallel zu verschieben, so daß die beiden schrägen flachen Ebenen im Punkt e^i' fortlaufend werden (vergleiche Fig. 29B). Hierdurch kann eine fortlau­ fende Art und Weise der Steuerung sichergestellt werden.

Nachfolgend wird die Korrektur einer Abweichung zwi­ schen einer Umgebungsbedingung der Lerndaten zu Beginn des Eingangs beziehungsweise der Dateneingabe und einer Um­ gebungsbedingung der Lerndaten am Ende des Eingangs bzw. der Dateneingabe erläutert.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen werden, wenn der Benutzer die Luftströmung auf w_k durch eine Schal­ terbetätigung zur Zeit t₀ ändert, die Umgebungsbedingungen einschließlich der Innenraumtemperatur x_k, der Sonnenlicht- Einspannungsmenge y_k und der Außenlufttemperatur z_k in dem Lerndaten-Speicherabschnitt 15 als Lerndaten gespeichert, sowie die Gleichung für die Ebene des Unterraumes mit dem Punkt (x_k, y_k, z_k). Da hierbei der Luftströmungsschalter die Luftströmung nur um einen Wert ±1 oder einige ±-Werte in einem Ablauf korrigieren kann, muß der Benutzer die Schalterbetätigung mehrere Male wiederholen, wenn er mehr als 10 Werte korrigieren möchte. Dies macht einige Sekunden bis einige -zig Sekunden nötig, bis der Benutzer die Ein­ gabe oder den Eingang abgeschlossen hat. Die Umgebungsbe­ dingungen können sich selbst in einer derart kurzen Zeit ändern. Beispielsweise ändert sich der Sonnenlicht-Ein­ strahlungsbetrag von 500 W/m² auf 1000 W/m², wenn eine die Sonne abdeckende Wolke weiterzieht oder wenn sich das Fahr­ zeug aus dem Schatten eines Gebäudes in das Sonnenlicht be­ wegt. In einer derartigen Situation ist es notwendig, Ände­ rungen der Umgebungsbedingungen während der Schalterbetäti­ gungen nach dem Erneuern der Gleichung für die flache Ebene zu korrigieren.

Es sei hier angenommen, daß die Benutzer mit der Schal­ terbetätigung zur Zeit t₀ beginnt und diese zur Zeit T₁ be­ endet, daß sich die Luftströmung von w₀ nach w₁ ändert und daß sich die Umgebungsbedingung von (x₀, y₀, z₀) nach (x₁, y₁, z₁) ändert.

In dieser Ausführungsform arbeitet das System in einem normalen Betriebsmodus und geht zum Zeitpunkt T0 zu welchem der Benutzer mit der Eingabe beginnt, in einen Lernmodus über. Weiterhin registriert das System die Lerndaten, (x₀, y₀, z₀, w₁) in einem Unterraum, wo die Umgebungsbedingung (x₀, y₀, z₀) zu der Zeit t₁, zu welcher der Benutzer mit der Eingabe fertig ist gehört (es sei festzuhalten, daß die Um­ gebungsbedingung der Lerndaten zur Zeit t₀ erhalten wird und die Luftströmung zur Zeit t₁ erhalten wird). Nach Er­ neuerung der Gleichung für die flache Ebene durch Lösung von Gleichung (7) kehrt das System zu dem Betriebsmodus zu­ rück. Im Betriebsmodus startet das System eine Steuerung erneut unter Verwendung der erneuerten Luftströmungs-Steu­ ercharakteristik. Es sei festzuhalten, daß während des Lernmodus das System die Luftströmung hält, welche durch die Schalterbetätigung eingegeben worden ist und nicht au­ tomatisch die Luftströmung ändert, selbst wenn sich die Um­ gebungsbedingungen ändern. Zunächst sei angenommen, daß sich die Innenraumtemperatur von 30°C auf 28°C ändert, wäh­ rend der Benutzer die Luftströmung von Wert 25 auf Wert 15 durch die Schalterbetätigung ändert und daß der Sonnen­ licht-Einspannungsbetrag bzw. die Außenlufttemperatur 500 W/m² bzw. 20°C betragen. Die flache Ebene entsprechend dieser Umgebungsbedingung ist ein schräge flache Ebene in der Zone der Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge [350, 750] 500 W/m² gemäß Fig. 24.

Die Fig. 30A und 30B zeigen graphische Darstellungen der Luftströmungs-Steuercharakteristik gegenüber der Innen­ raumtemperatur. Fig. 30A zeigt einen Zustand zum Zeitpunkt t₀, in welchem die Umgebungsbedingung und die Luftströmung (x, y, z, w) = 30°C, 500 W/m², 20°C, Wert 25) betragen. Fig. 30B zeigt einen Zustand unmittelbar nach dem Erneuern der Luftströmungs-Steuercharakteristik derart, daß die Lernda­ ten (30°C, 500 W/m², 20°C, Wert 15) durch Lernen nach Ab­ schließen der Schalterbetätigung zum Zeitpunkt t1 erfüllt sind. Da sich jedoch die Innenraumtemperatur auf 28°C geän­ dert hat, wie in Fig. 30B gezeigt, springt die Luftströmung auf Wert 12, wenn das System in den Betriebsmodus zurück­ kehrt. Mit anderen Worten, die Luftströmung wird diskonti­ nuierlich auf Wert 12 zu dem Zeitpunkt geändert, zu dem der Lernvorgang abgeschlossen ist, ungeachtet der Tatsache, daß der Benutzer durch die Schalterbetätigung den Wert 15 ein­ geben oder angewählt hat.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, bewegt die nachfol­ gende Ausführungsform die Steuercharakteristik parallel nach Abschluß des Lernvorganges, so daß die Luftströmung den Wert 15 annimmt, der vom Benutzer ausgewählt wurde, auch wenn die Umgebungsbedingung (x, y, z) = (28°C, 500 W/m², 20°C) nach dem Lernen vorliegt, wie in den Fig. 31A und 31B gezeigt. Somit kann ein Springen der Luftströmung oder der Luftstrommenge zum Zeitpunkt, nachdem der Lernvorgang abgeschlossen ist, verhindert werden.

Die obige Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem die Umgebungsbedingungen (x⁰, y⁰, z⁰), (x¹, y¹, z¹) zu dem Zeitpunkt t₀ und t₁ zum gleichen Unterraum gehören. Wenn jedoch der Fall auftritt, wo diese beiden Bedingungen zu unterschiedlichen Unterräumen gehören, wird eine Verhinde­ rung eines Springens der Luftströmung nach Korrektur der Verschiebung der benachbarten flachen Ebene gemäß den Fig. 27A und 27B durchgeführt.

Es sei angenommen, daß die Sonnenlicht-Einstrahlungs­ menge sich während der Schalterbetätigung von 500 W/m² auf 900 W/m² ändert. In diesem Fall gehören die Umgehungsbedin­ gungen zum Zeitpunkt t₀ bzw. t₁ zur Zone der Sonnenlicht- Einstrahlungsmenge von [350, 750] W/m² bzw. [750, 1000] W/m². Zum Zeitpunkt t₁ führt das System ein Lernen in der Zone der Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge [350, 750] W/m² durch Addition der Lerndaten (x, y, z, w) = (30°C, 500 W/m², 20°C, Wert 15) durch. Die erneuerte Gleichung für die flache Ebene beträgt gemäß Fig. 27A W = â_p'x + _q'y + _r'z + d^i'. Da die Umgebungsbedingung nach (x, y, z) = 30°C, 900 W/m², 20°C gesprungen ist, bewegt das System die Steuerung in die fla­ che Ebene der Zone der Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge [750, 1000] W/m². Somit erneuert das System die Gleichung auf w = â_p'x + _q'y + _r'z + d^i', wie in Fig. 27B gezeigt, so daß die Grenzlinien der flachen Ebenen gemeinsam werden. Danach kann der Wert von di' korrigiert werden, um (x, y, z, w) = (30°C, 900 W/m², 20°C, Wert 15) zu erfüllen. Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Erfindungen haben ergeben, daß in dem Fall, in welchem das oben beschriebene Verfahren, bei welchem die Abweichung zwischen der Umgebungsbedingung zu Beginn der Eingabe und der Umgebungsbedingung am Ende der Eingabe korrigiert wird, nicht angewendet wird, die Luftströmung häufig springt, wenn das System vom Lernmodus zurückkehrt. Somit muß der Benutzer die Eingabe der (gewünschten) Luftströmung wiederholen, da die Luftströmung nicht auf den eingegebenen Wert geändert wurde. Im Gegen­ satz hierzu kann, wenn das soeben beschriebene Verfahren angewendet wird, die Luftströmung problemlos mit dem einge­ gebenen Wert übereinstimmend gemacht werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden im Detail beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und eine Vielzahl von Ände­ rungen und Modifikationen ist möglich, ohne hierbei den Rahmen der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden An­ sprüche bzw. deren Äquivalente angegeben ist, zu verlassen.

Beispielsweise wurde in den obigen Ausführungsformen der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bei Klimaanlagen­ systemen für Kraftfahrzeuge angewendet. Die Erfindung kann jedoch genauso gut bei Vorrichtungen angewendet werden, bei denen die Steuerung unter Anwendung von Datenmappen oder -Feldern oder dergleichen durchgeführt wird. Beispiele hier­ zu umfassen u. a. eine Motorsteuerung oder automatische Ge­ schwindigkeitssteuerungen. Bei einer automatischen Ge­ schwindigkeitssteuerung (Tempomat) können Fahrmuster oder Fahrverhalten geübter Fahrer in Datenmappen oder Funktionen umgesetzt werden und ein Fahrzeugbetrieb wird abhängig von diesen Datenmappen oder Funktionen gesteuert. Da zur Erzeu­ gung derartiger Datenmappen oder Funktionen normalerweise eine große Anzahl von Schritten notwendig ist, kann die vorliegende Erfindung die Anzahl von Schritten verringern, in dem Fahrverhaltensmuster von geübten Fahrern durch Steu­ ercharakteristik-Annäherungen und Lernalgorithmen unter An­ wendung einer Anzahl von flachen Ebenen gelernt werden. So­ mit wird der Entwurf oder die Auslegung von Steuercharakte­ ristiken von Ebenenmodellen automatisiert und die Anzahl von Auslegungsschritten kann verringert werden.

Die Vorrichtung zur Variablenberechnung kann auch bei einer Klimaanlage verwendet werden, in der die Luftströmung oder die Temperatur am Luftaustritt in einem Aircondition­ ing-Prozeß berechnet werden. Mit anderen Worten, diese Kli­ maanlage oder dieser Airconditioner verwendet die Außen­ lufttemperatur, welche von einem Sensor eingegeben wird, die Innenraumtemperatur, sowie die Sonnenlicht-Einstrah­ lungsmenge als Eingangsvariablen. Auch andere Eingangsva­ riablen können verwendet werden. Die Luftströmung oder der Austritt am Luftverteiler wird als gesteuerte Variable be­ rechnet. Die Klimaanlage ist mit einer Vorrichtung zum Treiben der Klimaanlage abhängig von der Luftströmung oder der Temperatur am Austritt des Luftverteilers ausgestattet. Es sei festzuhalten, daß hinsichtlich der Eingangsvariablen keine Restriktionen vorhanden sind. Wenn die Klimaanlage in einem Fahrzeug eingebaut ist, kann z. B. die Kühlwassertem­ peratur als zusätzliche Eingangsvariable verwendet werden.

Die Datenbasis 13 und der Erneuerungsabschnitt 14 in der beschriebenen Ausführungsform können durch ein Compu­ tersystem realisiert werden. Beispielsweise können die ent­ sprechenden notwendigen Funktionen durch ein Programm im­ plementiert werden, das vom Computersystem aktiviert wird. Das Programm ist bevorzugt auf einer Floppydisk, einer ma­ gneto-optischen Scheibe, einer CD-ROM, einer Harddisk oder einem anderen Aufzeichnungsmedium abgespeichert, welches vom Computersystem gelesen werden kann. Falls notwendig, kann das Programm in das Computersystem geladen und akti­ viert werden. Auch können ein ROM oder ein backup-RAM als Aufzeichnungsmedium verwendet werden, welches vom Computer­ system gelesen wird, so daß das hierauf gespeicherte Pro­ gramm entnehmbar ist. Das ROM oder das backup-RAM können in dem Computersystem integriert sein.

Beschrieben wurde somit insoweit zusammenfassend eine Berechnungsvorrichtung für eine gesteuerte Variable, sowie ein Verfahren, mit welchem eine gesteuerte Variable aus ei­ ner oder mehreren Eingangsvariablen leicht berechnet werden kann, wobei Steuercharakteristiken für die Berechnung der gesteuerten Variablen geeignet gelernt werden können. An­ wendungsgebiet ist u. a. eine Klimaanlage oder ein Klimati­ sierungssystem für Fahrzeuge. Die Steuercharakteristiken werden als gekrümmte Ebenen oder Flächen wiedergegeben, welche in einen (n+1)-dimensionalen Raum eingebettet ist und werden verwendet, eine gesteuerte Variable aus n Varia­ blen zu steuern. Die Steuercharakteristiken werden durch eine Aneinanderordnung von flachen Ebenen entsprechend von Unterräumen angenähert, welche durch Unterteilen eines n­ dimensionalen Eingaberaumes erhalten werden. Beispielsweise wird ein zweidimensionaler Eingaberaum, der durch die In­ nenraumtemperatur und die Sonnenlicht-Einstrahlungsmenge definiert oder aufgespannt ist, in 15 Unterräume unter­ teilt. Flache Ebenen 1 bis 15 werden den jeweiligen Unter­ räumen entsprechend gemacht. Wenn die Innenraumtemperatur und der Sonnenlicht-Einstrahlungsbetrag eingegeben werden, wird eine Entscheidung dahingehend gemacht, zu welchem Un­ terraum die jeweiligen Umgebungsbedingungen gehören. Die Luftströmung des Klimaanlagensystems wird dann unter Ver­ wendung einer Gleichung für eine der flachen Ebenen 1 bis 15 berechnet. Wenn die Luftströmung modifiziert werden muß, wird die Gleichung für die flache Ebene entsprechend des jeweiligen Unterraumes erneuert.

Claims (23)

1. Eine Vorrichtung zur Berechnung einer gesteuerten Variablen aus n Eingangsvariablen (n ist eine natürliche Zahl), mit:
Vorrichtungen zur Erzeugung eines n-dimensionalen Ein­ gaberaums mit einer Anordnung von Punkten entsprechend den n Eingangsvariablen, um den n-dimensionalen Eingaberaum in mehrere Unterräume zu unterteilen und um Gleichungen für die Unterräume zu definieren;
Speichervorrichtungen (13) für flache Ebenen zur Spei­ cherung von Gleichungen für flache Ebenen, von denen eine Unbekannte aus den n Eingangsvariablen berechnet werden kann; und
Berechnungsvorrichtungen (12) für die gesteuerte Va­ riable um, wenn die Eingangsvariablen angewendet werden, eine Gleichung für eine flache Ebene entsprechend einem Un­ terraum auszuwählen, der Punkte entsprechend den Eingangs­ variablen enthält und um die eine Unbekannte der Eingangs­ variablen unter Verwendung der ausgewählten Gleichung zu berechnen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit:
Änderungsvorrichtungen (16) für die gesteuerte Varia­ ble, welche eine externe Modifikation der gesteuerten Va­ riablen erlauben;
Lerndaten-Speichervorrichtungen (15) zum Speichern von Lerndaten einschließlich der modifizierten gesteuerten Va­ riablen und Eingangsvariablen, welche während der Modifika­ tion eingegeben wurden, wobei die Lerndaten einem Unterraum entsprechend den Eingangsvariablen entsprechen, wobei wei­ terhin der Unterraum als betreffender Unterraum genommen wird; und
lernenden Steuervorrichtungen (14, 15), um, wenn die gesteuerte Variable über die Änderungsvorrichtungen für die gesteuerte Variable eingeben wird, die Lerndaten in den Lerndaten-Speichervorrichtungen zu speichern und um die Gleichungen für flache Ebenen zu erneuern, welche in den Speichervorrichtungen für die flachen Ebenen entsprechend dem betreffenden Unterraum abhängig von den Lerndaten ent­ sprechend dem betreffenden Unterraum der gespeicherten Lerndaten gespeichert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die lernenden Steuervorrichtungen zur Erneuerung von Gleichungen von fla­ chen Ebenen derart sind, daß Grenzen zwischen benachbarten flachen Ebenen gemeinsam werden, sowie zum Erneuern der Gleichungen für flache Ebenen entsprechend dem betreffenden Unterraum.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die lernenden Steuervorrichtungen weiterhin zum Erneuern der Grenzen des entsprechenden Unterraumes sind, während die Gleichungen für flache Ebenen erneuert werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Gleichungen für flache Ebenen gegeben sind als
w = ax + by + . . .+ cz + d,
wobei
x, y, . . . z die n Eingangsvariablen sind und w die ge­ steuerte Variable ist,
die Speichervorrichtungen für die Gleichungen der fla­ chen Ebene Ebenenkoeffizienten a, b, . . . c, d, speichern, und
die lernenden Steuervorrichtungen die Gleichungen für flache Ebenen durch Erneuerung der Ebenenkoeffizienten a, b, . . . c, d erneuern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die lernenden Steuervorrichtungen zum Auffinden von Ebenenkoeffizienten a_k, b_k, . . . c_k, d_k als Lösungen einer simultanen Gleichung (101) gemäß nachfolgender Darstellung abhängig von den Lerndaten (x₁, y₁, . . . z₁, w₁) (i = 0, 1, 2, . . . k) ent­ sprechend dem betreffenden Unterraum sind

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die lernenden Steuervorrichtungen a_k, b_k, . . . c_k, d_k als Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate der simultanen Gleichung finden, wenn die simultane Gleichung keine Lösungen hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die lernenden Steuervorrichtungen zum Auffinden der Ebenenkoeffizienten a_k, b_k, . . . c_k, d_k sind, welche Lösungen nach der Methode der kleinsten Quadrate einer Gleichung (102) für eine fla­ che Ebene gemäß nachfolgender Aufstellung sind, wenn eine durch die Gleichung simultaner Lösungen gegebene Matrix ei­ nen Rang kleiner als (n+1) hat, wenn der betreffende Un­ terraum innerhalb Bereichen liegt, welche durch x^L ≦ x ≦ x_U, y_L ≦ y ≦ y_U gegeben ist und wenn die Ebenenkoeffizien­ ten der Gleichung für eine flache Ebene entsprechend dem betreffenden Unterraum a_k-1, b_k-1, . . . c_k-1, d_k-1, sind

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die lernenden Steuervorrichtungen zum Berechnen der Ebenenkoeffizienten durch Singulärwert-Zerlegungstechniken ausgelegt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die lernenden Steuervorrichtungen zum Erneuern der Gleichung für flache Ebenen derart sind, daß die flachen Ebenen durch neueste Datenelemente der Lerndaten entsprechend dem betreffenden Unterraum laufen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Aufzeichnungsmedium zum Speichern eines Programmes zum Be­ treiben eines Computersystems, welches als Berechnungsvor­ richtungen für die gesteuerte Variable und als lernende Steuervorrichtungen der Berechnungsvorrichtung für die ge­ steuerte Variable arbeitet.

12. Ein Klimaanlagensystem mit:
Sensoren zur Erzeugung von Signalen, welche zumindest Außenlufttemperatur, Innenraumtemperatur und Sonnenlicht­ einstrahlungsbetrag anzeigen;
einem Mikroprozessor zum Empfang des Signals von den Sensoren als Eingangsvariable und zum Berechnen von zumin­ dest entweder Luftströmung oder Auslaßtemperatur als ge­ steuerte Variable;
einer Klimatisierungseinheit; und
einer Treibervorrichtung zum Betreiben der Klimatisie­ rungseinheit gemäß zumindest entweder der berechneten Luft­ strömung oder der Auslaßtemperatur.

13. Ein Verfahren zum Auffinden von Lösungen der nach­ folgenden simultanen Gleichung (103)

mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen von N_p, N_q, . . . N_r als typischen Werten für n Variable a_k, b_k, . . . c_k, welche die Gleichung (103) bilden, wobei die typischen Werte von a_k aus â₁, â₂, . . . â_Np bestehen, die typischen Werte von b_k aus ₁, ₂, . . ., _Nq beste­ hen und die typischen Werte von c_k aus ₁, ₂, . . ., _Nr bestehen; und
Suchen einer Kombination der typischen Werte, welche die nachfolgende Gleichung (104) in zumindest einer Kombi­ nation aus (N_p × N_q × . . . N_r) Kombinationen minimiert:

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei, wenn es mehrere Kombinationen gibt, welche die Gleichung (104) minimieren, der Schritt des Suchens eine Kombination der typischen Werte sucht, welche die nachfolgende Gleichung (105) für eine bestimmte Kombination der typischen Werte (â_p', _q', . . . _r') minimiert:
(_p-_p')² + (_q-_q')² + . . . + (_r-_r')² (105)

15. Ein Verfahren zum Auffinden von Lösungen der nach­ folgenden simultanen Gleichung (106), mit
Umformen der Gleichung (106) in die nachfolgende si­ multane Gleichung (107), wenn alle Vektorelemente einer (n+1)-ten Linie 1 betragen
wobei Mittelwerte X, y, . . . z von Vektorelementen einer er­ sten bis n-ten Linie des linken Terms und ein Mittelwert des rechten Termes jeweils gegeben sind durch
und Berechnen einer (n+1)-ten Variablen durch Einset­ zen von Lösungen a_k, b_k, . . . c_k in die nachfolgende Glei­ chung (108)
d_k = w - (a_kx+b_ky+c_kz) (108)

16. Verfahren nach Anspruch 13, mit:
Entscheiden von Zahlen p, q, . . . r, welche 1 ≦ p^L ≦ p' ≦ p^U ≦ N_p, 1 ≦ q^L ≦ q' ≦ q^U ≦ N_q und 1 ≦ r^L ≦ r' ≦ r^U ≦ N_r für eine bestimmte Kombination der typischen Werte (â_p', _q', . . . _r') erfüllen;
Festsetzen von typischen Werten â_p (p = p^L, p^L+1, . . . p^U), _q (q = q^L, q^L+1, . . . q^U), _r (r = r^L, r^L+1, . . . r^U) für Variable (a_k, b_k, . . . c_k); und
Suchen nach Lösungen aus Kombinationen der typischen Werte.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die lernenden Steuervorrichtungen jeweils die typi­ schen Werte für jeden der Ebenenkoeffizienten der Gleichun­ gen für flache Ebenen bereitstellen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die lernenden Steuervorrichtungen jeweils Maximalwerte a^U, b^U, . . . c^U und Minimalwerte a^L, b^L, . . . c^L für jede Ab­ leitung

eines gesteuerten Ausgangssignales f bezüglich jeder der Eingangsvariablen x, y, . . . z setzen; und
die lernenden Steuervorrichtungen die typischen Werte bezüglich der Ebenenkoeffizienten a, b, . . . c für die Ein­ gangsvariablen x, y, . . . z so wählen, daß die typischen Werte von a_k erfüllen: a^L ≦ â₁ ≦ â₂ ≦ . . . â_Np ≦ â^U. die ty­ pischen Werte von bk erfüllen: b^L ≦ ₁ ≦ ₂ < . . . _Np ≦ b^U und typischen Werte von c_k erfüllen: c^L ≦ ₁ < ₂ < . . . < _Nr < c^U.

19. Eine Steuercharakteristik-Änderungsvorrichtung zur Änderung zumindest eines Teiles einer Steuercharakteristik, mit:
Änderungsvorrichtungen einer gesteuerten Variablen, welche eine externe Modifikation oder Änderung einer ge­ steuerten Variablen durch von außen eingegebene Eingangsva­ riablen erlauben; und
Erneuerungsvorrichtungen zur Erneuerung der Gleichun­ gen für flache Ebenen, so daß die gesteuerte Variable den Eingangsvariablen entspricht, welche eingegeben wurden, nachdem die Änderungsvorrichtungen für die gesteuerte Va­ riable die gesteuerte Variable geändert haben, wenn die ge­ steuerte Variable über die Änderungsvorrichtungen für die gesteuerte Variable eingegeben worden ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Erneuerungsvorrichtungen die geänderte gesteuerte Variable, wie sie durch die Änderungsvorrichtungen für die gesteuerte Variable modifiziert worden ist, beibehalten, bis die Änderungsvorrichtungen für die gesteuerte Variable die Änderung abgeschlossen haben, um hierbei automatisch die gesteuerte Variable zu ändern, selbst wenn die Ein­ gangsvariablen geändert werden, bevor die Änderungsvorrich­ tungen für die gesteuerte Variable die Änderung abgeschlos­ sen haben.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die typischen Werte so bestimmt werden, daß die ge­ steuerte Variable w innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, selbst wenn einer der typischen Werte â_i, _i, . . . _i zu ei­ nem der entsprechenden typischen Werte â_i+1, _i+1, . . . _i+1 geän­ dert wird.