DE102004023450B4 - System und Verfahren zum Diagnostizieren von Sensoren eines Motorsteuerungssystems - Google Patents

System und Verfahren zum Diagnostizieren von Sensoren eines Motorsteuerungssystems Download PDF

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Abstract

Motorsteuerungssystem (30), mit
einem Motor-Controller (32),
mehreren mit dem Motor-Controller (32) gekoppelten Sensoren (34, 36, 38, 40, 44, 46) und
einem neuronalen Netz (10), das in dem Motor-Controller (32) arbeitet,
dadurch gekennzeichnet, dass
als neuronales Netz (10) ein autoassoziatives neuronales Netz vorgesehen ist, das sowohl unter Verwendung von guten Datenwerten als auch unter Verwendung von Daten trainiert ist, die für schlechte Sensoren repräsentativ sind, um über die sich bei einer Gruppe von miteinander in Beziehung stehenden Sensoren ergebende analytische Redundanz in dem Fall, dass ein Sensor der Gruppe fehlerhaft ist, für diesen fehlerhaften Sensor einen repräsentativen korrekten Ausgangswert zu erzeugen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorsteuerungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Motorsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Ein derartiges System und ein derartiges Verfahren sind aus der DE 101 48 973 A1 bekannt.
  • Ein Motorsteuerungssystem eines modernen Kraftfahrzeugs besteht aus Motorsensoren und -aktuatoren, die direkt mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) oder einem Controller verbunden sind, der eine eingebettete Software enthält. Die Komplexität der Software nimmt mit zunehmender Anzahl von Sensoren und Aktuatoren, die an dem Fahrzeug verwendet werden, fortlaufend zu. Gemäß den gegenwärtigen gesetzlichen Vorschriften muss an jedem mit Emissionen in Beziehung stehenden Sensor eine Diagnose durchgeführt werden, so dass fehlerhafte Sensoren sobald wie möglich ausgetauscht werden können, um eine Verschmutzung und ein schlechtes Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu minimieren. Aus diesem Grund wird jeder Sensor durch einen Diagnosealgorithmus überwacht, der dafür verantwortlich ist, Sensorwerte zu detektieren, die irrational sind oder außerhalb des Messbereiches liegen. Es gibt zahllose Möglichkeiten, mit denen eine Diagnose einen guten Sensor von einem schlechten unterscheiden kann, was zu einem unhandlichen Diagnoseentwicklungsprozess mit vielen Analyseoptionen führt.
  • Das gegenwärtige Verfahren, eine Diagnose für Sensoren zu schaffen, umfasst den Entwurf des Algorithmus, den Vergleich gesammelter Daten von einem guten Sensor mit jenen von einem schlechten Sensor und den Versuch, die Werte für die Unterscheidung eines guten Systems von einem schlechten zu bestimmen. Das Verfahren zum Erzeugen der Parameter, die einen guten Sensor von einem schlechten für die verschiedenen Betriebsumgebungen unterscheiden, wird als Diagnoseentwicklungsverfahren bezeichnet. Dieses Verfahren wird typischerweise von Hand durch eine Person über Versuch und Irrtum unternommen, um die Unterschiede in dem System festzustellen, wenn Sensoren gut bzw. fehlerhaft sind. Die Entscheidungen beruhen auf Daten, die aus unterschiedlichen Umgebungen genommen werden, welche unterschiedliche Klimata, Höhen und Fahrzeugsbetriebsbedingungen umfassen. Gegenwärtige Diagnoseentwicklungsverfahren sind zeitraubend und beruhen vorwiegend auf heuristischen Daten.
  • Bei dem aus der DE 101 48 973 A1 bekannten Motorsteuerungssystem und -verfahren wird mittels des neuronalen Netzes ein Modell für die Ermittlung eines Drehmoment-Istwertes gebildet, wozu eine Vielzahl einzelner Parameter herangezogen wird, die für die Berechnung des Drehmoment-Istwertes notwendige Eingangsgrößen darstellen. Parallel zu dem anhand des Modells über die notwendigen Eingangsgrößen berechneten Drehmoment-Istwert wird mittels eines Drehmoment-Sensors das Drehmoment direkt gemessen. Das direkt gemessene Drehmoment wird anhand des berechneten Drehmoment-Istwertes auf dessen Plausibilität hin überwacht, wobei im Fehlerfall der berechnete Drehmoment-Istwert als Ersatzwert verwendet werden kann.
  • Ein aus der DE 196 11 497 A1 bekanntes Motorsteuersystem umfasst eine im Ansaugsystem des Verbrennungsmotors vorgesehene Einrichtung zur Messung der der Verbrennungsmaschine zugeführten Luft, deren Ausgangssignal anhand von Signalbereichsüberprüfungen (signal range checks) auf mögliche Fehler hin überwacht wird. Entsprechende Signalbe reichsüberprüfungen (signal range checks) sind auch bei einem aus der WO 02/12699 A1 bekannten Motorsteuersystem vorgesehen.
  • Bei einem in der DE 199 02 923 A1 beschriebenen Verfahren zur Funktionsüberwachung des Kühlsystems einer Brennkraftmaschine wird unter Verwendung eines neuronalen Netzes ein Erwartungswert für die Temperatur an wenigstens einem Wärmetauscher des Kühlsystems ermittelt, der mit einem direkt gemessenen Temperaturwert verglichen wird, um eventuelle Störungen zu erkennen. Dabei wird das zur Ermittlung des Erwartungswertes verwendete neuronale Netz anhand einer typgleichen Brennkraftmaschine mit ordnungsgemäßem Kühlsystem trainiert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Motorsteuerungssystem sowie ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll insbesondere die Robustheit des Motorsteuerungssystems bzw. des Verfahrens verbessert werden.
  • Bezüglich des Motorsteuerungssystems wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als neuronales Netz ein autoassoziatives neuronales Netz vorgesehen ist, das sowohl unter Verwendung von guten Datenwerten als auch unter Verwendung von Daten trainiert ist, die für schlechte Sensoren repräsentativ sind, um über die sich bei einer Gruppe von miteinander in Beziehung stehenden Sensoren ergebende analytische Redundanz in dem Fall, dass ein Sensor der Gruppe fehlerhaft ist, für diesen fehlerhaften Sensor einen repräsentativen korrekten Ausgangswert zu erzeugen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Motorsteuerungssystems sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als neuronales Netz ein autoassoziatives Netz verwendet wird, das sowohl unter Verwendung von guten Datenwerten als auch unter Verwendung von Daten trainiert ist, die für schlechte Sensoren repräsentativ sind, und dass über die sich bei einer Gruppe von miteinander in Beziehung stehenden Sensoren ergebende analytische Redundanz in dem Fall, dass ein Sensor der Gruppe fehlerhaft ist, für diesen fehlerhaften Sensor ein repräsentativer korrekter Sensormesswert erzeugt wird.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung ist zum Diagnostizieren von Sensoren in einem Verbrennungsmotor (ICE) anwendbar, wobei neuronale Netze verwendet werden. Ein neuronales Netz (NN) ist ein mathematisches Werkzeug, das dazu verwendet wird, komplexe Berechnungen durchzuführen. Es ist ein Werkzeug, das dazu verwendet wird, eine Gleichung oder eine Übertragungsfunktion zu erzeugen, die bekannte Eingänge mit bekannten Ausgängen in Beziehung bringt. Ein neuronales Netz wird mit Datenexemplaren trainiert, die Eingangswerte gewünschten Ausgangswerten zuordnen. Der Trainingsprozess umfasst das Einstellen interner Wichtungen des neuronalen Netzes auf eine Weise, die den Fehler zwischen den Eingangswerten und den entsprechenden gewünschten Ausgangswerten minimieren wird. Ein neuronales Netz, das außerhalb des Steuerungssystems trainiert wird, in das es eingebettet werden wird, wird als "offline" trainiert bezeichnet. Alternativ ist es möglich, das neuronale Netz "online" zu trainieren, während es in dem Steuerungssystem in Echtzeit arbeitet. Sobald das neuronale Netz unter Verwendung von einem der beiden Verfahren vollständig trainiert ist und in einem Steuerungssystem eingebettet ist, wird es die Fähigkeit haben, komplexe Berechnungen auszuführen, die sonst mit einfachen mathematischen Gleichungen sehr schwierig zu modellieren wären.
  • Vom Blickpunkt einer "Black Box" aus ist ein neuronales Netz im Grunde eine komplexe Übertragungsfunktion, die Eingangswerte aufnimmt und sie in Ausgangswerte übersetzt. Im Inneren der Black Box gibt es eine möglicherweise komplexe Struktur aus Knoten und Verbindungen zwischen den Eingängen und den Ausgängen auf eine Weise, die irgendein gewünschtes Ergebnis erzeugt.
  • Neuronale Netze sind durch die Arbeit des menschlichen Gehirns inspiriert, das aus Milliarden von durch Synapsen miteinander verbundenen Neuronen besteht, und wie ein menschliches Gehirn muss ein neuronales Netz trainiert werden. Der Trainingsprozess umfasst, dass eine Reihe von bekannten Eingangs/Ausgangs-Datenpaaren, Exemplare genannt, genommen werden, die in einen Trainingsalgorithmus, wie etwa einen Back-Propagation-Prozess, eingespeist werden, um einen kleinsten quadratischen Fehler für jeden Eingang zu erzeugen. Im Wesentlichen iteriert der Trainingsalgorithmus durch jedes Exemplar und stellt die Gewichte der Verbindungen zwischen jedem Knoten ein, um eine Gesamtübertragungsfunktion zu bilden, die den richtigen Ausgang für jedes Exemplar erzeugen wird. Die Gesamtübertragungsfunktion besteht aus der Kombination der Knoten, die selbst eine einzige Übertragungsfunktion bilden, die mit der Summe der gewichteten Verbindungen, die in diese hineinkommen, multipliziert wird.
  • Sobald das neuronale Netz ausreichend trainiert worden ist, ist es in der Lage, Ausgangsvariablen für jeden Eingang zu berechnen, selbst wenn der Eingangswert in dem ursprünglichen Trainingssatz nicht explizit verwen det wurde. Sobald das trainierte neuronale Netz in einem System mit tatsächlichen Eingangswerten implementiert ist, werden die Ausgänge gleich jenen sein, die während des Trainings verwendet wurden, wenn der Eingang zu einem der verwendeten Trainingspaare passte. Sonst ist der Ausgang ein berechneter Wert auf der Grundlage der Gesamtübertragungsfunktion des neuronalen Netzes, die aus dem Training resultierte.
  • Die vorliegende Erfindung integriert ein autoassoziatives neuronales Netz (AANN von Auto Associative Neural Network) in eine Diagnose, die einen Teil der Analyselast vom Ingenieur zum Computer verschiebt. Sobald eine Diagnose erfolgreich entwickelt worden ist, ist das Endergebnis ein Algorithmus, der mit dem Fahrzeug kommuniziert, wenn eine Standard- oder Fail-Soft-Aktion notwendig ist. Die Algorithmusentwicklung, die erforderlich ist, um richtige Fail-Soft-Werte zu erzeugen, ist für die Kundenzufriedenheit entscheidend. Ein Fahrzeug, das bei Vorhandensein eines Fehlers weiterhin fahren kann, wird die Unannehmlichkeiten für den Kunden so gering wie möglich halten, während ein liegen gebliebenes Fahrzeug dies nicht tun wird. Die Diagnose eines autoassoziativen neuronalen Netzes (AANND von Auto Associative Neural Network Diagnostic) der vorliegenden Erfindung hat Eigenschaften, die zu einem verbesserten Diagnoseentwicklungsverfahren, zu einer genauen Fehlerdetektion von betreffenden Gruppen von Sensoren und zu einer überlegenen Bestimmung eines Fail-Soft-Wertes führen. Die Vorzüge eines AANND hängen davon ab, wie gut eine Gruppe von Sensoren miteinander in Beziehung steht, und davon, wie gut das AANN trainiert werden kann.
  • Das Verfahren zum Trainieren eines AANN verschiebt etwas von der Analyselast vom Ingenieur zum Computer, der eine Übertragungsfunktion lernt, die es zulässt, dass die gegenwärtige Diagnose ein gutes System von einem schlechten unterscheiden kann. Eine normale vom Ingenieur vor genommene Analyse wird automatisch bewerkstelligt, wenn das AANN mit Daten von einem guten System trainiert ist. Darüber hinaus werden die Daten, die dazu verwendet werden, ein schlechtes System darzustellen, ebenfalls durch Skripte, die während der Trainingsprozedur verwendet werden, automatisch erzeugt. Folglich kann eine Analysearbeit, die früher in einem Entwicklungsfahrzeug vorgenommen wurde, nun "offline" vorgenommen werden, wodurch eine teuere Entwicklungsresource freigegeben wird.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Diagnose entwickelt worden, die drei Sensoren überwacht, die mit der Luft, die in einen Motor strömt, in Beziehung stehen. Die Diagnose umfasst ein trainiertes AANN, um einen Fehler eines einzelnen Sensors an irgendeinem von drei Sensoren festzustellen und genaue Fail-Soft-Werte bereitzustellen, die von den Werten abhängen, die aus den verbliebenen guten Sensoren ausgelesen werden. Die Ausgänge des AANN sind abgeschätzte Werte, die den Ist-Werten eines guten Sensors folgen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können virtuelle Sensorwerte dazu verwendet werden, traditionelle physikalische Sensoren in einem Steuerungssystem zu ersetzen.
  • Das diagnostische AANN der vorliegenden Erfindung bildet eine komplexe Übertragungsfunktion, die redundante Information, die in Sensorwerten an ihren Eingängen vorhanden sind, komprimiert, welche später dekomprimiert werden, um die gleichen exakten Werte an seinen Ausgängen zu erzeugen. Dieses trainierte AANN wird dann in ein Fahrzeug verbracht, in dem es weiterhin Ausgangswerte erzeugen wird, die gleich den Eingangswerten sind, während die Sensoren gut sind. Wenn jedoch ein schlechter Sensorwert am Eingang erscheint, wird dann ein nicht idealer Ausgangswert berechnet. Eine Differenz zwischen einem berechneten Ausgangswert und seinem entsprechenden Eingangswert würde dazu verwendet werden, einen Fehler anzuzeigen. Wenn der Fehler andauert, würde der abgeschätzte Ausgang zurück in das System rückgekoppelt werden, um als ein dynamischer Fail-Soft-Wert verwendet zu werden, bis die Diagnose zurückgesetzt wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Zeichnung eines autoassoziativen neuronalen Netzes;
  • 2 ist eine schematische Zeichnung eines Motorsteuerungssystems der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 ist ein Schaubild eines bevorzugten neuronalen Netzes, das dazu verwendet wird, bei der vorliegenden Erfindung einen Motor zu steuern.
  • 1 ist eine schematische Zeichnung eines autoassoziativen neuronalen Netzes (AANN von Auto Associative Neural Network) 10, das eine Eingangsschicht 12, drei verdeckte Schichten, die eine Abbildungsschicht 14, eine Flaschenhalsschicht 16 und eine Rückabbildungsschicht enthalten, sowie eine Ausgangsschicht 20 umfasst. Die Gesamtübertragungsfunktion des AANN 10 der vorliegenden Erfindung ist gleich 1, da die Ausgänge so trainiert sind, dass sie gleich den Werten an den entsprechenden Eingängen sind. Der Entwurf des AANN 10 verwendet eine Kompression von Daten in der Flaschenhalsschicht 16, um eine Gesamtübertragungsfunktion zu erzielen, die nicht trivial gleich 1 ist. Damit diese Art von AANN richtig arbeitet, haben die Eingangsdaten die Eigenschaft einer analytischen Redundanz, wo die Eingänge in das AANN 10 physikalisch irgend wie in Beziehung stehen. Die analytisch redundante Information wird dazu verwendet, korrekte Ausgangswerte zu erzeugen, wenn die Eingänge nur teilweise korrekt sind oder sich in einem fehlerhaften Zustand befinden. Wenn beispielsweise ein Sensor an einem Eingang fehlerhaft ist, gibt es genug Information, die von den anderen Eingängen kommt, um einen richtigen Ausgangswert für den fehlerhaften Sensor zu bilden. Das AANN 10 der vorliegenden Erfindung mit einer analytischen Redundanz kann dazu verwendet werden, Erwartungswerte für jeden Ausgang zu berechnen, die dann dazu verwendet werden können, schlechte Eingangswerte zu detektieren und Fail-Soft-Werte für das System anstelle des fehlerhaften Sensorwertes zu liefern. Um eine Robustheit zu erzielen und einen nicht fehlerbehafteten Ausgangswert für Eingänge, die grobe Fehler enthalten, zu erzeugen, wird das AANN 10 mit Exemplaren trainiert, die dieses Eingangs-Ausgangs-Verhalten darstellen.
  • Sobald ein AANN 10 zu Beginn unter Verwendung einer hinreichenden Anzahl von guten Datenwerten trainiert ist, so dass es das System über seinen vollständigen Betriebsbereich darstellt, hat es die Fähigkeit, seine Ausgänge gleich seinen Eingängen zu machen, solange kein Sensorfehler vorhanden ist. Wenn das Training an diesem Punkt gestoppt wird, ist das AANN 10 trainiert, um ein gutes System zu modellieren, so dass es dazu verwendet werden kann, Fehler auf eine traditionelle Weise zu detektieren. Die gegenwärtigen Sensorwerte werden mit den berechneten Ausgängen des AANN 10 verglichen und es wird ein Fehler signalisiert, wenn die Unterschiede zwischen den beiden einen Schwellenwert überschreiten. Wenn jedoch das Training einen Schritt weiter vorgenommen wird und das System anhand von Daten trainiert wird, die für schlechte Sensoren repräsentativ sind, kann dann der Ausgang des AANN 10 dazu verwendet werden, sofort alle Fail-Soft-Werte für den schlechten Eingang bereitzustellen. Das Training des AANN 10 umfasst die Kompilierung oder Über setzung von heuristischen Daten, da es mehrere "Knöpfe" gibt, an denen während des Trainingsprozesses gedreht werden kann. Das Endergebnis des Trainings ist ein AANN 10, das Ausgänge erzeugen wird, die gleich seinen Eingängen sind, wenn gute Sensoren vorhanden sind, und Fail-Soft-Werte erzeugen wird, wenn fehlerhafte Sensoren vorhanden sind. AANNs, die durch diesen zweiten Trainingsschritt mit Exemplaren fehlerhafter Sensoren gegangen sind, werden als robuste AANNs bezeichnet. Das entwickelte erfindungsgemäße AANN 10 ist von der robusten Art.
  • Die vorliegende Erfindung benutzt bei einer bevorzugten Ausführungsform das AANN 10 in einer Kraftfahrzeuganwendung, wie sie durch das Motorsteuerungssystem 30 von 2 gezeigt ist, aber jede andere Sensoranwendung wird als im Umfang der vorliegenden Erfindung liegend angesehen. Das Motorsteuerungssystem 30 umfasst einen Motor-Controller 32, der Sensormesswerte von Kühlmitteltemperatur, Lufttemperatur, Saugrohrdruck (MAP) von MAP-Sensor 34, Saugrohrluftdurchsatz (MAF) von MAF-Sensor 36, Motordrehzahl und Motorposition von einem Motorpositionssensor 38, Pedalstellung, Drosselklappenstellung oder -winkel (TPS) von Drosselklappenstellungssensor 40 und Abgassauerstoffmesswerte vor und nach einem katalytischen Umformer 42 durch Sauerstoffsensoren 44 und 46 empfängt.
  • Luft tritt in einen Verbrennungsmotor (ICE) 50 durch ein Saugrohr 52 ein. Eine Drosselklappe 54 steuert den Luftstrom oder Luftdurchsatz durch den Verbrennungsmotor 50 und kann elektronisch oder von Hand durch einen mit einem Gaspedal verbundenen Draht gesteuert werden. Die Luft wird mit Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil 56, das von dem Motor-Controller 32 gesteuert wird, gemischt. Das Luft-/Kraftstoffgemisch tritt in einen Zylinder 58 ein, in dem es gezündet wird, um eine Kurbelwelle zu rotieren, wie es in der Technik allgemein bekannt ist. Die Abgase werden durch den katalytischen Umformer 42 oxidiert und reduziert, wie es in der Technik allgemein bekannt ist.
  • Die Sensoren, die mit der in das Motorsaugrohr eintretenden Luft in Beziehung stehen, haben die Eigenschaft einer analytischen Redundanz und werden bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Im Besonderen stehen der MAP-Sensor 34, der MAF-Sensor 36 und der TPS-Sensor 40 mit dem Luftdurchsatz durch den Verbrennungsmotor 50 in Beziehung. Der MAF-Sensor 36 misst die Luftmenge, die in den Verbrennungsmotor 50 eingesaugt wird, der MAP-Sensor 34 misst den Druck in dem Verbrennungsmotor 50, und der TPS-Sensor 40 misst den Winkel oder den Querschnitt der Drosselklappe 54.
  • 3 ist eine schematische Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform eines AANN 60 bei der vorliegenden Erfindung. Auf die Messwerte der MAP-, MAF- und TPS-Sensoren 34, 36 und 40 wird eine Normierungsfunktion 62 angewandt. Die normierten Sensorwerte werden in einer Eingangsschicht 64 mit einer linearen Übertragungsfunktion verarbeitet. Die Eingangsschicht erzeugt Ausgänge für gewichtete Verbindungen 66. Eine Abbildungsschicht 68 mit sigmoidischen Übertragungsfunktionen gibt Werte an gewichtete Funktionen 70 aus. Eine Flaschenhalsschicht 72 verarbeitet die Eingänge von den gewichteten Verbindungen 70 und erzeugt Ausgänge für gewichtete Verbindungen 74. Die gewichteten Verbindungen 74 geben Signale an die Rückabbildungsschicht 76 aus und geben Werte an die gewichteten Verbindungen 78 aus. Eine Eingangsschicht 80 mit einer linearen Übertragungsfunktion verarbeitet die Ausgänge von den gewichteten Verbindungen 78. Block 82 entnormiert die Ausgänge von Block 80, um repräsentative Werte MAF', MAP' und TPS' zu erzeugen. Die Funktionen des oben beschriebenen autoassoziativen neuronalen Netzes 60 (Schichten 6282) sind wie folgt: a = F1(W5F2(W4F1(W3F2(W2F1(W1p + b1) + b2) + b3) + b4) + b5)wobei
  • F1
    = Lineare Transformationsfunktion
    F2
    = Tan-Sigmoid-Übertragungsfunktion
    W1
    = Gewichtungsvektor für Eingangsschicht 64 (3×3 Matrix)
    W2
    = Gewichtungsvektor für Abbildungsschicht 68 (6×3 Matrix)
    W3
    = Gewichtungsvektor für Flaschenhalsschicht 72 (2×6 Matrix)
    W4
    = Gewichtungsvektor für Rückabbildungsschicht 76 (6×2 Matrix)
    W5
    = Gewichtungsvektor für Ausgangsschicht 80 (3×6 Matrix)
    b1
    = Vorbelastungsvektor für Eingangsschicht 64 (3×1 Matrix)
    b2
    = Vorbelastungsvektor für Abbildungsschicht 68 (6×1 Matrix)
    b3
    = Vorbelastungsvektor für Flaschenhalsschicht 72 (2×1 Matrix)
    b4
    = Vorbelastungsvektor für Rückabbildungsschicht 76 (6×1 Matrix)
    b5
    = Vorbelastungsvektor für Ausgangsschicht 80 (3×1 Matrix)
    p
    = Eingangsmuster (3×1 Matrix)
    a
    = Ausgangsmuster (3×1 Matrix)
  • Die repräsentativen Werte MAF', MAP' und TPS' sollten im Allgemeinen gleich den Werten sein, die von den MAP-, MAF- und TPS-Sensoren 34, 36 und 40 unter normalen Betriebsbedingungen oder unter fehlerhaften Bedingungen für irgendeinen der Sensoren 34, 36 und 40 erzeugt werden. Dementsprechend kann das Motorsteuerungssystem 30 noch innerhalb normaler Parameter arbeiten, wenn es einen Fehler gibt, oder bei alternativen Ausführungsformen können die repräsentativen Werte dazu verwendet werden, einen physikalischen Sensor zu ersetzen.
  • Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere verwandte Sensorgruppen, wie etwa Motordrehzahl-, Getriebedrehzahl-, Raddrehzahlsensoren, damit in Beziehung stehende Sensoren, wie Drosselklappenstellungssensoren, und andere ähnliche Sensorgruppen verwendet werden.
  • Es wird also ein Motorsteuerungssystem angegeben, das einen Motor-Controller, mehrere mit dem Motor-Controller gekoppelte Sensoren und ein in dem Motor-Controller arbeitendes neuronales Netz umfasst, wobei das neuronale Netz bei Ausfall von zumindest einem der Sensoren einen repräsentativen Wert von dem ausgefallenen Sensor erzeugt.

Claims (10)

  1. Motorsteuerungssystem (30), mit einem Motor-Controller (32), mehreren mit dem Motor-Controller (32) gekoppelten Sensoren (34, 36, 38, 40, 44, 46) und einem neuronalen Netz (10), das in dem Motor-Controller (32) arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass als neuronales Netz (10) ein autoassoziatives neuronales Netz vorgesehen ist, das sowohl unter Verwendung von guten Datenwerten als auch unter Verwendung von Daten trainiert ist, die für schlechte Sensoren repräsentativ sind, um über die sich bei einer Gruppe von miteinander in Beziehung stehenden Sensoren ergebende analytische Redundanz in dem Fall, dass ein Sensor der Gruppe fehlerhaft ist, für diesen fehlerhaften Sensor einen repräsentativen korrekten Ausgangswert zu erzeugen.
  2. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren einen Saugrohrdrucksensor (34), einen Luftmassendurchsatzsensor (36) und einen Drosselklappenstellungssensor (40) umfassen.
  3. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das neuronale Netz (10) kontinuierlich repräsentative Werte für die Sensoren (34, 36, 38, 40, 44, 46) erzeugt.
  4. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das neuronale Netz (10) eine Übertragungsfunktion von Eins (62) aufweist.
  5. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren einen Getriebedrehzahlsensor, einen Motordrehzahlsensor (38) und Raddrehzahlsensoren umfassen.
  6. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Dieselmotor (50).
  7. Motorsteuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Steuerung des Motors (50) eines Fahrzeugs vorgesehen ist.
  8. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das neuronale Netz (10) die Sensoren (34, 36, 38, 40, 44, 46) auf Fehler untersucht und ein repräsentatives Signal für einen fehlerhaften Sensor erzeugt.
  9. Verfahren zur Motorsteuerung, mit den Schritten: Bestimmen eines Satzes von Sensormesswerten, Verarbeiten der Sensormesswerte mittels eines neuronalen Netzes (10), um repräsentative Werte der Sensormesswerte zu bestimmen, und Bestimmen eines Sensorfehlers auf der Grundlage eines Vergleichs des Satzes von Sensormesswerten und der repräsentativen Werte der Sensormesswerte, dadurch gekennzeichnet, dass als neuronales Netz (10) ein autoassoziatives Netz verwendet wird, das sowohl unter Verwendung von guten Datenwerten als auch unter Verwendung von Daten trainiert ist, die für schlechte Sensoren repräsentativ sind, und dass über die sich bei einer Gruppe von miteinander in Beziehung stehenden Sensoren ergebende analytische Redundanz in dem Fall, dass ein Sensor der Gruppe fehlerhaft ist, für diesen fehlerhaften Sensor ein repräsentativer korrekter Sensormesswert erzeugt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (50) vorgesehen ist.
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