DE102016106976A1

DE102016106976A1 - Method for determining a model of a technical system

Info

Publication number: DE102016106976A1
Application number: DE102016106976.0A
Authority: DE
Inventors: Steffen Schaum; Nino Sandmeier
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2036-04-16
Also published as: JP6873154B2; DE102016106976B4; JP2019514006A; WO2017178015A1

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ermittlung eines Modells eines technischen Systems weniger zeitaufwendig zu gestalten und dabei die Güte der resultierenden Parameter des ermittelten Modells zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens zur Ermittlung eines Modells eines technischen Systems gelöst, wobei mittels des Modells anhand von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen Ausgangsgrößen des technischen Systems bestimmt werden, mit folgenden Schritten: a) Vorgabe von Eingangsgrößengrenzen, b) Vorgabe von Ausgangsgrößengrenzen, c) Ermittlung von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen und dazugehörigen Ausgangsgrößen, durch Einstellung von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System, wobei zumindest eine Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination ermittelt wird, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt, d) Bestimmung einer ersten konvexen Hülle anhand der ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen, wobei einige oder alle Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen Grenzpunkte der ersten konvexen Hülle sind, wobei an den Grenzpunkten Hyperebenen anliegen, wobei die Hyperebenen die Menge der ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen einschließen, e) Einstellung von weiteren Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System, wobei die weiteren Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen liegen, sowie innerhalb der ersten konvexen Hülle und/oder außerhalb der ersten konvexen Hülle, unter Ausschluss von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen, die innerhalb zumindest einer weiteren konvexen Hülle liegen, wobei je weiterer konvexen Hülle lediglich ein Grenzpunkt der ersten konvexen Hülle sowie die Schnittpunkte der an diesem lediglich einen Grenzpunkt anliegenden Hyperebenen mit den Eingangsgrößengrenzen und gegebenenfalls vorhandene Schnittpunkte der Eingangsgrößengrenzen die Grenzpunkte der zumindest einen weiteren konvexen Hülle sind, wobei der lediglich eine Grenzpunkt einer Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination entspricht, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt, f) Training der Parameter des Modells des technischen Systems anhand der ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Ausgangsgrößen.It is an object of the present invention to make the determination of a model of a technical system less time-consuming and thereby to increase the quality of the resulting parameters of the model determined. According to the invention, this object is achieved by means of a method for determining a model of a technical system, wherein output variables of the technical system are determined by means of the input variables / input variable combinations with the following steps: a) specification of input quantity limits, b) specification of output variable limits, c) Determining input variables / input variable combinations within the input quantity limits and associated output variables, by setting input variables / input value combinations and measuring output variables on the technical system, whereby at least one input variable / input variable combination is determined which causes an output variable that lies on an output limit, d) determination of a first convex envelope on the basis of the determined input variables / input variable combinations, some or all input variables / input variable combinations being limit points of the first convex hull, where hyperbolas are present at the boundary points, wherein the hyperplanes include the set of determined input variables / input variable combinations, e) adjustment of further input variables / input variable combinations and measurement of output variables on the technical system, wherein the further input variables / input variable combinations are within the input size limits , as well as within the first convex hull and / or outside the first hull, excluding inputs / input quantity combinations that are within at least one other convex hull, each further hull only having a boundary point of the first convex hull and the intersections thereof only one boundary point adjacent hyperplanes with the input quantity limits and optionally existing intersection points of the input quantity limits are the limit points of the at least one further convex envelope, w obei which only one limit point corresponds to an input variable / input quantity combination which causes an output variable which lies on an output limit, f) training of the parameters of the model of the technical system on the basis of the determined input variables / input variable combinations and output variables.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Modells eines technischen Systems mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. The present invention relates to a method for determining a model of a technical system with the features according to claim 1.

Beispielsweise gemäß Schreiber, A. (2010): „Dynamische Motorvermessung mit verschiedenen Methoden und Modellen“; In: Elektronisches Management motorischer Fahrzeugantriebe: Elektronik, Modellbildung, Regelung und Diagnose für Verbrennungsmotoren, Getriebe und Elektroantriebe; 1. Aufl. Wiesbaden: R. Isermann, S. 167–199 ist es bekannt, dass eine möglichst genaue Kenntnis der Stellgrößenbereiche eines Verbrennungsmotors eine notwendige Voraussetzung für die Vermessung des Verbrennungsmotors ist. Insbesondere ist es daraus bekannt, dass nicht alle möglichen Kombinationen von Stellgrößen anwendbar sind. Vielmehr existieren Grenzen, deren Überschreiten zu Beschädigungen oder zu unerwünscht hohen Emissionen führt. Jedenfalls ergibt sich anhand dieser Grenzen ein so genannter Variationsraum. Zur Bestimmung des Variationsraumes sind mehrere Verfahren beschrieben, beispielsweise ein sternförmiges Abfahren in Schritten, bis die jeweilige Grenze erreicht ist. Dargestellt wird auch ein Verfahren zur Ermittlung des Variationsraums, wobei die dabei erhaltenen zulässigen Stellgrößenkombinationen in Form einer konvexen Hülle abgebildet werden. Anhand dieses nun bekannten Variationsraumes kann dann eine Anpassung des verwendeten Versuchsplanes erfolgen. For example, according to Schreiber, A. (2010): "Dynamic engine measurement using different methods and models"; In: Electronic Management of Motor Vehicle Drives: Electronics, Modeling, Control and Diagnostics for Internal Combustion Engines, Gears and Electric Drives; 1st edition Wiesbaden: R. Isermann, pp. 167-199 It is known that the most accurate possible knowledge of the manipulated variable ranges of an internal combustion engine is a necessary prerequisite for the measurement of the internal combustion engine. In particular, it is known from this that not all possible combinations of manipulated variables are applicable. Rather, there are limits whose exceeding leads to damage or to undesirably high emissions. In any case, based on these limits results in a so-called variation space. To determine the variation space, several methods are described, for example a star-shaped departure in steps, until the respective limit is reached. Also shown is a method for determining the variation space, wherein the permissible manipulated variable combinations obtained in the form of a convex envelope are imaged. Based on this now known variation space can then be made an adaptation of the experimental design used.

Eine derartige Vorgehensweise ist auch aus Renninger, P., K. v. Pfeil, D. Hofmann, R. Isermann (2005): „Dynamische Modelle und deren Anwendung bei der Optimierung von NFZ-Motoren“; In: 14. Aachener Kolloquium – Fahrzeug und Motorentechnik; 1. Aufl. Aachen, S. 1205–1222 bekannt. Insbesondere wird dort beschrieben, dass zunächst eine Grundvermessung zur Bestimmung von Grenzpunkten vorgenommen wird. Anhand dieser Grenzpunkte erfolgt dann die Berechnung einer konvexen Hülle, die den Variationsraum beschreibt. Da jedoch mit der Grundvermessung lediglich ein Teil des tatsächlichen Variationsraumes ermittelt wurde, wird ausgehend von dieser konvexen Hülle die Vermessung des Variationsraumes fortgeführt. Ausgehend vom Mittelpunkt jeder Hyperebene der konvexen Hülle erfolgt in Richtung des jeweiligen Normalvektors eine weitere Bestimmung von Grenzpunkten. Anhand der so bestimmten Grenzpunkte wird wieder eine konvexe Hülle gebildet. Ausgehend von dieser konvexen Hülle erfolgt dann wie beschrieben in einem nächsten Schritt eine erneute Bestimmung von Grenzpunkten, so dass sich die konvexe Hülle, die in jedem Schritt nur dem jeweils ermittelten Variationsraum entspricht, dem tatsächlichen Variationsraum annähert. Such an approach is also off Renninger, P., K. v. Pfeil, D. Hofmann, R. Isermann (2005): "Dynamic Models and Their Application in the Optimization of Commercial Vehicle Engines"; In: 14th Aachen Colloquium - Vehicle and Engine Technology; 1st edition Aachen, p. 1205-1222 known. In particular, it describes that first a basic measurement is carried out to determine limit points. On the basis of these boundary points then the calculation of a convex hull, which describes the space of variation. However, since only a part of the actual variation space was determined with the basic measurement, the measurement of the variation space is continued on the basis of this convex envelope. Starting from the midpoint of each hyperplane of the convex hull, a further determination of boundary points takes place in the direction of the respective normal vector. Based on the boundary points thus determined, a convex hull is formed again. Starting from this convex hull, as described in a next step, a new determination of boundary points takes place, so that the convex hull, which in each step corresponds only to the respective determined variation space, approaches the actual space of variation.

Die beschriebenen Verfahren setzen umfangreiche vorgelagerte Vermessungen des Variationsraumes voraus. Infolge dieses vorgelagerten und umfangreichen Prozessschrittes der schrittweisen Vermessung des Variationsraumes wird wertvolle Zeit benötigt. Ein weiterer Nachteil besteht außerdem darin, dass die Güte der resultierenden Parameter des zu ermittelnden Modells reduziert ist, da die Lage der Versuchspunkte auf die Versuchsraumfindung optimiert ist. The methods described require extensive upstream measurements of the variation space. As a result of this upstream and extensive process step of stepwise measurement of the variation space, valuable time is needed. A further disadvantage is also that the quality of the resulting parameters of the model to be determined is reduced, since the position of the experimental points is optimized for the experimental space finding.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ermittlung eines Modells eines technischen Systems weniger zeitaufwendig zu gestalten und dabei die Güte der resultierenden Parameter des ermittelten Modells zu erhöhen. It is therefore an object of the present invention to make the determination of a model of a technical system less time-consuming and thereby to increase the quality of the resulting parameters of the model determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens zur Ermittlung eines Modells eines technischen Systems gelöst, wobei mittels des Modells anhand von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen Ausgangsgrößen des technischen Systems bestimmt werden, mit folgenden Schritten:

a) Vorgabe von Eingangsgrößengrenzen,
b) Vorgabe von Ausgangsgrößengrenzen,
c) Ermittlung von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen und dazugehörigen Ausgangsgrößen, durch Einstellung von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System, wobei zumindest eine Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination ermittelt wird, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt,
d) Bestimmung einer ersten konvexen Hülle anhand der ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen, wobei einige oder alle Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen Grenzpunkte der ersten konvexen Hülle sind, wobei an den Grenzpunkten Hyperebenen anliegen, wobei die Hyperebenen die Menge der ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen einschließen,
e) Einstellung von weiteren Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System, wobei die weiteren Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen liegen, sowie innerhalb der ersten konvexen Hülle und/oder außerhalb der ersten konvexen Hülle, unter Ausschluss von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen, die innerhalb zumindest einer weiteren konvexen Hülle liegen, wobei je weiterer konvexen Hülle lediglich ein Grenzpunkt der ersten konvexen Hülle sowie die Schnittpunkte der an diesem lediglich einen Grenzpunkt anliegenden Hyperebenen mit den Eingangsgrößengrenzen und gegebenenfalls vorhandene Schnittpunkte der Eingangsgrößengrenzen die Grenzpunkte der zumindest einen weiteren konvexen Hülle sind, wobei
der lediglich eine Grenzpunkt einer Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination entspricht, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt,
f) Training der Parameter des Modells des technischen Systems anhand der ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Ausgangsgrößen.

This object is achieved according to the invention by means of a method for determining a model of a technical system, wherein output variables of the technical system are determined by means of the model on the basis of input variables / input variable combinations, with the following steps:

a) specification of input quantity limits,
b) specification of output limits,
c) determination of input variables / input variable combinations within the input quantity limits and associated output variables, by setting input variables / input variable combinations and measuring output variables on the technical system, whereby at least one input variable / input variable combination is determined which causes an output variable that lies on an output limit,
d) determining a first convex hull on the basis of the determined input variables / input quantity combinations, some or all input variables / input quantity combinations being boundary points of the first convex hull, wherein hyperbranches are present at the boundary points, wherein the hyperplanes include the set of the determined input variables / input variable combinations,
e) setting of further input variables / input quantity combinations and measurement of output variables on the technical system, wherein the further input variables / input quantity combinations are within the input size limits, and within the first convex hull and / or outside the first convex hull, excluding input variables / input variable combinations, the lie within at least one other convex hull, wherein each further convex hull only a boundary point of the first convex hull and the intersections of the adjacent thereto only one boundary point hyperplanes with the input size limits and optionally existing intersections Input size limits are the boundary points of the at least one further convex hull, wherein
which corresponds to only one limit point of an input quantity / input quantity combination which causes an output quantity which lies on an output quantity limit,
f) training the parameters of the model of the technical system based on the determined input variables / input value combinations and output variables.

Erfindungsgemäß erfolgt in einzelnen Schritten bzw. zu jedem Zeitpunkt die Bestimmung eines Versuchsraumes/einer konvexen Hülle anhand bisher erfolgter Messungen. Dabei wird diese konvexe Hülle durch die beschriebene Strategie derart erweitert, dass ein neuer konvexer Bereich entsteht, in dem die Planung eines Versuchspunktes erfolgt. Nach der Vermessung dieses Versuchspunktes wird wieder die konvexe Hülle aller bisher erfolgten Messungen gebildet, diese wird mit der beschriebenen Strategie erweitert, ein neuer Punkt geplant und so weiter. Gegenüber dem Stand der Technik wird lediglich ein minimaler initialer Versuchsplan vermessen, jedenfalls entfällt das aufwendige Ermitteln von Systemgrenzen in einem vorgelagerten Prozessschritt. According to the invention, the determination of a test space / a convex casing takes place on the basis of previously performed measurements in individual steps or at any time. In the process, this convex hull is widened by the described strategy in such a way that a new convex region arises in which the planning of a test point takes place. After measuring this experimental point, the convex hull of all previous measurements is again formed, this is extended with the described strategy, a new point planned and so on. Compared to the prior art, only a minimal initial design plan is measured, in any case eliminates the costly determination of system boundaries in an upstream process step.

Erfindungsgemäß wird also die konvexe Hülle in einem Online-Verfahren iterativ erweitert, so dass auch Punkte außerhalb der konvexen Hülle geplant werden. Wenn ein Punkt außerhalb vermessen wurde, wobei die Lage des Punktes wiederum vom Verhalten des betrachteten technischen Systems abhängt, wird eine neue konvexe Hülle berechnet und diese wieder erweitert. Das Endresultat der erfindungsgemäßen Erweiterung der konvexen Hülle ist ein nicht vermessener Bereich, der aber den zu diesem Zeitpunkt maximal möglichen Variationsraum angibt, sofern man von einem konvexen Variationsraum ausgeht. Somit liegt ein Bereich fest, der für die weitere Versuchsplanung genutzt wird, die darauf abzielt, den auswertbaren Modellbereich (konvexe Hülle nach der gesamten Vermessung) und die Modellqualität selbst zu optimieren. Von Vorteil ist es, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verfeinern des Modells sowie die Grenzvermessung vereint werden, indem die jeweils aktuelle konvexe Hülle erweitert wird und eine Planung innerhalb des erweiterten Bereiches durchgeführt wird. According to the invention, therefore, the convex hull is iteratively extended in an online process, so that points outside the convex hull are also planned. When an outside point has been measured, with the position of the point in turn depending on the behavior of the technical system under consideration, a new convex hull is calculated and expanded again. The end result of the expansion of the convex hull according to the invention is a non-measured region, but this indicates the maximum possible variation space at this time, provided that a convex variation space is assumed. Thus, there is an area that will be used for further experimental design, which aims to optimize the evaluable model range (convex hull after the entire survey) and the model quality itself. It is advantageous that, by means of the method according to the invention, a refinement of the model as well as the boundary measurement are combined by expanding the respectively current convex hull and carrying out a planning within the extended area.

Erfindungsgemäß erfolgt also die Freigabe eines weiteren Bereiches, der für die Versuchsplanung genutzt werden soll. Dabei ergibt sich durch die Kombination aus der Ermittlung der maximal möglichen konvexen Hüllengröße (Erweiterungsstrategie) und der Versuchsplanung innerhalb dieses Raumes auf Basis anderer Kriterien (z. B. eines abstandsbasierten Kriteriums) erfindungsgemäß ein Synergieeffekt. D. h. die Kopplung zwischen dem Auffinden der Grenzen des Variationsraums und der Auswahl geeigneter Versuchspunkte zur Modellbildung wird aufgelöst. Zusammengefasst ergibt sich eine Erweiterung des Variationsraums für eine Versuchsplanung bzw. eine Maximierung des nutzbaren Bereiches für eine spätere Modellauswertung. Es ergibt sich eine Akzeptanzsteigerung derartiger Verfahren, da ein Prozessschritt entfällt. According to the invention, therefore, the release of a further area, which is to be used for the experimental design. The combination of determining the maximum possible convex envelope size (extension strategy) and the experimental design within this space on the basis of other criteria (eg a distance-based criterion) results in a synergy effect according to the invention. Ie. the coupling between finding the boundaries of the variation space and selecting suitable experimental points for modeling is resolved. In summary, there is an extension of the variation space for an experimental design or a maximization of the usable range for a later model evaluation. The result is an increase in acceptance of such methods, since a process step is eliminated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Further advantageous embodiments of the present invention will become apparent from the following embodiment and the dependent claims.

Wie allgemein bekannt, weist ein technisches System Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen auf. Insbesondere kann das technische System eine Brennkraftmaschine sein. Die Brennkraftmaschine kann nach dem Ottoprinzip oder dem Dieselprinzip betrieben werden. Beispielsweise weist die Brennkraftmaschine eine variable Ventilsteuerung auf. Insbesondere weist die Brennkraftmaschine sowohl eine verstellbare Einlassnockenwelle als auch eine verstellbare Auslassnockenwelle auf. D. h. eine doppelte variable Nockenwellenspreizung, also die Steuerzeiten des Einlasses und des Auslasses können relativ zueinander verstellt werden. Jedenfalls ergeben sich so zwei Eingangsgrößen, also eine Eingangsgrößenkombination des technischen Systems, das hier eine Brennkraftmaschine ist, nämlich die (variablen) Steuerzeiten der Einlassventile und (variablen) Steuerzeiten der Auslassventile. Änderungen dieser beiden Eingangsgrößen verursachen wiederum Änderungen von Ausgangsgrößen der Brennkraftmaschine, so wie allgemein bekannt. So wird insbesondere durch eine Änderung (zumindest einer) der beiden Eingangsgrößen die Restgasmenge bzw. der Restgasanteil in einem Brennraum der Brennkraftmaschine beeinflusst bzw. verändert bzw. so ergibt sich eine neue Eingangsgrößenkombination. D. h. der Restgasanteil kann eine erste Ausgangsgröße sein. Die Formulierung „Eingangsgrößenkombination“ bezeichnet eine Kombination von zwei oder mehr Eingangsgrößen. Die Formulierung „Eingangsgröße“ oder „Eingangsgrößen“ kann der Formulierung „Eingangsgrößenkombination“ entsprechen. As is well known, a technical system has inputs and outputs. In particular, the technical system may be an internal combustion engine. The internal combustion engine can be operated according to the Otto principle or the diesel principle. For example, the internal combustion engine has a variable valve control. In particular, the internal combustion engine has both an adjustable intake camshaft and an adjustable exhaust camshaft. Ie. a double variable camshaft spread, so the timing of the inlet and the outlet can be adjusted relative to each other. In any case, this results in two input variables, ie an input variable combination of the technical system, which is here an internal combustion engine, namely the (variable) timing of the intake valves and (variable) timing of the exhaust valves. Changes in these two input variables in turn cause changes in engine output, as is well known. Thus, in particular by a change (at least one) of the two input variables, the residual gas quantity or the residual gas component in a combustion chamber of the internal combustion engine is influenced or changed, or a new input variable combination results. Ie. the residual gas content may be a first output. The term "input variable combination" denotes a combination of two or more input variables. The words "input variable" or "input variables" can correspond to the formulation "input variable combination".

Wie in 1 mittels des Pfeils angedeutet, erhöht sich der Restgasanteil in Abhängigkeit von der Überscheidung der Einlass- und Auslassventile, d. h. je später die Auslassventile schließen und je früher die Einlassventile öffnen, umso größer ist die Überschneidung und somit der Restgasanteil. Fraglich ist nun, wieviel Restgas in einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zweckmäßig ist. Dazu kann beispielsweise eine weitere Ausgangsgröße betrachtet werden, nämlich die Laufruhe der Brennkraftmaschine bzw. das Ausmaß der so genannten zyklischen Schwankungen bzw. der Standardabweichung des indizierten Mitteldruckes der Brennkraftmaschine. Ziel bei der Kalibrierung bzw. Applikation einer Brennkraftmaschine ist es bekanntermaßen, möglichst optimale Einstellungen zu finden, in dem Fall hier, die Überschneidung und somit den Restgasanteil so einzustellen, dass der Restgasanteil möglichst hoch ist und infolgedessen z. B. der Kraftstoffverbrauch möglichst gering ist (der Kraftstoffverbrauch kann eine weitere Ausgangsgröße sein) und/oder die Brennkraftmaschine möglichst wenig Stickoxide abgibt (die Stickoxidkonzentration im Abgas kann noch eine weitere Ausgangsgröße sein) und/oder die Brennkraftmaschine nicht unzulässig viele Kohlenwasserstoffe abgibt (die Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas kann noch eine weitere Ausgangsgröße sein), wobei die Laufruhe der Brennkraftmaschine jedoch nicht derart verschlechtert werden darf, dass ein vorgegebener Grenzwert verletzt wird. Jedenfalls ergibt sich ein Verlauf eines Grenzwertes GW betreffend die Laufruhe der Brennkraftmaschine, der nicht verletzt werden darf, siehe 1. Dieser Verlauf eines Grenzwertes GW ist zunächst unbekannt. Ziel ist es, ein Modell zu ermitteln, mit dem es möglich ist, anhand von Eingangsgrößen, hier anhand der variablen Steuerzeiten der Einlassventile und der variablen Steuerzeiten der Auslassventile bzw. der Überschneidung, den Einfluss dieser Eingangsgrößen auf Ausgangsgrößen – hier der Laufruhe – zu beschreiben und somit auch den jeweiligen Grenzwert GW bzw. den Verlauf des Grenzwertes GW zu ermitteln bzw. offenzulegen. Wie der Fachmann weiß, treffen diese Betrachtungen auch für weitere Ausgangsgrößen zu, also den Kraftstoffverbrauch bzw. die Stickoxid- bzw. Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas, d. h. es gibt auch hier eine (zunächst unbekannte und zu modellierende) funktionale Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangsgrößen bzw. Eingangsgrößen und dem jeweiligen Grenzwert GW bzw. Verlauf des Grenzwertes GW. As in 1 indicated by the arrow, the proportion of residual gas increases depending on the separation of the intake and exhaust valves, ie the later the exhaust valves close and the sooner open the intake valves, the greater the overlap and thus the residual gas content. It is questionable now how much residual gas is expedient in an operating point of the internal combustion engine. For this purpose, for example, a further output variable can be considered, namely the smoothness of the internal combustion engine or the extent of the so-called cyclic fluctuations or the standard deviation of the indicated mean pressure of the internal combustion engine. Target for the calibration or application of a Internal combustion engine, it is known to find optimal settings, in this case, the overlap and thus adjust the residual gas content so that the residual gas content is as high as possible and consequently z. B. the fuel consumption is as low as possible (fuel consumption may be a further output variable) and / or the internal combustion engine as low as possible releases nitrogen oxides (the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas may still be a further output variable) and / or the internal combustion engine is not unacceptably many hydrocarbons (the hydrocarbon concentration in the exhaust gas may still be a further output variable), but the smoothness of the internal combustion engine may not be deteriorated so that a predetermined limit is violated. In any case, there is a course of a limit value GW regarding the quiet running of the internal combustion engine, which must not be violated, see 1 , This course of a limit value GW is initially unknown. The aim is to determine a model with which it is possible to describe the influence of these input variables on output variables - in this case smoothness - on the basis of input variables, in this case based on the variable timing of the intake valves and the variable timing of the exhaust valves and the overlap and thus also to determine or disclose the respective limit value GW or the course of the limit value GW. As those skilled in the art know, these considerations also apply to further output variables, ie the fuel consumption or the nitrogen oxide or hydrocarbon concentration in the exhaust gas, ie there is also a (initially unknown and to be modeled) functional relationship between input and output variables or Input variables and the respective limit value GW or the course of the limit value GW.

Für eine Ermittlung eines möglichst genauen Modells (also möglichst zutreffenden Parametern dieses Datenmodells) kann es am besten sein, Versuche, d. h. Einstellungen von Eingangsgrößen und Messungen von Ausgangsgrößen am technischen System, über den gesamten relevanten Bereich der Eingangsgrößen bzw. den gesamten relevanten Eingangsgrößenraum (auch Variationsraum genannt) zu verteilen. Jedenfalls ist es nicht von Vorteil, die Lage der zu untersuchenden Versuchspunkte im Variationsraum (also die Kombinationen von eingestellten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und gemessenen Ausgangsgrößen), wie gemäß dem Stand der Technik beschrieben, nur hinsichtlich der Findung des Eingangsgrößenraumes/Eingangsgrößenbereiches zu optimieren bzw. danach auszurichten. Erfindungsgemäß wird dem Rechnung getragen, wie im weiteren Verlauf deutlich wird. For a determination of a model that is as accurate as possible (that is, parameters that are as applicable as possible to this data model), it may be best to carry out experiments, ie. H. Settings of input quantities and measurements of output quantities on the technical system, over the entire relevant range of input variables or the entire relevant input space (also called variation space) to distribute. In any case, it is not advantageous to optimize the position of the experimental points to be examined in the variation space (ie the combinations of set input variables / input variable combinations and measured output variables), as described in the prior art, only with respect to the determination of the input variable space / input variable range or thereafter align. According to the bill is taken into account, as will become clear later.

Zunächst werden Eingangsgrößengrenzen vorgegeben, d. h. der maximale Variationsraum der Eingangsgrößen wird abgesteckt. Wie in 1 gezeigt, ergeben sich zwei Eingangsgrößengrenzen zunächst dadurch, dass der Bereich der Verstellbarkeit der einen Eingangsgröße – hier der variablen Steuerzeit der Einlassventile – durch eine spätest mögliche Steuerzeit der Einlassventile bzw. ein spätest mögliches Öffnen der Einlassventile (linke vertikale Linie in 1) begrenzt ist und durch eine frühest mögliche Steuerzeit der Einlassventile bzw. ein frühest mögliches Öffnen der Einlassventile (rechte vertikale Linie in 1) begrenzt ist. Zwei Eingangsgrößengrenzen ergeben sich weiterhin dadurch, dass der Bereich der Verstellbarkeit der zweiten Eingangsgröße – hier der variablen Steuerzeit der Auslassventile – durch eine frühest mögliche Steuerzeit der Auslassventile bzw. ein frühest mögliches Schließen der Auslassventile (untere horizontale Linie in 1) begrenzt ist und durch eine spätest mögliche Steuerzeit der Auslassventile bzw. ein spätest mögliches Schließen der Auslassventile (obere horizontale Linie in 1) begrenzt ist. First, input size limits are specified, ie the maximum variation space of the input variables is staked out. As in 1 shown, two input size limits initially arise from the fact that the range of adjustability of an input variable - here the variable timing of the intake valves - by a latest possible timing of the intake valves or a latest possible opening of the intake valves (left vertical line in 1 ) is limited and by an earliest possible timing of the intake valves or the earliest possible opening of the intake valves (right vertical line in 1 ) is limited. Two input size limits continue to result from the fact that the range of adjustability of the second input variable - here the variable timing of the exhaust valves - by an earliest possible timing of the exhaust valves or the earliest possible closing of the exhaust valves (lower horizontal line in 1 ) is limited and by a latest possible timing of the exhaust valves or a possible closing of the exhaust valves (upper horizontal line in 1 ) is limited.

Weiterhin werden Ausgangsgrößengrenzen vorgegeben, d. h. insbesondere Minimal- und/oder Maximalwerte, die nicht über- bzw. unterschritten werden dürfen, infolge einer Einstellung/Variation der Eingangsgrößen. Das können so genannte harte oder weiche Grenzen sein, siehe dazu im oben zitierten Stand der Technik. Dem beschriebenen Ausführungsbeispiel folgend, besteht eine Ausgangsgrößenbegrenzung insbesondere darin, dass infolge der Variation der Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile der Grenzwert GW betreffend die Laufruhe nicht verletzt werden darf. Denkbar sind auch hier wieder (alternativ oder zusätzlich) die Vorgabe zu wahrender Grenzwerte GW (als Ausgangsgrößengrenzen) hinsichtlich des Kraftstoffverbrauches und/oder der Stickoxid- bzw. Kohlenwasserstoffkonzentration im Abgas. Furthermore, output limits are specified, i. H. in particular minimum and / or maximum values which may not be exceeded or fallen short of as a result of a setting / variation of the input variables. These may be so-called hard or soft limits, see above in the cited prior art. Following the described embodiment, there is an output limiting, in particular, that due to the variation of the timing of the intake and exhaust valves of the limit GW regarding the smoothness may not be violated. Also conceivable here again (alternatively or additionally) is the specification of the relevant limit values GW (as output variable limits) with regard to the fuel consumption and / or the nitrogen oxide or hydrocarbon concentration in the exhaust gas.

Erfindungsgemäß erfolgt in einem weiteren Schritt eine Ermittlung von Eingangsgrößen innerhalb der zuvor vorgegebenen Eingangsgrößengrenzen, also eine Ermittlung von Steuerzeiten der Einlassventile und Steuerzeiten der Auslassventile bzw. Kombinationen davon sowie eine Ermittlung der dazugehörigen Ausgangsgrößen des technischen Systems, also hier der Brennkraftmaschine. D. h. es erfolgt eine Ermittlung von zusammengehörigen Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen, wobei sich die Ausgangsgrößen eben dadurch ergeben, dass Eingangsgrößen am technischen System eingestellt werden und das technische System durch seine Eigenschaften bzw. durch ablaufende physikalisch/chemische Prozesse quasi aus den Eingangsgrößen spezifische Ausgangsgrößen hervorbringt, was allgemein bekannt ist. Die Einstellung der Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen erfolgt bevorzugt mittels eines Automatisierungssystems. According to the invention, in a further step, a determination of input variables within the previously specified input quantity limits, ie a determination of timing of the intake valves and timing of the exhaust valves or combinations thereof and a determination of the associated output variables of the technical system, so here the internal combustion engine. Ie. there is a determination of associated input variables and output variables, wherein the output quantities result just because input variables are set on the technical system and the technical system by its properties or by running physical / chemical processes quasi out of the input variables produces specific output variables, which is generally is known. The adjustment of the input variables / input variable combinations preferably takes place by means of an automation system.

Wie in 1 gezeigt, werden zunächst insgesamt vier Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen ermittelt, innerhalb der vorgegebenen Eingangsgrößengrenzen, nämlich vier Kombinationen von Steuerzeiten der Einlassventile und Steuerzeiten der Auslassventile, hervorgehoben in 1 durch Kreisringe. Anders formuliert, werden vier verschiedene Überschneidungen vorgegeben. Die Ermittlung dieser Eingangsgrößen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen sowie der dadurch bedingten bzw. verursachten bzw. durch das technische System hervorgebrachten Ausgangsgrößen erfolgt, wie schon beschrieben, durch ein Einstellen dieser vier Kombinationen von Steuerzeiten der Einlassventile und Steuerzeiten der Auslassventile an der Brennkraftmaschine (insbesondere in Verbindung mit einer geeigneten Prüfeinrichtung/einem Prüfstand und bekannter Messtechnik) sowie durch eine Messung der Ausgangsgrößen. Wie schon beschrieben, kann beispielsweise die Laufruhe, der Kraftstoffverbrauch oder die Konzentration von Stickoxiden/Kohlenwasserstoffen im Abgas eine solche Ausgangsgröße sein. Jedenfalls wird zumindest eine Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination ermittelt, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer (zuvor festgelegten) Ausgangsgrößengrenze liegt. Wie beschrieben, kann allein die Laufruhe eine mögliche Ausgangsgröße sein, die diesbezüglich betrachtet wird. Wie in 1 gezeigt, werden dabei sogar zwei Eingangsgrößen bzw. zwei Kombinationen von Steuerzeiten der Einlassventile und Steuerzeiten der Auslassventile ermittelt (G1, G3), die jeweils insofern eine Ausgangsgröße verursachen, dass die Laufruhe dem Grenzwert GW entspricht, d. h. die jeweilige Ausgangsgröße liegt auf einer Ausgangsgrößengrenze bzw. auf dem in 1 gezeigten Verlauf des Grenzwertes GW betreffend die Laufruhe der Brennkraftmaschine. As in 1 4, initially, a total of four input variables / input variable combinations are determined, within the predefined input variable limits, namely four combinations of intake valve timing and exhaust valve timing, highlighted in FIG 1 through circular rings. In other words, four different overlaps are given. As already described, the determination of these input variables within the input quantity limits as well as the resulting output variables produced by the technical system takes place by setting these four combinations of intake valve timing and exhaust valve timing on the internal combustion engine (especially in conjunction with FIG a suitable test equipment / test bench and known measurement technology) and by measuring the output variables. As already described, for example, the smoothness, the fuel consumption or the concentration of nitrogen oxides / hydrocarbons in the exhaust gas can be such an output variable. In any case, at least one input quantity / input quantity combination is determined which causes an output quantity which lies on a (previously defined) output size limit. As described, only the smoothness can be a possible output that is considered in this regard. As in 1 In this case, even two input variables or two combinations of intake valve timing and exhaust valve timing are determined (G1, G3), each causing an output variable such that the smoothness corresponds to the GW limit, ie, the respective output is at an output limit on the in 1 shown course of the limit GW regarding the smoothness of the internal combustion engine.

Erfindungsgemäß bedeutet die Ermittlung von Eingangsgrößen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen und die Ermittlung der dazugehörigen Ausgangsgrößen, durch Einstellung von Eingangsgrößen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System nicht nur/nicht ausschließlich, dass die Ermittlung der zumindest einen Eingangsgröße, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt, unmittelbar durch Einstellung von Eingangsgrößen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System erfolgt, also dass das technische System bzw. die Brennkraftmaschine tatsächlich an einen Grenzbereich herangeführt werden muss, um die Eingangsgröße zu ermitteln, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt. Vielmehr kann diese Ermittlung auch mittelbar erfolgen. Das kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, dass zwar eine Einstellung von Eingangsgrößen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System/der Brennkraftmaschine erfolgt, jedoch wird nicht unmittelbar zumindest eine Ausgangsgröße gesucht/gemessen, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt, sondern es erfolgt zunächst ein Training (der Parameter) des Modells des technischen Systems anhand der (ermittelten) Eingangsgrößen und (unkritischen, da die Brennkraftmaschine nicht an einen Grenzbereich herangeführt werden muss) Ausgangsgrößen und dann anhand des Modells die Bestimmung/Ermittlung zumindest einer Eingangsgröße, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer (mittels des Modells bestimmten) Ausgangsgrößengrenze liegt. According to the invention, the determination of input variables within the input quantity limits and the determination of the associated output variables, by setting input variables and measuring output variables on the technical system not only / not exclusively means that the determination of the at least one input variable which causes an output variable is based on an output limit is done directly by adjusting input variables and measuring outputs on the technical system, so that the technical system or the internal combustion engine must actually be brought to a limit to determine the input that causes an output that is on an output limit. Rather, this determination can also be made indirectly. This can be done according to the invention in that an adjustment of input variables and measurement of output variables takes place on the technical system / internal combustion engine, but at least one output variable that is located on an output limit is not immediately sought / measured, but first a training (the parameter ) of the model of the technical system on the basis of the (determined) input variables and (uncritical, since the internal combustion engine does not have to be brought to a limit range) output quantities and then on the basis of the model the determination / determination of at least one input variable which causes an output variable which determined by the model) output size limit.

Im weiteren Verlauf erfolgt anhand der wie zuvor beschrieben ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen die Bestimmung eines Variationsraumes und zwar die Bestimmung einer ersten konvexen Hülle. Wie bekannt, ist es möglich, eine konvexe Menge – hier die Menge der ermittelten Eingangsgrößen – durch Hyperebenen einzuschließen, die auf dem Rand der konvexen Menge liegen. D. h. einige oder alle der ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen können Grenzpunkte einer konvexen Hülle sein. Eine konvexe Hülle ist bekanntermaßen das kleinste konvexe Polygon, das die Menge aller Punkte (hier Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen) abdeckt. In the further course, on the basis of the input variables / input variable combinations determined as described above, the determination of a variation space is carried out, specifically the determination of a first convex hull. As is known, it is possible to include a convex set - here the set of detected inputs - by hyperplanes that lie on the edge of the convex set. Ie. Some or all of the determined input variables / input quantity combinations may be boundary points of a convex hull. A convex hull is known to be the smallest convex polygon covering the set of all points (here, input sizes / input size combinations).

Angenommen es wurden, wie in 1 gezeigt, nur vier Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen ermittelt, dann sind auch alle ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen Grenzpunkte der ersten konvexen Hülle. Zur Eingrenzung der in 1 gezeigten konvexen Menge von vier Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen werden Hyperebenen genutzt, d. h. auf den vier Grenzpunkten (G1–G4) der konvexen Menge liegen vier Hyperebenen. Beispielhaft seien von den vier Hyperebenen zunächst die zwei Hyperebenen H1 und H2 in 1 hervorgehoben. Die erste Hyperebene H1 liegt an dem Grenzpunkt G1 und an dem Grenzpunkt G2 an. Die zweite Hyperebene H2 liegt an dem Grenzpunkt G1 und an dem Grenzpunkt G3 an. Jedenfalls wird durch das Zusammenwirken der vier Hyperebenen gemäß 1 erfindungsgemäß eine konvexe Hülle anhand der ermittelten Eingangsgrößen bestimmt/berechnet, wobei diese Eingangsgrößen Grenzpunkte der ersten konvexen Hülle sind, an denen Hyperebenen anliegen, so dass die Hyperebenen die konvexe Menge von ermittelten Eingangsgrößen einschließen. Suppose it were, as in 1 shown, only four input variables / input size combinations determined, then all the determined input variables / input quantity combinations are limit points of the first convex hull. To limit the in 1 The convex set of four input quantities / input quantity combinations shown uses hyperplanes, ie four hyperplanes lie on the four boundary points (G1-G4) of the convex set. From the four hyperplanes, the two hyperplanes H1 and H2 are examples 1 highlighted. The first hyperplane H1 abuts the boundary point G1 and the boundary point G2. The second hyperplane H2 is located at the boundary point G1 and at the boundary point G3. In any case, according to the interaction of the four hyperplanes 1 According to the invention, a convex hull is determined / calculated on the basis of the determined input variables, these input quantities being boundary points of the first convex hull against which hyperplanes lie, so that the hyperplanes include the convex set of determined input variables.

Erfindungsgemäß erfolgt nun, zur weiteren Bestimmung des Variationsraumes bzw. zum Auffinden weiterer Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen für die folgende Versuchsplanung, eine Erweiterung der ersten konvexen Hülle um Eingangsgrößen, die außerhalb der aktuell vorliegenden ersten konvexen Hülle liegen. D. h. es werden explizit außerhalb der ersten konvexen Hülle der Menge der wie oben beschrieben bisher ermittelten Eingangsgrößen, weitere Eingangsgrößen bestimmt. Dazu erfolgt eine Einstellung von weiteren Eingangsgrößen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System, wobei die weiteren Eingangsgrößen stets innerhalb der Eingangsgrößengrenzen liegen, jedoch sowohl innerhalb der ersten konvexen Hülle als auch außerhalb der ersten konvexen Hülle. Wie schon beschrieben, wird die (aktuelle) erste konvexe Hülle durch die an den vier Grenzpunkten (G1–G4) anliegenden Hyperebenen gebildet. Wie in 1 mittels der Schraffur verdeutlicht, werden nun alle Eingangsgrößen für eine weitere Versuchsplanung/Gewinnung von Eingangs-Ausgangsgrößen-Kombinationen zur Erstellung eines Modells des technischen Systems herangezogen, die in dem schraffierten Bereich liegen, also auch außerhalb der bisher ermittelten ersten konvexen Hülle. According to the invention, for the further determination of the variation space or for finding further input variables / input variable combinations for the following experimental design, an extension of the first convex hull takes place by input variables which lie outside the currently present first convex hull. Ie. it is explicitly outside the first convex hull of the set of hitherto determined as described above Input variables, other input variables determined. For this purpose, a setting of further input variables and measurement of output variables takes place on the technical system, wherein the further input variables are always within the input size limits, but both within the first convex hull and outside the first convex hull. As already described, the (current) first convex hull is formed by the hyperplanes adjacent to the four boundary points (G1-G4). As in 1 illustrated by the hatching, all input variables are now used for a further experimental design / extraction of input-output variable combinations for creating a model of the technical system, which lie in the hatched area, ie also outside the previously determined first convex hull.

D. h. auch Eingangsgrößen werden ermittelt bzw. können ermittelt werden, die in dem Bereich/Raum (der hier ebenfalls konvexen Hülle, es kann auch eine konkave Hülle sein) liegen, der (die) zwischen dem Grenzpunkt G1, dem Grenzpunkt G2 und dem Schnittpunkt S2 (der sich dadurch ergibt, dass sich die Eingangsgrößengrenze und die zweite Hyperebene H2 schneiden) und der Eingangsgrößengrenze (hier der rechten vertikalen Linie, welche die maximale Frühverstellung der Einlassnockenwelle repräsentiert) durch die Hyperebenen H1 und H2 sowie der weiteren Eingangsgrößengrenze eingeschlossen wird. Einen weiteren Grenzpunkt dieser ebenfalls konvexen Hülle stellt der Schnittpunkt E1 der Eingangsgrößengrenzen untereinander dar. Ie. It is also possible to determine or determine input variables which are located in the region / space (the envelope, which is likewise convex here, it can also be a concave envelope), which lies between the boundary point G1, the boundary point G2 and the intersection S2 (FIG. which results from intersection of the input quantity limit and the second hyperplane H2) and the input quantity limit (here the right vertical line representing the maximum advance of the intake camshaft) is included by the hyperplanes H1 and H2 as well as the further input quantity limit. Another boundary point of this likewise convex hull is the intersection point E1 of the input size limits with each other.

Eingangsgrößen können auch in dem Raum/dem Bereich bzw. innerhalb der konvexen Hülle ermittelt werden, deren/dessen Grenzpunkte der Schnittpunkt E2 der Eingangsgrößengrenzen, der Grenzpunkt G2 und der Grenzpunkt G4 sind. Input variables can also be determined in the space / region or within the convex hull whose boundary points are the intersection E2 of the input quantity limits, the boundary point G2 and the boundary point G4.

Eingangsgrößen können auch in dem Raum/dem Bereich bzw. innerhalb der konvexen Hülle ermittelt werden, deren/dessen Grenzpunkte der Schnittpunkt E3 der Eingangsgrößengrenzen, der Grenzpunkt G4, der Schnittpunkt S3 (der sich dadurch ergibt, dass sich die Eingangsgrößengrenze und die zweite Hyperebene H2 schneiden) und der Grenzpunkt G3 sind. Input variables can also be determined in the space / region or within the convex hull whose / their boundary points the intersection E3 of the input size limits, the boundary point G4, the intersection S3 (resulting from the fact that the input size limit and the second hyperplane H2 cut) and are the boundary point G3.

Eingangsgrößen können auch in dem Raum/dem Bereich bzw. innerhalb der konvexen Hülle ermittelt werden, deren/dessen Grenzpunkte der Schnittpunkt S4 (der sich dadurch ergibt, dass sich die Eingangsgrößengrenze und eine Hyperebene schneiden), der Schnittpunkt S1 (der sich dadurch ergibt, dass sich die Eingangsgrößengrenze und die erste Hyperebene H1 schneiden), der Grenzpunkt G1, der Grenzpunkt G3 sowie der Schnittpunkt E4 der Eingangsgrößengrenzen sind. Input variables can also be determined in the space / region or within the convex hull whose boundary points the intersection point S4 (which results from the fact that the input size boundary and a hyperplane intersect), the intersection S1 (which results from that the input quantity limit and the first hyperplane H1 intersect), the limit point G1, the limit point G3, and the intersection point E4 of the input quantity limits.

Erfindungsgemäß werden jedoch die beiden in 1 nicht schraffierten Bereiche/Räume/konvexen Hüllen, deren Grenzpunkte S1, S2 und G1 sowie S3, S4 und G3 sind, von der weiteren Ermittlung von Eingangsgrößen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System ausgeschlossen, obwohl diese weiteren Eingangsgrößen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen liegen bzw. auch außerhalb der ersten konvexen Hülle (die durch die Grenzpunkte G1–G4 begrenzt/gebildet wird) liegen, so wie in den zuvor beschriebenen Fällen. According to the invention, however, the two in 1 non-hatched areas / spaces / convex hulls whose boundary points S1, S2 and G1 and S3, S4 and G3 are excluded from the further determination of input variables and measurement of output variables in the technical system, although these further input variables are within the input size limits outside the first convex hull (bounded by the boundary points G1-G4), as in the previously described cases.

Wie gemäß 1 insbesondere durch den Verlauf des Grenzwertes GW der Laufruhe deutlich wird, ist das technische System, hier die Brennkraftmaschine, dann bis einschließlich eines Grenzwertes GW von Ausgangsgrößen betreibbar, wenn Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen eingestellt werden, die Teil/Element einer Menge sind, die von einer konvexen Hülle eingeschlossen ist. Daraus wird nun geschlussfolgert, dass die Eingangsgrößen, welche Ausgangsgrößen jenseits des Grenzwertes GW verursachen, nur dann für eine Einstellung von weiteren Eingangsgrößen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System in Frage kommen, wenn die zuvor gebildete erste konvexe Hülle (G1–G4) um eine weitere (hier) konvexe Hülle (G3, S4, E4, S1, G1) erweitert wird, wobei aber erfindungsgemäß eben die Einstellgrößen ausgeschlossen werden, welche Ausgangsgrößen jenseits des Grenzwertes GW verursachen, die Teil/Element einer Menge sind, die von einer wiederum konvexen Hülle (S1, S2, G1 und S3, G3, S4) eingeschlossen ist. As per 1 is characterized by the course of the limit value GW of quiet running, the technical system, here the internal combustion engine, then up to and including a limit GW of outputs operable when input variables / input combinations are set, which are part / element of an amount that a convex Sheath is enclosed. It is now concluded that the input variables which cause output variables beyond the limit value GW, only for an adjustment of other input variables and measurement of output variables in the technical system in question, if the previously formed first convex hull (G1-G4) by one further (here) convex hull (G3, S4, E4, S1, G1) is extended, but according to the invention just the adjustment variables are excluded which cause outputs beyond the limit GW, which are part / element of a set, which in turn convex Sheath (S1, S2, G1 and S3, G3, S4) is included.

Praktisch erfolgt ein Ausschluss von Eingangsgrößen, die innerhalb einer weiteren konvexen Hülle (S1, S2, G1 und S3, G3, S4) liegen, siehe 1, d. h. es gibt hier zwei solcher weiteren konvexen Hüllen. Es kann natürlich – je nach Anwendungsfall – auch noch mehr als zwei solcher weiteren konvexen Hüllen geben. Practically, there is an exclusion of input variables which lie within a further convex envelope (S1, S2, G1 and S3, G3, S4), see 1 ie there are two such convex hulls here. Of course, depending on the application, there may be more than two such further convex hulls.

Diese weiteren konvexen Hüllen weisen folgende Grenzpunkte auf. Der Grenzpunkt G1 der zuvor bestimmten ersten konvexen Hülle ist ebenfalls ein Grenzpunkt der einen konvexen Hülle (in 1 rechts, nicht schraffiert), die (im weiteren Schritt des Verfahrens) auszuschließende Eingangsgrößen umfasst. Auf diese Weise wird der Bezug hergestellt zu der (jeweiligen) Ausgangsgrößengrenze, da der erste Grenzpunkt G1 der zuvor bestimmten ersten konvexen Hülle einer Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination entspricht, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt. Jedenfalls ist es wichtig, dass lediglich nur ein Grenzpunkt der (zuvor bestimmten) ersten konvexen Hülle ebenfalls ein Grenzpunkt der einen konvexen Hülle ist, die im weiteren Verlauf auszuschließende Eingangsgrößen einschließt/umfasst und nicht zwei oder mehrere Grenzpunkte der (zuvor bestimmten) ersten konvexen Hülle. Also sind nicht etwa die beiden Grenzpunkte G1 und G3 gemäß 1 Bestandteil der einen konvexen Hülle, die im weiteren Verlauf auszuschließende Eingangsgrößen einschließt/umfasst, sondern ausschließlich nur der Grenzpunkt G1. Ein weiterer Grenzpunkt der einen konvexen Hülle (in 1 rechts, nicht schraffiert), die (im weiteren Schritt des Verfahrens) auszuschließende Eingangsgrößen umfasst, ist der Schnittpunkt S1, der dadurch gebildet wird, dass sich die an diesem lediglich einen Grenzpunkt G1 anliegende Hyperebene H1 und die rechte Eingangsgrößengrenze schneiden. Ein weiterer Grenzpunkt der einen konvexen Hülle (in 1 rechts, nicht schraffiert), die (im weiteren Schritt des Verfahrens) auszuschließende Eingangsgrößen umfasst, ist der Schnittpunkt S2, der dadurch gebildet wird, dass sich die an diesem lediglich einen Grenzpunkt G1 anliegende Hyperebene H2 und die rechte Eingangsgrößengrenze schneiden. Jedenfalls wird durch die Hyperebene H1 zwischen dem Grenzpunkt G1 und dem Schnittpunkt S1, der Eingangsgrößengrenze zwischen dem Schnittpunkt S1 und dem Schnittpunkt S2 und durch die Hyperebene H2 zwischen dem Schnittpunkt S2 und dem Grenzpunkt G1 diese eine konvexe Hülle (in 1 rechts, nicht schraffiert) gebildet. These further convex hulls have the following limit points. The boundary point G1 of the previously determined first convex hull is also a boundary point of the one convex hull (in 1 right, not hatched), which comprises (in the further step of the procedure) input variables to be excluded. In this way, the reference is made to the (respective) output size limit because the first boundary point G1 of the previously determined first convex hull corresponds to an input / input size combination that causes an output that is on an output limit. In any case, it is important that only one boundary point of the (previously determined) first convex hull is also a boundary point of a convex hull that includes / excludes further input variables and not two or more boundary points of the (previously determined) first convex hull. So not the two boundary points G1 and G3 are according to 1 Part of the one convex hull, which includes in the further course to be excluded input variables, but only the limit point G1. Another boundary point of a convex hull (in 1 right, not hatched), which comprises (in the further step of the method) input variables to be excluded, is the point of intersection S1, which is formed by intersecting the hyperplane H1 which adjoins this only one boundary point G1 and the right input size boundary. Another boundary point of a convex hull (in 1 right, not hatched), which comprises (in the further step of the method) input variables to be excluded, is the point of intersection S2, which is formed by the fact that the hyperplane H2 which adjoins this only one boundary point G1 and the right input quantity boundary intersect. In any case, by the hyperplane H1 between the boundary point G1 and the intersection S1, the input size boundary between the intersection S1 and the intersection S2 and by the hyperplane H2 between the intersection S2 and the boundary point G1 this convex hull (in 1 right, not hatched).

Auf diese Weise wird auch die zweite konvexe Hülle (in 1 links, nicht schraffiert), die (im weiteren Schritt des Verfahrens) auszuschließende Eingangsgrößen umfasst, gebildet. In this way, the second convex hull (in 1 left, not hatched), which comprises (in the further step of the method) input variables to be excluded.

Denkbar ist auch der Fall, dass diese weiteren konvexen Hüllen weiterhin Grenzpunkte aufweisen, die Schnittpunkte von Eingangsgrößengrenzen untereinander sind. Wenn auch nicht in 1 gezeigt, könnte der Fall vorliegen, dass der Schnittpunkt S1 nach links rückt, also dann links vom Schnittpunkt E4 der Eingangsgrößengrenzen liegt, so dass die oben beschriebene eine konvexe Hülle, die auszuschließende Eingangsgrößen aufweist, nicht nur drei, sondern vier Grenzpunkte umfasst, nämlich zusätzlich den Schnittpunkt E4 der Eingangsgrößengrenzen untereinander. It is also conceivable that these further convex hulls continue to have boundary points that are intersections of input size limits with each other. If not in 1 As shown, the case could be that the intersection S1 moves to the left, that is, to the left of the intersection point E4 of the input quantity limits, so that the above-described one convex envelope having input variables to be excluded comprises not only three but four boundary points, namely additionally the point of intersection E4 of the input quantity limits with each other.

Wurden, wie dargestellt einerseits Eingangsgrößen und dazugehörige Ausgangsgrößen ermittelt, wobei die Eingangsgrößen Teil/Elemente der Menge sind, die erfindungsgemäß innerhalb der Eingangsgrößengrenzen erweitert wurde, also unter Ausschluss definierter Eingangsgrößen, dann wird ein Training der Parameter des Modells des technischen Systems anhand dieser (ermittelten) Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen durchgeführt, so wie allgemein bekannt. If, as shown, input variables and associated output variables are determined, the input quantities being part / elements of the quantity which according to the invention has been expanded within the input quantity limits, ie excluding defined input variables, then a training of the parameters of the model of the technical system is based on this (determined ) Inputs and outputs performed as generally known.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung eines Modells eines technischen Systems schrittweise durchgeführt, d. h. die erste konvexe Hülle wird iterativ erweitert. Preferably, the inventive method for determining a model of a technical system is performed stepwise, d. H. the first convex hull is iteratively extended.

Wie beschrieben, erfolgt erfindungsgemäß eine Einstellung von weiteren Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System. As described, an adjustment of further input variables / input variable combinations and measurement of output variables takes place according to the invention in the technical system.

Dabei wird erneut zumindest eine Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination ermittelt, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt. In this case, at least one input variable / input variable combination is again determined which causes an output variable which lies on an output limit.

Aufbauend auf der ersten konvexen Hülle erfolgt dann die Bestimmung einer erweiterten konvexen Hülle anhand der nunmehr ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen, wobei wiederum einige oder alle nunmehr ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen Grenzpunkte der erweiterten konvexen Hülle sind und wiederum an den Grenzpunkten Hyperebenen anliegen und die Hyperebenen die Menge der nunmehr ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen einschließen. Based on the first convex hull, the determination of an expanded convex hull is then performed on the basis of the now determined input variables / input quantity combinations, again some or all now determined input variables / input quantity combinations being boundary points of the extended convex hull and again abutting the boundary points hyperplanes and the hyperplanes the set the now determined input variables / input size combinations include.

Jedenfalls erfolgt eine erneute Einstellung von weiteren Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Messung von Ausgangsgrößen am technischen System, wobei die weiteren Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen innerhalb der Eingangsgrößengrenzen liegen, sowie innerhalb der erweiterten konvexen Hülle und/oder außerhalb der erweiterten konvexen Hülle, unter Ausschluss von Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen, die innerhalb zumindest einer weiteren konvexen Hülle liegen, wobei je weiterer konvexer Hülle lediglich ein Grenzpunkt der erweiterten konvexen Hülle sowie die Schnittpunkte der an diesem lediglich einen Grenzpunkt anliegenden Hyperebenen mit den Eingangsgrößengrenzen und gegebenenfalls vorhandene Schnittpunkte der Eingangsgrößengrenzen Grenzpunkte der zumindest einen weiteren konvexen Hülle sind, wobei der lediglich eine Grenzpunkt der erweiterten konvexen Hülle einer im vorangegangenen Schritt ermittelten Eingangsgröße/Eingangsgrößenkombination entspricht, die eine Ausgangsgröße verursacht, die auf einer Ausgangsgrößengrenze liegt. In any case, a new setting of further input variables / input quantity combinations and measurement of output variables takes place on the technical system, wherein the further input variables / input quantity combinations are within the input size limits, and within the extended convex hull and / or outside the extended convex hull, excluding input variables / input variable combinations which lie within at least one further convex hull, wherein each further convex hull is merely a boundary point of the widened convex hull and the intersections of the hyperplanes adjoining this only one boundary point with the input size limits and possibly existing intersections of the input size limits are boundary points of the at least one further convex hull , wherein the only one limit point of the extended convex hull of an input variable / input variables determined in the previous step corresponds to an output that is at an output size limit.

Dieses Verfahren wird wiederholt durchgeführt, wobei sich die erste konvexe Hülle mit jeder Wiederholung erweitert, so dass ein Training der Parameter des Modells des technischen Systems anhand der sich mit jeder Wiederholung erhöhenden Anzahl von ermittelten Eingangsgrößen/Eingangsgrößenkombinationen und Ausgangsgrößen erfolgt, wobei das Verfahren solange wiederholt wird, bis ein bestimmtes Kriterium erfüllt ist. Das Kriterium besteht beispielsweise darin, dass eine vorgegebene Genauigkeit des Modells des technischen Systems erreicht ist. This process is carried out repeatedly, with the first convex hull widening with each repetition, so that a training of the parameters of the model of the technical system takes place on the basis of the number of ascertained input variables / input quantity combinations and output quantities increasing with each repetition, whereby the method repeats until a certain criterion is met. The criterion is, for example, that a given accuracy of the model of the technical system is achieved.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Renninger, P., K. v. Pfeil, D. Hofmann, R. Isermann (2005): "Dynamic Models and Their Application in the Optimization of Commercial Vehicle Engines"; In: 14th Aachen Colloquium - Vehicle and Engine Technology; 1st edition Aachen, p. 1205-1222 [0003]

Claims

Method for determining a model of a technical system, wherein the model is used to determine output variables of the technical system on the basis of input variables / input variable combinations, with the following steps: a) specification of input quantity limits, b) specification of output limits, c) determination of input variables / input variable combinations within the input quantity limits and associated output variables, by setting input variables / input variable combinations and measuring output variables on the technical system, whereby at least one input variable / input variable combination is determined which causes an output variable that lies on an output limit, d) determining a first convex hull on the basis of the determined input variables / input quantity combinations, some or all input variables / input quantity combinations being boundary points of the first convex hull, wherein hyperbranches are present at the boundary points, wherein the hyperplanes include the set of the determined input variables / input variable combinations, e) setting of further input variables / input quantity combinations and measurement of output variables on the technical system, wherein the further input variables / input quantity combinations are within the input size limits, and within the first convex hull and / or outside the first convex hull, excluding input variables / input variable combinations, the lie within at least one other convex hull, wherein each further convex hull only a boundary point of the first convex hull and the intersections of the present at only one boundary point hyperplanes with the input size limits and optionally existing intersections of the input quantity limits are boundary points of at least one further convex hull, which corresponds to only one limit point of the first convex hull of an input quantity / input quantity combination which causes an output quantity which is based on an output variable border, f) training the parameters of the model of the technical system based on the determined input variables / input value combinations and output variables.

The method according to claim 1, wherein if according to step e) an adjustment of further input variables / input variable combinations and measurement of output quantities has been carried out on the technical system and again at least one input variable / input variable combination has been determined which causes an output quantity which lies on an output limit, building on the first convex hull an expanded convex hull is determined on the basis of the now determined input variables / input size combinations, again some or all now determined input variables / input quantity combinations limit points of the extended convex hull, again abut the boundary points hyperplanes, the hyperplanes the amount of now include detected input variables / input variable combinations, wherein step e) is repeated, so that a new setting of further input variables / input variable combinations and Messu ng of output quantities on the technical system takes place, wherein the further input variables / input quantity combinations are within the input size limits, as well as within the extended convex hull and / or outside the widened convex hull, excluding input variables / input quantity combinations that lie within at least one further convex hull, wherein each further convex hull only a boundary point of the enlarged convex hull and the intersections of the present at only one boundary point hyperplanes with the input size limits and optionally existing intersections of the input quantity limits are boundary points of at least one other convex hull, the only one boundary point of the extended convex hull corresponds to an input / input combination that causes an output that is on an output limit.

The method of claim 2, wherein the method is repeated according to claim 2, wherein the first convex hull expands with each repetition so that according to step f) a training of the parameters of the model of the technical system based on the number of detected with each repetition Input variables / input variable combinations and output variables takes place, whereby the process is repeated until a specific criterion is met.

The method of claim 3, wherein the criterion is that a predetermined accuracy of the model of the technical system is achieved.

Method according to Patent Claims 1 to 4, wherein the determination of input variables / input variable combinations within the input quantity limits and the determination of the associated output variables is effected by setting input variables / input variable combinations and measuring output variables on the technical system, but not directly measuring at least one output variable which is on an output limit, but first a training of the model of the technical System based on the set input variables / input variable combinations and measured output variables takes place and then based on the model, the determination of at least one input variable / input variable combination takes place, which causes an output that is on an output limit.

Method according to claim 1 to 5, wherein the technical system is an internal combustion engine.

Method according to claim 6, wherein the internal combustion engine is operated according to the Otto principle or the diesel principle.

Method according to claim 1 to 7, wherein the setting of the input variables / input variable combinations by means of an automation system.

Method according to claim 8, wherein in the adjustment of the input variables / input variable combinations a continuous monitoring takes place, if an output quantity limit is reached.