DE4142155A1 - Digitales adaptives regelungssystem und -verfahren, insbesondere fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Das Folgende betrifft ein System und ein Verfahren zur digi­ talen adaptiven Regelung. Solche Systeme und zugehörige Ver­ fahren werden z. B. zum Regeln der einem Verbrennungsmotor zum Erzielen minimalen Schadgasausstoßes zuzuführenden Luft­ menge seit Jahren in der Praxis eingesetzt.

Stand der Technik

Jedes digitale adaptive Regelungssystem weist grundsätzlich die folgenden Funktionsgruppen auf:

• - eine Meßeinrichtung zum Erfassen von Betriebsgrößen der Regelstrecke einschließlich eines Regelistwertes;
• - eine Regelungseinrichtung zum Ausgeben eines Regelungs- Stellwertes;
• - eine Vorsteuereinrichtung zum Ausgeben eines Vorsteuer- Stellwertes;
• - eine Adaptionseinrichtung zum Bilden mindestens eines Adaptionswertes mit Hilfe des Regelungs-Stellwertes;
• - eine erste Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Vor­ steuer-Stellwertes mit einem Adaptionswert; und
• - eine zweite Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Vor­ steuer-Stellwertes, der unter Umständen bereits mit dem Adaptionswert korrigiert ist, mit dem Regelungsstellwert.

In der Praxis ist die eben aufgeführte Adaptionseinrichtung auf jeweils eine von vielen unterschiedlichen Arten ausge­ bildet, von denen z. B. die im folgenden kurz skizzierten alle bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden kön­ nen.

In der Regel wird zumindest ein Adaptionswert berechnet, der für alle Betriebsbereiche gilt. Häufig werden jedoch mehrere Adaptionswerte ermittelt, wobei die Ermittlung in unter­ schiedlichen Betriebsbereichen erfolgt, in denen sich jewei­ lige Fehler besonders deutlich zeigen, die so ermittelten Adaptionswerte dann aber für die Korrektur im gesamten Wer­ tebereich der Betriebsgrößen verwendet werden. Ein Teil der Adaptionswerte wird dann z. B. multiplikativ mit dem Vor­ steuer-Stellwert verknüpft, während ein anderer Teil additiv verknüpft wird.

Ein Adaptionswert, der für den gesamten Betriebsbereich einer Regelstrecke verwendet wird, wird als globaler Adap­ tionswert bezeichnet. Daneben sind sogenannte strukturelle Adaptionswerte bekannt. Diese werden in Systemen verwendet, die über einen Adaptionswert- oder Lernwertspeicher verfü­ gen, der in mehreren Speicherstellen jeweils einen Lernwert speichert, der nicht mehr für den gesamten Betriebsbereich der Regelstrecke, sondern nur noch für einen festgelegten eingeschränkten Bereich gilt. Wenn die Regelstrecke ein Ver­ brennungsmotor ist, kann der Speicher z. B. über Werte der Drehzahl des Motors und des Winkels einer Drosselklappe adressiert werden. Es handelt sich dann um ein zweidimen­ sionales Speicherfeld. Es ist jedoch auch möglich, nur ein eindimensionales Feld zu verwenden, das z. B. acht Speicher­ stellen aufweist, wobei jeder Stelle ein vorgegebener Be­ reich einer Betriebsgröße, z. B. des Ansaugluftdrucks, zuge­ ordnet ist, oder das Feld kann höherdimensional als nur zweidimensional sein. Außer den strukturellen Adaptionswer­ ten, wie sie aus den Lernwertspeichern ausgelesen werden, kann noch mindestens ein globaler Adaptionsfaktor verwendet werden.

In Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Regelungssystem ist ein digitales adaptives Regelungssystem von besonderem Interesse, wie es von N. Tomisawa unter dem Titel "Develop­ ment of a High-Speed High-Precision Learning Control System for the Engine Control" in SAE-Paper Nr. 860594, 1986, S. 177-185 beschrieben ist. Dieses System weist die eingangs angegebenen grundsätzlichen Funktionsgruppen eines digitalen adaptiven Regelungssystems auf und verfügt speziell über folgende Funktionsgruppen:

• - einen Lernwertspeicher, der jeweils bei Eintritt einer ersten Bedingung berechnete Lernwerte in Speicherstellen speichert, die über Wertebereiche mindestens einer Betriebs­ größe adressierbar sind;
• - ein Lernzählerfeld mit einem Lernzähler pro Speicherstelle des Lernwertspeichers, wobei jeder Lernzähler dann inkremen­ tiert wird, wenn in die zugeordnete Speicherstelle ein neuer Lernwert eingeschrieben wird; und
• - eine Zwangslerneinrichtung, die den Lernwert in einer Speicherstelle durch einen mit Hilfe der Lernwerte anderer Speicherstellen bestimmten Wert ersetzt, wenn bei Eintritt einer zweiten Bedingung der Stand des zugeordneten Lernzäh­ lers höchstens einen unteren Grenzstand erreicht und dadurch zeigt, daß für den dieser Speicherstelle zugeordneten Werte­ bereich von Betriebsgrößen kaum gelernt wurde.

Das zugehörige bekannte Verfahren weist folgende Schritte auf:

• - Speichern der Lernwerte in Speicherstellen, die über Wer­ tebereiche mindestens einer Betriebsgröße adressierbar sind;
• - Inkrementieren eines Lernzählers pro Speicherstelle dann, wenn in die zugeordnete Speicherstelle ein neuer Lernwert eingeschrieben wird; und
• - zwangsweises Ersetzen des Lernwertes in einer Speicher­ stelle durch einen mit Hilfe der Lernwerte anderer Speicher­ stellen bestimmten Wert, wenn bei Eintritt einer zweiten Be­ dingung der Stand des zugeordneten Lernzählers höchstens einen unteren Grenzstand erreicht und dadurch zeigt, daß für den dieser Speicherstelle zugeordneten Wertebereich von Be­ triebsgrößen kaum gelernt wurde.

Die erste Bedingung, bei deren Eintritt gelernt wird, ist diejenige, daß ein Betriebsgrößenbereich verlassen wird, wie er einer Speicherstelle zugeordnet ist. Die zweite Bedin­ gung, bei der zwangsgelernt wird, ist die, daß ein neuer Be­ triebszyklus eines Verbrennungsmotors gestartet wird. Immer wenn bei einem solchen neuen Betriebszyklus festgestellt wird, daß ein Lernzähler den unteren Grenzstand noch nicht erreicht hat, erfolgt ein Zwangslernen nach einem vorbe­ stimmten Algorithmus.

Stellt sich beim eben genannten System bei dreimalig aufein­ anderfolgendem Verlassen eines Wertebereichs, wie er einer Speicherstelle zugeordnet ist, heraus, daß der aktuelle Re­ gelungs-Stellwert um mehr als eine vorgegebene Schwellendif­ ferenz von dem in der Speicherstelle abgespeicherten Lern­ wert abweicht, wird der zugehörige Lernzähler auf Null ge­ stellt. Dies bewirkt, daß der neue Wert den abgespeicherten Wert verstärkt verändert, da beim genannten System das Lern­ ausmaß vom Zählerstand abhängig gemacht wird.

Das eben beschriebene System und das zugehörige Verfahren haben den Nachteil, daß kein Zwangslernen mehr für Speicher­ stellen erfolgt, für die der zugehörige Lernzähler den un­ teren Grenzstand im Lauf der Zeit überschritten hat.

Es bestand demgemäß das Problem, ein digitales adaptives Regelungssystem und -verfahren anzugeben, die sicherstellen, daß ein Zwangslernen auf Dauer für solche Speicherstellen garantiert ist, die Betriebsbereichen zugeordnet sind, in denen die Regelstrecke nur selten betrieben wird.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemäße digitale adaptive Regelungssystem weist die Merkmale des vorstehend beschriebenen Systems auf und ist durch eine Rückstelleinrichtung gekennzeichnet, die bei Eintritt einer zyklisch auftretenden dritten Bedingung zu­ mindest diejenigen Lernzähler, deren Zählerstand unter einem vorgegebenen Wert bleibt, auf einen Anfangsstand rückstellt, der höchstens dem unteren Grenzstand entspricht.

Das erfindungsgemäße digitale adaptive Regelungsverfahren weist die Merkmale des vorstehend beschriebenen Verfahrens auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß es alle Lernzähler, deren Zählerstand bei Eintritt einer zyklisch auftretenden dritten Bedingung unter einem vorgegebenen Wert bleibt auf einen Anfangsstand rückstellt, der höchstens dem unteren Grenzstand entspricht.

Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen System und beim erfin­ dungsgemäßen Verfahren zumindest alle Lernzähler für Spei­ cherstellen, in denen ungenügend gelernt wurde von Zeit zu Zeit auf einen Anfangsstand, vorzugsweise den Stand Null, rückgestellt werden, ist gewährleistet, daß auf Dauer ein Zwangslernen erfolgen kann. Die Wahl der dritten Bedingung ermöglicht es dabei, die Abstände festzulegen, in denen das Zwangslernen möglich ist. So kann geprüft werden, ob die Summe aller Lernzählerstände einen vorgegebenen Wert über­ schreitet. Dieser Wert wird abhängig von der Größe von Be­ triebsbereichen, denen eine Speicherstelle zugeordnet ist, und damit abhängig von der Anzahl der Speicherstellen, be­ stimmt. Weiterhin geht die Dynamik der Regelstrecke ein, da ja typischerweise beim Verlassen eines Wertebereichs gelernt wird. Ist die Regelstrecke ein Verbrennungsmotor und sind z. B. 8×8 Speicherstellen vorhanden, kann der zu errei­ chende Zählerstand mit einigen Tausend festgelegt werden. Dieser Zählerstand wird bei Stadtfahrt jeweils im Abstand einiger Betriebsstunden erreicht.

Im einfachsten Fall stimmen die zweite und die dritte Bedin­ gung miteinander überein, d. h. beim Rücksetzen der Lernzähler wird auch zwangsgelernt, wobei das Zwangslernen vor dem Rücksetzen erfolgen muß, da über die Zählerstände entschie­ den wird, wo zwangsgelernt wird.

Flexibler ist das System jedoch, wenn sich die zweite und die dritte Bedingung voneinander unterscheiden, insbesondere wenn schon früher zwangsgelernt wird als rückgesetzt wird. So kann z. B. bei einer Summe aller Zählerstände von Tausend in allen Speicherstellen gelernt werden, in denen der Zäh­ lerstand noch Null ist, während die Zähler aber erst rückge­ setzt werden, wenn die genannte Summe den Wert Zehntausend erreicht. Diese Vorgehensweise hat insbesondere den Vorteil, daß ausgehend von einem schlecht adaptierten System, z. B. nach einem Datenverlust wegen Spannungsausfall, zunächst re­ lativ bald zwangsgelernt wird, weitere Zwangslernschritte aber nur in relativ großen Abständen erfolgen.

Hoch flexibler wird das System, wenn die Abstände, in denen zwangsgelernt wird, durch entsprechende Wahl der Bedingungen davon abhängig gemacht wird, ob in einer Speicherstelle für einen nur selten angefahrenen Betriebsbereich bereits einmal ein ordnungsgemäßer Lernvorgang erfolgte. So kann beim ord­ nungsgemäßen Lernen ein Flag gesetzt werden, das bei Ein­ tritt der zweiten Bedingung rückgesetzt wird, ohne daß so­ gleich zwangsgelernt wird. Erst wenn die zweite Bedingung wieder eintritt und dann das Flag nicht mehr gesetzt ist, wird wieder zwangsgelernt.

Für das erfindungsgemäß System und das erfindungsgemäße Verfahren kommt es nicht darauf an, ob außer strukturellen Lernwerten, wie sie im Lernwertspeicher abgelegt sind, noch ein globaler Lern- oder Adaptionswert verwendet wird, wie dies z. B. in DE 35 39 395 A1 beschrieben ist. Es kommt auch nicht darauf an, wie die Lernwerte mit Vorsteuer-Stellwerten verknüpft werden, also ob z. B. multiplikativ oder additiv, und ob diese Verknüpfung vor der Korrektur mit Hilfe des Re­ gel-Stellwertes erfolgt oder danach, oder ob bei mehreren Lernwerten Verknüpfungen in verschiedener Weise erfolgen. Auch kommt es nicht darauf an, wann und in welcher Weise Werte gelernt werden, also ob dies z. B. bei jedem Verlassen eines vorgegebenen Betriebsbereichs erfolgt, oder ob bei einem solchen Verlassen nur bestimmte Betriebswerte gespei­ chert werden und ein Berechnen von Lernwerten erst nach Auf­ sammlung einer großen Anzahl von Meßwerten in statistischer Weise erfolgt, wie z. B. in EP-A-03 70 091 beschrieben. Auch das Zählerstände berücksichtigende Lernverfahren mit bei Start eines Betriebszyklus ausgeführtem Zwangslernverfahren gemäß dem eingangs genannten SAE-Artikel ist einsetzbar. We­ sentlich ist allein, daß Lernzähler bei Eintritt einer zyk­ lisch auftretenden Bedingung immer wieder unter einen Stand zurückgesetzt werden, der die Grenze zum Auslösen eines Zwangslernvorgangs bildet.

Zeichnung

Fig. 1 Funktionsgruppendiagramm für ein erfindungsgemäßes System und eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die mit digi­ taler adaptiver Regelung arbeiten;

Fig. 2A und B Diagramme der Inhalte eines Lernwertspeichers bzw. eines Lernzählerfeldes mit jeweils sechs einander zuge­ ordneten Speicherstellen, wobei die Stände für einen Zeit­ punkt vor einem Zwangslernvorgang gelten;

Fig. 3A und B Diagramme entsprechend denen der Fig. 2A bzw. B, wobei jedoch die Zählerstände für einen Zeitpunkt nach einem Zwangslernen gelten;

Fig. 4A und B Diagramme entsprechend denen der Fig. 3A bzw. B, wobei jedoch die Zählerstände für einen Zeitpunkt nach dem Rücksetzen des Lernwertspeichers gelten; und

Fig. 5 Flußdiagramm zum Erläutern eines digitalen adaptiven Regelungsverfahrens mit auf Dauer wiederholbarer Zwangslern­ möglichkeit.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Im Funktionsgruppendiagramm von Fig. 1 sind folgende Funk­ tionsgruppen vorhanden: Eine als Verbrennungsmotor 10 ausge­ bildete Regelstrecke mit einer Einspritzeinrichtung 11 und einer Lambdawertmeßeinrichtung 12.1; eine Meßeinrichtung 12.2 für weitere Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors 10, z. B. die Drehzahl n und den Winkel α einer Drosselklappe, welche Meßeinrichtung abhängig von Wertebereichen dieser Be­ triebsgrößen zwei Adreßsignale ADR1 und ADR2 ausgibt; ein Vorsteuer-Sollwert-Kennfeld 13, das von den genannten Adreß­ signalen angesteuert wird, um einen betriebszustandsabhängi­ gen Vorsteuer-Stellwert VS auszugeben; eine Lambdaregelungs­ einrichtung 14, die einen Regelungs-Stellwert FR_IST aus­ gibt; eine Adaptionseinrichtung 15, die aus dem Regelungs -Stellwert einen Adaptionsfaktor FA berechnet; eine erste Korrektureinrichtung 16.1, die den Adaptionsfaktor multipli­ kativ mit dem Vorsteuer-Stellwert VS verknüpft; und eine zweite Korrektureinrichtung, die den eben genannten korri­ gierten Wert multiplikativ mit dem Regelungs-Stellwert FR_IST verknüpft.

Die Adaptionseinrichtung 15 verfügt über folgende Funktions­ gruppen: Einen mit den oben genannten Adreßsignalen adres­ sierbaren Lernwertspeicher 17; eine Subtrahierstelle 18, die vom Regelungs-Stellwert FR_IST einen Sollwert FR_SOLL ab­ zieht und ein Abweichungssignal AS ausgibt; eine Lern/ Zwangslern-Einrichtung 19, die unter Berücksichtigung jewei­ liger Adreßsignale einen Lernwert aus einer Speicherstelle des Lernwertspeichers 17 ausliest, diesen mit Hilfe des Ab­ weichungssignals verändert und den veränderten Wert wieder als neuen Lernwert in der zugeordneten Speicherstelle des Lernwertspeichers 17 abspeichert; ein mit den genannten Adreßsignalen adressierbares Lernzählerfeld 20 mit so vielen Lernzählern, wie Speicherstellen im Lernwertspeicher 17 vor­ handen sind; und eine als Rückstelleinrichtung arbeitende Nullstelleinrichtung 21, die die Stände der Lernzähler im Lernzählerfeld 20 überprüft und alle Lernzähler bei Eintritt einer vorgegebenen Bedingung auf Null rückstellt.

Anhand der Fig. 2 bis 5 wird nun ein einfacher Prozeßablauf beschrieben, wie er gemäß dem durch Fig. 1 veranschaulichten System bzw. Verfahren ausführbar ist.

In einem Schritt s1 (siehe Fig. 5) werden von der Meßein­ richtung 12.2 Meßwerte zu Betriebsgrößen erfaßt. Die Meßeinrichtung überprüft dann, in welche Wertebereiche die Meßwerte fallen, und sie gibt entsprechend den jeweils vorliegen­ den Bereichen Adreßsignale ADR1 und ADR2 aus. Wenn sich eine dieser Adressen ändert, ist dies das Zeichen dafür, daß ein Wertebereich verlassen wurde. Ein solches Verlassen über­ prüft die Lern/Zwangslern-Einrichtung 19 mit Hilfe der ihr zugeführten Adreßsignale ADR1 und ADR2 in einem Schritt s2. Liegt noch der alte Wertebereich vor, wird zu Schritt s1 zu­ rückgekehrt. Andernfalls wird in einem Schritt s3 der Lern­ wert für diejenige Speicherstelle im Lernwertspeicher 17 be­ rechnet, die dem zuvor vorliegenden Wertebereich zugeordnet ist. Hierzu liest die Lern/Zwangslern-Einrichtung den ge­ nannten Lernwert aus dem Lernwertspeicher 17 aus und modifi­ ziert ihn mit dem Abweichungssignal AS von der Subtrahier­ stelle 18. Zum Beispiel wird das Abweichungssignal AS mit dem Gewicht 0,01 zu dem mit 0,99 gewichteten alten Lernwert addiert. Die Gewichtung kann dabei vom Stand des zugehörigen Lernzählers im Lernzählerfeld 20 dahingehend abhängen, daß das Abweichungssignal um so weniger gewichtet wird, je höher der Zählerstand ist, also je mehr bereits für den betreffen­ den Betriebsbereich gelernt wurde. Wenn die Lern/Zwangslern- Einrichtung 19 den neue Lernwert in die genannte Speicher­ stelle zurückschreibt, inkrementiert sie auch den zugehöri­ gen Lernzähler.

Fig. 2A zeigt einen Zustand des Lernwertspeichers 17, aus dem erkennbar ist, daß die Lernwerte über die sechs darge­ stellten Speicherstellen von der ersten zur letzten hin in etwa linear zunehmen. Ausreißer sind jedoch der dritte und der letzte Wert. Aus den in Fig. 2B dargestellten Zähler­ ständen der Lernzähler im Lernzählerfeld 20 ist erkennbar, daß für den dritten Betriebsbereich noch gar nicht und für den letzten Betriebsbereich nur wenig gelernt wurde. Die Darstellung läßt auch erkennen, daß es wünschenswert ist, zumindest den Wert in der dritten Speicherstelle zwangsweise zu verändern, da er etwa 15% unter seinen Nachbarwerten liegt. Wird dann der zugehörige Betriebsbereich doch einmal vom Verbrennungsmotor 10 angefahren, würde ein unkorrigier­ ter Vorsteuer-Stellwert an die Verknüpfungsstelle 16.2 aus­ gegeben werden, in der die gesamte Korrektur durch den Re­ gelungs-Stellwert erfolgen müßte, was jedoch gewisse Zeit beansprucht und damit zu einer vorübergehenden unzufrieden­ stellenden Einstellung des Verbrennungsmotors führen würde.

Um eine Bedingung für die Entscheidung, wann zwangsgelernt werden soll, bereitzustellen, bildet die Lern/Zwangslern- Einrichtung 19 in einem Schritt s4 die Summe S der Zähler­ stände aller Lernzähler im Lernzählerfeld 20. Sie untersucht dann (Schritt s5), ob diese Summe einem unteren Grenzstand GSU gleich ist. Im Bild von Fig. 2B ist die Summe S aller Zählerstände gerade 120. Es sei angenommen, daß diese Zahl als unterer Grenzstand GSU vorgegeben ist. Dann ist die in Schritt s5 abgefragte Bedingung erfüllt, weswegen die Lern/ Zwangslern-Einrichtung 19 in einem Schritt s6 einen Zwangs­ lernvorgang für alle Speicherstellen ausführt, für die der Stand des zugeordneten Lernzählers Null ist. Gemäß Fig. 2B ist diese Bedingung für die dritte Speicherstelle erfüllt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird beim Zwangslernvorgang der in der dritten Speicherstelle abzuspeichernde Lernwert durch das arithmetische Mittel aus den Lernwerten der beiden be­ nachbarten Speicherstellen gebildet. Müßte der Wert in der ersten Speicherstelle zwangsgelernt werden, würde er einfach durch den Wert in der zweiten Speicherstelle ersetzt werden, während der letzte Wert durch den vorletzten ersetzt würde, falls für den letzten Wert ein Zwangslernen erfolgen müßte. Hierbei ist jeweils vorausgesetzt, daß der Zählerstand des Lernzählers für eine Speicherstelle, deren Lernwert zur Kor­ rektur herangezogen wird, ungleich Null ist. Ist diese Be­ dingung nicht erfüllt, wird so weit fortgeschritten, bis ein Lernzähler mit einem Stand größer Null angetroffen wird. Durch eine lineare Interpolation werden dann die Lernwerte für die verschiedenen benachbarten Speicherstellen gebildet, für die die zugehörigen Lernzähler alle den Stand Null zei­ gen.

Da nicht nur bei einem normalen Lernvorgang, sondern auch bei einem Zwangslernvorgang der jeweils zugehörige Lernzähler inkrementiert wird, wäre für die betreffende Speicher­ stelle nach einem einmaligen Zwangslernen kein weiteres Zwangslernen mehr möglich, selbst wenn der zugehörige Be­ triebsbereich nur äußerst selten angefahren wird. Dies könn­ te dadurch umgangen werden, daß der Lernzähler bei einem Zwangslernvorgang nicht inkrementiert wird. Dann würde aber häufiger als eigentlich erwünscht zwangsgelernt werden, ins­ besondere dann, wenn die Zwangslernbedingung so gewählt wird, daß sie nach einem völligen Neustart des Systems rela­ tiv bald erreicht wird. Ein solcher Neustart ist z. B. dann erforderlich, wenn nach einem Abtrennen der Spannungsversor­ gung alle Lernwerte auf einen Initialisierwert eingestellt sind. Es ist dann erwünscht, schon nach relativ kurzzeitigem Lernen in häufig angefahrenen Wertebereichen einen Zwangs­ lernvorgang für weniger häufig angefahrene Bereiche vorzu­ nehmen. Es soll also bei bestimmten Umständen relativ bald zwangsgelernt werden, bei normalen Umständen jedoch nur relativ selten.

Um die eben genannten Bedingung zu erfüllen, überprüft die Nullstelleinrichtung 21 in einem Schritt s7, ob die Summe S einen oberen Grenzstand GSO erreicht hat. Beim Ausführungs­ beispiel ist dies der Wert 600. Ist dieser Wert erreicht, setzt die Nullstelleinrichtung 21 in einem Schritt s8 alle Lernzähler auf Null. Dies ist durch Fig. 4B veranschaulicht. Es kann dann wieder ein Zwangslernen in solchen Bereichen stattfinden, für die sich in Schritt s5 herausstellt, daß sie erneut über längere Zeit gar nicht angefahren wurden.

Ergibt sich in Schritt s7, daß der obere Grenzstand GSO noch nicht erreicht ist, wird ein Endeschritt SE erreicht, in dem eine Ende-Bedingung abgefragt wird. Ist diese erfüllt, wird das Verfahren beendet, andernfalls wird der Ablauf ab Schritt s1 erneut vollzogen.

Die Bedingungsschritte s2, s5 und s7, in denen eine erste, zweite bzw. dritte Bedingung abgefragt werden, können in vielfältiger Weise variiert werden. So kann z. B. in Schritt s5 abgefragt werden, ob ein neuer Betriebszyklus beginnt (Start des Verbrennungsmotors 10 bei einer Motortemperatur unterhalb 50°C) oder ob ein Betriebszyklus beendet wird (Mo­ tortemperatur fällt unter 50°). Letzteres wird man vor allem dann überprüfen, wenn sehr rechenaufwendige Lernvorgänge ab­ gearbeitet werden. In Schritt 57 kann überprüft werden, ob seit dem letzten Rückstellen eine vorgegebene Betriebsdauer der Regelstrecke, hier des Verbrennungsmotors 10, verstri­ chen ist, ob der Zählerstand eines vorgegebenen Lernzählers einen Schwellenstand überschreitet oder ob der jeweilige Stand einer vorgegebenen Auswahl von Lernzählern jeweils einen vorgegebenen Schwellenstand überschreitet. Weiterhin ist es möglich, in den Schritten s5 und s7 jeweils dieselbe Bedingung abzufragen, so daß bei Erfülltsein dieser Bedin­ gung zunächst Schritt s6 und unmittelbar daran anschließend Schritt s8 ausgeführt wird. Das System und Verfahren gemäß Fig. 1 kann dadurch äußerst flexibel gehandhabt werden. In allen Fällen besteht jedoch die Möglichkeit, einen Zwangs­ lernvorgang immer wieder auszuführen.

Der Stand eines Lernzählers, bei dem ein Zwangslernen er­ folgt, muß nicht unbedingt Null sein. Es kann auch ein höhe­ rer Wert sein, z. B. der Wert 3. Wenn die Zähler rückge­ stellt werden, müssen sie mindestens auf diesen unteren Grenzstand gesetzt werden. Zum Beispiel kann bei einem unte­ ren Grenzstand vom Wert 3 auf den Wert 2 rückgestellt wer­ den. Es kann dann zunächst zweimal kurzfristiger hinterein­ ander zwangsgelernt werden, wobei allerdings eine andere Ab­ frage als die von Schritt s5 erforderlich ist, z. B. die be­ reits genannte dahingehend, ob ein neuer Betriebszyklus vor­ liegt. Bei völligem Neustart des Systems stehen die Zähler auf Null, so daß anfangs noch öfter relativ kurz aufeinan­ derfolgend zwangsgelernt werden kann, bis nämlich alle Lern­ zähler mindestens den unteren Grenzstand erreicht haben und erst wieder bei Erfülltsein der Bedingung in Schritt s7 rückgesetzt werden, vorausgesetzt, daß diese erheblich sel­ tener erfüllt ist als die Bedingung von Schritt s5.

Bei einem Verbrennungsmotor ist es immer von Vorteil, die zweite und die dritte Bedingung so zu wählen, daß die dritte höchstens gleich oft erfüllt ist wie die zweite, noch besser aber nur deutlich seltener erfüllt ist. Bei anderen Systemen kann dieser Bedingungszusammenhang auch genau umgekehrt sein.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde davon aus­ gegangen, daß bei Eintritt der dritten Bedingung alle Lern­ zähler auf den Anfangsstand rückgestellt werden. Es kann je­ doch auch so vorgegangen werden, daß nur diejenigen Lernzäh­ ler auf den Anfangsstand, z. B. den Wert Null rückgestellt werden, deren Zählwert anzeigt, daß im zugehörigen Betriebs­ bereich nicht allzu oft gelernt wurde, d. h. bei denen der Zählerstand unter einem vorgegebenen Zählwert bleibt. Da­ durch werden diejenigen Speicherstellen, die einen sehr gut adaptierten Wert enthalten, nicht der Gefahr eines Zwangs­ lernvorgangs unterworfen, welche Gefahr dann entsteht, wenn zufälligerweise über längere Zeit ein Betriebszustand nicht erreicht wird, in dem die Regelstrecke normalerweise sehr häufig betrieben wird. Zum Beispiel wird bei einem Verbren­ nungsmotor der eigentlich häufig erreichte Betriebsbereich des Leerlaufs bei lange dauernder Autobahnfahrt über lange Zeit nicht erreicht.

Durch das Rückstellen der Lernzähler ermöglichen es das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren bei einfacher Funktion, einen Zwangslernvorgang in bestimmten Speicherstellen immer wieder auszuführen. Durch Variieren der zweiten und der dritten Bedingung ist die Funktion sehr fein auf die Betriebseigenschaften einer jeweiligen Regel­ strecke anpaßbar.

Claims (11)

1. Digitales adaptives Regelungssystem, das jeweils bei Eintritt einer ersten Bedingung einen Lernwert berechnet und speichert, mit

• - einem Lernwertspeicher (17), der die Lernwerte in Spei­ cherstellen speichert, die über Wertebereiche mindestens einer Betriebsgröße adressierbar sind;
• - einem Lernzählerfeld (20) mit einem Lernzähler pro Spei­ cherstelle des Lernwertspeichers, wobei jeder Lernzähler dann inkrementiert wird, wenn in die zugeordnete Speicher­ stelle ein neuer Lernwert eingeschrieben wird; und
• - einer Zwangslerneinrichtung (19), die den Lernwert in einer Speicherstelle durch einen mit Hilfe der Lernwerte an­ derer Speicherstellen bestimmten Wert ersetzt, wenn bei Ein­ tritt einer zweiten Bedingung der Stand des zugeordneten Lernzählers höchstens einen unteren Grenzstand erreicht und dadurch zeigt, daß für den dieser Speicherstelle zugeordne­ ten Wertebereich von Betriebsgrößen kaum gelernt wurde; gekennzeichnet durch
• - eine Rückstelleinrichtung (21), die bei Eintritt einer zyklisch auftretenden dritten Bedingung zumindest diejenigen Lernzähler, deren Zählstand unter einem vorgegebenen Wert bleibt, auf einen Anfangsstand rückstellt, der höchstens dem unteren Grenzstand entspricht.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (21) so ausgebildet ist, daß sie als dritte Bedingung überprüft, ob der Beginn eines Betriebszyk­ lus einer in Betriebszyklen betriebenen Regelstrecke vor­ liegt.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (21) so ausgebildet ist, daß sie als dritte Bedingung überprüft, ob seit dem letzten Rückstellen eine vorgegebene Betriebsdauer der Regelstrecke verstrichen ist.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (21) so ausgebildet ist, daß sie als dritte Bedingung überprüft, ob die Summe aller Lernzähler­ stände einen oberen Grenzstand erreicht hat.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (21) so ausgebildet ist, daß sie als dritte Bedingung überprüft, ob einer der Zählerstände einen Schwellenstand mindestens erreicht hat.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (21) so ausgebildet ist, daß sie als dritte Bedingung überprüft, ob der jeweilige Stand einer vorgegebenen Auswahl von Lernzählern jeweils einen vorgege­ benen Schwellenstand mindestens erreicht hat.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zwangslerneinrichtung (19) so ausge­ bildet ist, daß sie als zweite Bedingung dieselbe Bedingung verwendet, die die Rückstelleinrichtung (21) als dritte Be­ dingung nutzt.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zwangslerneinrichtung (19) so ausge­ bildet ist, daß sie als zweite Bedingung den Beginn eines Betriebszyklus nutzt.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zwangslerneinrichtung (19) so ausge­ bildet ist, daß sie als zweite Bedingung überprüft, ob die Summe aller Zählerstände einen oberen Grenzstand erreicht hat.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nullstelleinrichtung (21) so ausgebil­ det ist, daß sie als Anfangsstand den Wert Null verwendet.

11. Digitales adaptives Regelungsverfahren, bei dem jeweils bei Eintritt einer ersten Bedingung ein Lernwert berechnet und gespeichert wird; und bei dem folgende Schritte ausge­ führt werden:

• - Speichern der Lernwerte in Speicherstellen, die über Wer­ tebereiche mindestens einer Betriebsgröße adressierbar sind;
• - Inkrementieren eines Lernzählers pro Speicherstelle dann, wenn in die zugeordnete Speicherstelle ein neuer Lernwert eingeschrieben wird; und
• - zwangsweises Ersetzen des Lernwertes in einer Speicher­ stelle durch einen mit Hilfe der Lernwerte anderer Speicher­ stellen bestimmten Wert, wenn bei Eintritt einer zweiten Be­ dingung der Stand des zugeordneten Lernzählers höchstens einen unteren Grenzstand erreicht und dadurch zeigt, daß für den dieser Speicherstelle zugeordneten Wertebereich von Be­ triebsgrößen kaum gelernt wurde; gekennzeichnet durch
• - Rückstellen zumindest aller Lernzähler, deren Zählerstand bei Eintritt einer zyklisch auftretenden dritten Bedingung unter einem vorgegebenen Wert bleibt, auf einen Anfangs­ stand, der höchstens dem unteren Grenzstand entspricht.