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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung einer Charakteristik
eines Steuerungsparameters in einem Steuerungsmodul für eine gewöhnliche
Steuerung, um ein Ausgangssignal in Bezug auf einen Betriebsbetrag
eines Steuerungsobjektes entsprechend einer bestimmten Eingangsinformation, die
eine Optimierungstechnik durch Heuristik verwendet, zu bestimmen.
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Herkömmlich wird,
wenn ein Optimierungswert für
das Kennzeichen des Modules zum Steuern eines zu steuernden Subjektes
(nämlich
ein Parameterwert zum Bestimmen des Eingabe- Ausgabeverhältnisses
des Steuerungsmodules), das bestimmt werden soll, zuerst der Nutzer
eines Produktes, das ein Steuerungsobjekt sein soll, vorgegeben,
und der Wert wird bestimmt, um sich auf den Vorzug des Nutzers,
die Fachkenntnis, den Charakter, und die Nutzungsbedingungen durch
Versuche in dem Zustand des Technikentwurts oder des Vor- Versand-
Festlegungszustandes anzugleichen.
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Wie
sich jedoch die Anzahl der Steuerungsgegenstände erhöht hat und die Steuerungsinhalte
in den letzten Jahren hoch entwickelt wurden, ist es schwierig den
Optimalwert durch Versuche zu bestimmen und die Steuerungs- Modulcharakteristik
zu optimieren und die Steuerung erfordert viel Zeit.
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Es
gibt ein weiteres Problem. Während
in dem herkömmlichen
Steuerungsverfahren, ein Nutzer eines Produktes, ein Steuerungssubjekt,
in dem Entwurfs- oder Vorversandzustand angenommen wird, und das
Steuerungsmodul optimiert wird, um sich auf die Charakteristika
(Vorzüge,
Fertigkeit, Charakter und Gebrauchsbedingung) des angenommenen Nutzers
anzugleichen, da sich die Individualität und die Vorzüge von Person
zu Person breit ändern,
ist es unmöglich
ein bestimmtes Produkt zu schaffen, das eine Charakteristik hat,
die jeden Nutzer befriedigen.
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In
Anbetracht der oben beschriebenen Probleme beantragte dieser Anmeldet
in einer Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 9- 264604 ein Evolutionssteuerungsverfahren,
in dem eine Mehrzahl der Chromosomen erzeugt wird, die Steuerungsparameter
einer Steuerungsvorrichtung verwenden, die die Charakteristika des
Steuerungsobjektes beeinflussen, und die Chromosomen werden unter
Verwenden von genetischen Algorithmen entwickelt, während sich
die Chromosomen auf der Grundlage der Eingebung eines Nutzers abschirmen.
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Bei
dem zuvor vorgeschlagenen Steuerungsverfahren werden die erzeugten
Chromosomen verwendet, um tatsächlich
das Steuerungssubjekt zu betätigen,
und die Ergebnisse der Betätigung
mit den Chromosomen werden durch das physische Gefühl des Nutzers
bewertet, um unerwünschte
Chromosomen zu eliminieren. Demzufolge hat das Verfahren einen Vorteil
dadurch, dass die erhaltene Charakteristik zu dem Nutzer passt.
Es gibt jedoch z. B. ein Problem, wenn die mit den Chromosomen erhaltenen
Charakteristika auf ein Fahrzeug angewandt werden, werden nicht
sichtbare Charakteristika, z. B. die Beschleunigung, insbesondere
ihre subtile Veränderung,
kaum durch das physische Gefühl
direkt bewertet. Um dieses Problem zu lösen hat der Anmelder in der
vorerwähnten
Patentanmeldung ein Verfahren vorgeschlagen, um die Evolution durch das
Gefühl
zu ergänzen:
Die Beziehung wird zwischen den quadratischen Figuren und den Charakteristika
der Steuerungssubjekte festgelegt, und die Figuren werden für die jeweiligen
Chromsomen angezeigt.
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Jedoch
bei dem oben beschriebenen Verfahren, in dem die einfachen quadratischen
Figuren auf die Charakteristika der Steuerungssubjekte bezogen sind
und angezeigt werden, kann der Nutzer nicht direkt die Beziehung
zwischen den Figuren und den Steuerungssubjektcharakteristika fühlen, sondern muss
nach einer Bedienungsanleitung oder dergleichen schauen, um die
Beziehung zwischen den Figuren und dem Steuerungssubjektcharakteristika
zu verstehen, was eine erhöhte
Belastung auf den Nutzer darstellt. Da der Nutzer nicht direkt die
Beziehung zwischen den Figuren und den Steuerungssubjektcharakteristika
fühlen
kann, ergibt sich ein weiteres Problem: Es ist sehr wahrscheinlich,
dass der Nutzer einen Fehler beim Ausführen einer Evolution im Verlauf
des Optimierungsverfahrens macht. Wenn der Nutzer einen Fehler beim
Ausführen
einer Evolution im Verlauf des Optimierungsverfahrens macht, kann
die Richtung der Optimierung von der Richtung, die der Nutzer wünscht, abweichen.
Da überdies
viele der Charakteristika der zu optimierenden Steuerungssubjekte
allmählich
verändert
werden müssen, so
dass die Charakteristika sich nicht plötzlich im Verlauf des Gebrauchs ändern, wird
es für
den Nutzer wahrscheinlich zu spät
sein, um die Abweichung der Optimie rungsrichtung wahrzunehmen. Als
ein Ergebnis ergibt sich das Problem, dass sehr viel Zeit für die Optimierung
benötigt
wird.
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Die
US- A- 5 465 204 beschreibt ein heuristisches Steuerungssystem für den Gebrauch
mit einem Rechner- gestützten
Entwurf von Schaltkreisstrukturen. Das heuristische Steuerungssystem
weist ein neurales Netzwerk auf, das ein regelbasiertes System steuert.
Das regelbasierte System enthält eine
Mehrzahl von Optimierungsregeln und, wenn ein Abschnitt des Schaltkreises
eine Regel trifft, wird die Regel aktiviert und die Schaltkreisstruktur
berichtigt sich dementsprechend. Das neurale Netzwerk wird betätigt, um
den Gebrauch von Optimierungsmustern für einen besonderen Schaltkreistyp
zu erlernen. Für
diesen Zweck weist das heuristische Steuerungssystem außerdem ein
Trainingsmuster- Erzeugungssystem auf, das das neurale Netzwerk auf
der Grundlage von Ausgangssignalen des regelbasierten Systems trainiert.
Nach dem Anwenden einer besonderen Regel für das Modifizieren eines Schaltkreises,
schätzt
das regelbasierte System ab und bewertet eine Größe eines Schaltkreises. Auf
der Grundlage des Bewertungsergebnisses werden neuer Trainingsmuster
erzeugt, die einen dementsprechend erhöhten oder verminderten Gewichtungsfaktor
für eine
besondere Regel haben.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Gesamtoptimierung
einer Charakteristik und eine Vorrichtung dafür zu schaffen, die es für den Nutzer
möglich
macht, die Charakteristika während
des Optimierungsverfahrens direkt zu fühlen und zu verstehen und die
Evolutionsfehler während des
Optimierungsverfahrens zu minimieren.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung sind in weiteren abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Bezug auf mehrere Ausführungsbeispiele
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
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1 eine allgemeine Zeichnung
ist, die eine Beziehung zwischen der Steuerungsvorrichtung 10,
die eine Vorrichtung zur Gesamtoptimierung einer Charakteristik
bildet, und einem Motor 1 zeigt;
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2 ein allgemeines Blockdiagramm
der Steuerungsvorrichtung 10 ist;
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3 ein allgemeines Blockdiagramm
eines elektronischen Drosselsteuerungsmoduls ist;
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4 Beispieldiagramme von
mehreren statischen Charakteristika der Drossel zeigt;
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5 Beispieldiagramme von
mehreren dynamischen Charakteristika der Drossel zeigt;
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6 ein Kodierungsbeispiel
eines Steuerungsparameters in dem elektronischen Drosselsteuerungsmodul
zeigt;
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7 ein allgemeines Blockdiagramm
eines Kraftstoffeinspritzungs- Vorrichtungsteuerungsmoduls ist;
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8(a): eine allgemeine Zeichnung
eines neuralen Netzwerkes, das ein Kraftstoffeinspritzungsbetrag-
Kompensationsmodul bildet, und (b): ein Kodierungsbeispiel eines
Steuerungsparameter in dem Kraftstoffeinspritzungs- Steuerungsmodul zeigt;
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9 ein Ablaufdiagramm des
Optimierungsverfahrens für
die gesamte Steuerungsvorrichtung 10 ist:
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10 ein Beispiel des Divisionsverfahrens in
dem Fall zeigt, dass individuelle Gegenstände durch Zeitdivision bewertet
werden;
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11 eine allgemeine Zeichnung
einer Charakteristik- Anzeigevorrichtung ist;
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12 konkrete Beispiele von
zugehörigen statischen
Charakteristika bei Fischbildern zeigt;
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13 einen Bildplan zeigt,
in dem die Fischbilder den statischen Charakteristika (SP1 und SP2)
zugehörig
und über
einen zweidimensionalen Raum verteilt sind;
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14 einen Bildplan zeigt,
in dem die dynamischen Charakteristika (DR- AG) zu den Fischbildern
zugehörig
sind;
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die 15(a) bis 15(c) ein Verfahrensbeispiel des Anzeigens
der Charakteristika mit der Charakteristika- Anzeigevorrichtung
zeigen;
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16 ein allgemeines Ablaufdiagramm
eines Evolutions- Berechnungsmoduls ist, das einen genetischen Algorithmus
für die
Evolutionsberechnung verwendet; und
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17 ein allgemeines Blockdiagramm
der Charakteristika- Anzeigevorrichtung und der Steuerungsvorrichtung
zum Optimieren der Charakteristika irgendwelcher Steuerungssubjekte
sind.
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Die
Verfahren zur Gesamtoptimierung und die Vorrichtungen als Ausführungsbeispiele
werden nachstehend in Bezug auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
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Die 1 bis 16 zeigen Ausführungsbeispiele, in denen die
Vorrichtung zur Gesamtoptimierung der Erfindung auf die Steuerung
eines Motorfahrzeuges angewandt wird.
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1 ist eine allgemeine Zeichnung,
die die Beziehung zwischen einer Steuerungsvorrichtung 10,
die die Vorrichtung zur Gesamtoptimierung einer Charakteristik bildet,
und einem Motor 1 zeigt.
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Die
Steuerungsvorrichtung 10 ist gebildet, um die Leistung
der Kraftstoffverbrauchsrate, während
eine bevorzugte Antriebsleistung gesichert wird, zu verbessern.
Nebenbei bemerkt, der Ausdruck „Antriebsleistung" in dieser Beschreibung
bedeutet die Schnelligkeit der Veränderung in dem Motorausgangssignal
in Abhängigkeit
von der Drosselbetätigung.
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Wie
in der Fig. gezeigt, empfängt
die Steuerungsvorrichtung 10 Eingangsinformationen, z.
B. die Motordrehzahl, das Einlassvakuum, den Beschleunigerbetätigungsbetrag,
den Atmosphärendruck,
die Einlasslufttemperatur und die Kühlwassertemperatur, und führt auf
der Grundlage der Eingangsinformationen die Optimierungssteuerung
beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung und des elektronischen
Drosselventils aus. Somit wird eine optimale Steuerung für den Kraftstoffeinspritzmenge
und die Einlassluftmenge ausgeführt,
um der Antriebsleistung und der Kraftstoffverbrauchsrate gleichzeitig
zu genügen.
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2 ist ein allgemeines Blockdiagramm der
Steuerungsvorrichtung 10.
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Wie
in der Fig. gezeigt, weist die Steuerungsvorrichtung 10 einen
elektronischen Drosselventilabschnitt, einen Kraftstoffeinspritzungsvorrichtungs- Steuerungsabschnitt
und eine Charakteristika- Anzeigevorrichtung auf.
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Der
elektronische Drosselventilabschnitt hat ein elektronisches Drosselsteuerungsmodul
zum bestimmen der Öffnung
des elektronischen Drosselventils auf der Grundlage von bestimmten
Eingabeinformationen und einen Optimierungsprozessabschnitt zum
Optimieren der Steuerungsparameter des elektronischen Drosselsteuerungsmoduls.
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Der
Kraftstoffeinspritzungsvorrichtungs- Steuerungsabschnitt hat ein
Kraftstoffeinspritzungs- Steuermodul zum Bestimmen einer Kraftstoffeinspritzungs-
Grundmenge auf der Grundlage von bestimmten Eingabeinformationen
(externe Informationen in der 2),
ein Kraftstoffeinspritzungsmengen- Kompensationsmodul zum bestimmen
einer Kompensationsrate für
die Kraftstoffeinspritzungs- Grundmenge und einen Bewertungsabschnitt
zum Bewerten des Optimierungsprozessabschnittes.
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Das
elektronische Drosselsteuerungsmodul bestimmt, wie in der 3 gezeigt, die Öffnung des elektronischen
Drosselventils auf der Grundlage des Beschleunigerbetätigungsbetrages
durch den Nutzer. Hier in dieser Beschreibung enthält die Bezeichnung „Beschleunigerbetätigungsbetrag" die Information über den
tatsächlichen „Beschleunigerwinkel" und „den Veränderungsbetrag
in der Beschleunigung".
Eine kurze Erläuterung über die
Merkmale der elektronischen Drossel wird hier vorgenommen. Die elektronische
Drossel hat zwei Merkmale; statische und dynamische. Die früheren stammen
von der Beziehung zwischen dem Beschleunigungswinkel und dem elektronischen
Drosselventil, und bewirken das stabile Laufmerkmal eines Fahrzeuges.
Die Diagramme in der 4 zeigen
Beispiele von statischen Merkmalen der Drossel. Wie aus den Diagrammen gesehen,
sind verschiedene Einstellungen möglich, um verschiedene Arten
der Drosselöffnungsgrade bei
demselben Beschleunigungswinkel zu erhalten; eine Art der schnellen
Beschleunigung mit kleiner Öffnung,
in der sich die Drosselventilöffnung
schnell ändert,
wenn der Beschleunigerwinkel klein ist, und allmählich den weit- offenen Zustand
erreicht, wenn sich der Beschleunigerwinkel erhöht, eine Art der schnellen
Beschleunigung mit großer Öffnung,
in der sich die Drosselventilöffnung
allmählich ändert, wenn der
Beschleunigerwinkel klein ist, und schnell den weit- offenen Zustand
erreicht, wenn sich der Beschleunigerwinkel erhöht, und eine Proportionalart,
in der die Drosselöffnung
zu dem Beschleunigerwinkel proportional ist. Die statischen Merkmale
können
von irgendeiner Art sein, soweit sich die Drosselöffnung unverändert erhöht oder
verbleibt, wenn sich der Beschleunigerwinkel erhöht. Demzufolge können verschiedene
Funktionen erhalten werden. Nebenbei bemerkt, die Optimierung der
statischen Merkmale in diesem Ausführungsbeispiel wird durch Optimieren der
Drosselventilöffnungsrate
SP1 für
den Drosselöffnungsbereich
von 0 bis 20 % ausgeführt,
und die Drosselöffnungsrate
Sp2 für
den Drosselöffnungsbereich
von 20 bis 100 %.
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Das
letztere oder dynamische Merkmal der elektronischen Drossel stammt
von der Veränderungsgeschwindigkeit
des Drosselventiles im Verhältnis
zu der Veränderungsgeschwindigkeit
des Beschleunigers, und bewirkt die Übergangsmerkmale des Fahrzeuges.
Im konkreten Hinblick, dieses Merkmal kann gebildet werden, um die
Veränderungsgeschwindigkeit
des Drosselventiles im Verhältnis
zu der Veränderungsgeschwindigkeit
des Beschleunigers durch Kombinieren der primären Verzögerung und der unvollkommenen
Differenzials zu verändern. Durch
Kombinieren der primären
Verzögerung
und des unvollkommenen Differenzials auf diese Weise, werden verschiedene
Arten von dynamischen Merkmalen erhalten, wie in der 5 gezeigt; ein langsamer
Wirkungstyp, in dem die Drossel relativ langsam zu der Wirkung der
Beschleunigerbetätigung öffnet, ein
schneller Wirkungstyp, in dem sich die Drossel schnell zu der Wirkung
der Beschleunigerbetätigung bewegt
und öffnet,
obwohl er durch einige Spitzen begleitet wird, ein Zwischentyp der
zwei etc. Nebenbei bemerkt, die Optimierung der dynamischen Merkmale
wird in diesem Ausführungsbeispiel
durch Optimieren der Primärverzögerungs-Zeitkonstanten DR und
des Beschleunigungs- Kompensationskoeffizienten AG ausgeführt.
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Der
Optimierungsberechnungsabschnitt des elektronischen Drosselsteuerungsabschnittes
verwendet z. B. für
die Evolutionstypberechnung das Verfahren für die Optimierung, in dem die
Steuerparameter (Drosselventilöffnungsraten
SP1 und SP2, die Primärzeitkonstante
DR und der Beschleunigungs- Kompensationskoeffizient AG) in dem
elektronischen Drosselsteuerungsmodul als individuelle Gegenstände kodiert
sind, wie in der 6 gezeigt, und
diese Parameter werden unter Verwendung des Evolutionstyp- Berechnungsverfahrens
optimiert. Die Bewertung der Steuerparameterwerte während des Optimierungsverfahrens
wird angeordnet, um auf der Grundlage der Antriebsleistung vorgenommen
zu werden, die als ein Ergebnis der tatsächlichen Betriebs der elektronischen
Drossel erhalten wird, das die jeweiligen Parameter und die durch
den Nutzer tatsächlich
gefühlten,
während
des Bezugs auf eine Merkmals- Anzeigevorrichtung, verwendet, was
später
beschieben wird. Als ein Ergebnis werden die Steuerparameter in
dem elektronischen Drosselsteuerungsmodul entsprechend der Bewertung
durch den Nutzer optimiert, und das optimale elektronische Drosselmerkmal
(Antriebsleistung), die zu der Bewertung durch den Nutzer passt,
wird erhalten.
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Die
Bewertung wird in dem Optimierungsverfahren durch den Nutzer, wie
oben beschrieben, bezogen auf diese Beschreibung, als der interaktive
Bewertungstyp vorgenommen.
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Während die
Optimierung in diesem Ausführungsbeispiel
kollektiv zu der Kombination der statischen und dynamischen Merkmale
als ein gesamtes, einzelnes Objekt vorgenommen wird, können andere Verfahren
in Betracht gezogen werden, wie nachstehend spezifiziert ist:
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- 1. Das statische Merkmal ist durch den Bediener vorhanden,
und nut das dynamische Merkmal wird optimiert.
- 2. Die statischen und die dynamischen Merkmale werden voneinander
unabhängig
getrennt optimiert.
- 3. Das statische Merkmal wird zuerst optimiert und fixiert,
und dann wird das dynamische Merkmal optimiert.
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Das
Kraftstoffeinspritzungsvorrichtungs- Steuermodul hat z. B., wie
in der 4 gezeigt, ein fortschrittliches
Model eines Motors durch den Gebrauch einer Vorwärtskopplungs-Steuerlogik, verbunden
mit einer Lernfunktion, modelliert und einen Kraftstoffeinspritzungsmengen-
Bestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Basiskraftstoff- Einspritzmenge
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf der Grundlage des Ausgangssignals
des fortschrittlichen Modells und des Ziel- Luft-zu- Kraftstoffverhältnis.
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Das
Ziel- Luft-zu- Kraftstoffverhältnis
wird in dem Ziel- Luft-zu- Kraftstoffverhältnis- Berechnungsabschnitt
entsprechend der Motordrehzahl und der Drosselöffnung berechnet.
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Das
Kraftstoffeinspritzmengen- Kompensationsmodul weist, wie in der 8(a) gezeigt, ein neurales
Netzwerk auf, das eine Motordrehzahl als Eingabesignal empfängt und
eine Kompensationsrate ausgibt. Die hier erhaltene Kompensationsrate
wird mit dem Basiskraftstoff- Einspritzbetrag, ausgegeben von dem
Kraftstoffeinspritzungsvorrichtungs- Steuermodul multipliziert, um einen
abschließenden
Kraftstoffeinspritzmenge zu erzeugen.
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Der
Optimierungsprozessabschnitt in dem Kraftstoffmengen- Steuerungsabschnitt
verwendet z. B. das Evolutionsberechnungsverfahren für die Optimierung,
in dem die Kuppelkoeffizienten (Steuerungsparameter) des neuralen
Netzwerkes, die das Kraftstoffeinspritzungsmengen- Kompensationsmodul
bilden, kodiert werden, um individuelle Gegenstände zu bilden, wie in der 8(b) gezeigt, und die Kuppelkoeffizienten
werden durch den Gebrauch des Evolutionsberechnungsverfahrens optimiert.
Die Bewertung der Steuerparameter während des Optimierungsverfahrens
wird mit einem Bewertungsabschnitt vorgenommen, zu dem eine Ziel-
Kraftstoffverbrauchsrate festgelegt wird. Als ein Ergebnis wird
der Kuppelkoeffizient (Steuerparameter) des Kraftstoffeinspritzmengen-Kompensationsmoduls
automatisch in die Richtung zu der Ziel- Verbrauchsrate optimiert und
die optimale Kraftstoffverbrauchsratencharakteristik wird erhalten.
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Die
Bewertung in der oben beschriebenen, optimalen Berechnung, in der
die Bewertung mit dem vorbestimmten Bewertungsabschnitt vorgenommen wird
und die Optimierung automatisch vorgenommen wird, wird in dieser
Beschreibung eine autonome Bewertung genannt.
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Als
nächstes
werden die Optimierungsverfahren in der elektronischen Drosselsteuerung
und den Kraftstoffeinspritzvorrichtungs- Steuerungsabschnitten beschrieben.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm
des Optimierungsverfahrens in der gesamten Steuerungsvorrichtung 10.
Wie oben beschrieben, wenn das Optimierungsverfahren ausgeführt wird,
verwendet die Steuerungsvorrichtung 10 die interaktive
Bewertung für
die elektronische Drosselsteuerung und verwendet die autonome Bewertung
für den
Kraftstoffeinspritzungsvorrichtung- Steuerungsabschnitt. Da den unterschiedlichen
Bewertungsverfahren unterschiedliche Optimierungsverfahren folgen,
werden die folgenden Erläuterungen
für die
interaktiven oder autonomen Bewertungsverfahren getrennt vorgenommen.
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a. Optimierungsverfahren
im Kraftstoffeinspritzungs- Steuerungsabschnitt (Autonome Bewertung).
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Zuerst
werden, wie in der 9 gezeigt,
die Anfangswerte der Steuerungsparameter (für das Kraftstoffeinspritzmengen-
Kompensationsmodul, die Kupplungskoeffizienten des neuralen Netzwerkes,
die die Module bilden) um von den Steuerungsmodulen als die Optimierungssubjekte
in den jeweiligen Steuerungsabschnitten optimiert zu werden, per Zufall
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bestimmt, um die erste Generation
einer Mehrzahl von Anfangsgegenständen (Schritt 2 – 1) zu
erzeugen. Und die Berechnung der Kraftstoffverbrauchsrate wird für die gesamte
erste Generation der individuellen Gegenstände ausgeführt (Schritt 2 – 2). Um
hier eine kurze Erläuterung über die
Berechnung der Kraftstoffverbrauchsrate für das Kraftstoffeinspritzungs-
Steuerungs- Evolutionsmodul zu geben, eine Mehrzahl von individuellen
Gegenständen
wird gleichzeitig parallel durch Zeitdivision in einer simulierten
Weise betätigt,
und die gesamten Evolutionswerte während dieses Zeitraumes werden
verglichen. In konkreten Hinsicht wird z. B., wie in 10 gezeigt, jeder der zehn
individuellen Gegenstände für eine Minute
gesteuert.
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In
der Annahme, dass zehn Steuerungen in einem Zyklus sein sollen,
werden 20 Zyklen vorgenommen. Der gesamte über den Evolutionszeitraum zurückgelegte
Abstand wird durch die verbrauchte Kraftstoffmenge dividiert, um
die Kraftstoffverbrauchsrate, nämlich
den Bewertungswert zu bestimmen. Auf diese Weise werden die Einflüsse von
Unterschieden in den Getriebepositionen und Steigungswinkeln auf
alle individuellen Gegenstände gleich
verteilt und so wird jedes Objekt ohne irgendeine Verzerrung bewertet.
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Die
Kraftstoffverbrauchsrate (nämlich
der Bewertungswert) jedes individuellen Objektes, das durch das
Kraftstoffverbrauchsraten- Berechnungsverfahren (Schritt 2 – 2) erhalten
wurde, wird bewertet, wenn sie optimal ist (Schritt 2 – 3), und
die Bestimmung (2 – 4)
wird vorgenommen, ob die optimale Kraftstoffverbrauchsrate erhalten
worden ist. Wenn die optimale Kraftstoffverbrauchsrate erhalten
worden ist, wird das Optimierungsverfahren beendet. wenn nicht,
tritt das Verfahren in das Evolutionstyp- Berechnungsmodul (Schritt
2 – 59
ein, um die nächste
Generation von individuellen Gegenständen zu erzeugen.
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b. Das Optimierungsverfahren
in dem elektronischen Drosselsteuerungsabschnitt (Interaktive Bewertung)
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Wie
in der 9 gezeigt, werden
zuerst die Anfangswerte der Steuerungsparameter (in dem Fall des
elektronischen Drosselsteuerungsmoduls die statischen Charakteristika SP1
und SP2, die dynamischen Charakteristika DR und AG; in dem Fall
des Drehzahlveränderungsverhältnis- Kompensationsmoduls
die Kupplungsfaktoren des neuralen Netzwerkes, die das Modul bilden),
die von dem Steuerungsmodul in dem elektronischen Steuerungsabschnitt
optimiert werden sollen, per Zufall bestimmt, um eine erste Generation
mit einer Mehrzahl von anfänglich
individuellen Gegenständen
(Schritt 1 – 1)
zu erzeugen. Eine Gesamtcharakteristik, die durch die Kombination
der Drosselcharakteristika auf der Grundlage von Parametern von
jeweiligen individuellen Gegenständen
erhalten wird, wird in ein Fischbild umgewandelt, das einen gedanklich
vereinbaren Fisch simuliert, und das Fischbild als ergänzende Information
für die
Bewertung wird auf der Charakteristika- Anzeigevorrichtung angezeigt
(Schritt 1 – 2).
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Hierin
wird die Charakteristika- Anzeigevorrichtung beschrieben. 11 zeigt im Wesentlichen die
Charakteristika- Anzeigevorrichtung. Wie gezeigt, bildet die Charakteristika-
Anzeigevorrichtung eine Mann- Maschinen- Schnittstelle mit einer
Anzeige, um das Fischbild zu zeigen, und eine Bewertungs- Eingabeeinrichtung,
um durch den Nutzer betätigt
zu werden, so dass die gesamten Charakteristika, die aus der Kombination
der Drosselcharakteristika auf der Grundlage der jeweiligen individuellen
Gegenstände
in Verlauf des Evolutionsverfahrens erhalten werden, auf ein Ausdrucksobjekt
bezogen sind (konkret den „Fisch" in diesem Ausführungsbeispiel),
der einen durch den Nutzer zugehöriges
Objekt simuliert (konkret der „Fisch" in diesem Ausführungsbeispiel), und
das Fischbild als die ergänzende
Information für die
Bewertung wird auf der Anzeigevorrichtung angezeigt.
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Im
konkreten Ausdruck wird der Drosselcharakteristikvektor angenommen
als s = [SP1 SP2
DR AG]T und
die Gesamtcharakteristik wird durch die folgende lineare Umwandlung
erhalten
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Als
ein Ergebnis wird die Gesamtcharakteristik erhalten wie folgt: f = [SP1 SP2 DR – AG]T
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Da
die statischen Charakteristika SP1 und SP2 mit dem allgemeinen Gefühl des Fahrers
zu tun haben, wird die Kombination dieser Charakteristika SP1 und
SP2 vorgenommen, um der Art des Fisches zu entsprechen. Da die dynamische
Charakteristik DR – AG
mit der Wirkung zu tun hat, werden die Charakteristika SP1 und SP2
zu der Körperform
des Fisches vorgenommen. In konkreten Begriffen wird bezüglich der
statischen Charakteristik, wie in der 12 gezeigt,
wenn sowohl SP1, als auch SP2 groß ist, da das Drosselventil
mit einer kleinen Drosselöffnung
weit offen ist, in diesem Fall die Charakteristik vorgenommen, um
einem Raubfisch, z. B. einem Hai, zu entsprechen. Wenn sowohl SP1,
als auch SP2 klein ist, wird, da die Drosselventilöffnung, selbst
mit einer breiten Drosselöffnung,
sehr klein ist, die Charakteristik in diesem Fall vorgenommen, um einem
sich langsam bewegenden Fisch, z. B. einem Blasenfisch, zu entsprechen. 13 zeigt einen Bildplan,
auf dem der gesamte Raum, der SP1 und SP2 repräsentiert, ausgestaltet ist,
um einem Fischbild zu entsprechen. Bezüglich der dynamischen Charakteristik,
wie in der 14 gezeigt,
da die Wirkung schnell ist, wenn DR- AG klein ist, wird eine schmale Körperform
ausgebildet, um dem zu entsprechen, so dass die schnelle Bewegung
intuitiv verstanden wird. Wenn die Wirkung langsam ist, wenn DR-
AG groß ist,
wurde eine voluminöse
Körperform
gewählt,
um dem zu entsprechen, so dass die träge Bewegung intuitiv verstanden
wird.
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Hinsichtlich
des Weges des Anzeigens des Fischbildes auf der Anzeigevorrichtung
ist es möglich,
nur das Fischbild zu zeigen, das der Charakteristik entspricht,
die dem individuell erhaltenen Objekt, das für die Testfahrt verwendet wurde,
entspricht. Wie jedoch in der 15 gezeigt,
macht es das Zeigen von sowohl der individuellen Gegenstände (in
diesem Beispiel fünf
Gegenstände)
der gesamten einen Generation, als auch das individuelle Merkmal,
das für
die Testfahrt verwendet wurde, möglich, noch
deutlicher die Art und Weise der Umkehrung und den Evolutionsstrom
zu verstehen. In der 15 entspricht
das Fischbild, das auf der linken Seite in einer vertikalen Reihe
gezeigt ist, allen individuellen Gegenständen einer Generation, während das
einzelne große
Fischbild auf der rechten Seite dem individuellen Objekt entspricht,
das für
die Testfahrt verwendet wurde. Da der Vergleich mit anderen individuellen
Objekten leicht vorgenommen werden kann, ist es leicht zu verstehen,
den Vergleich als einen Maßstab
zu verwenden, um ein unerwünschtes
Objekt unmittelbar (nämlich
ohne eine Testfahrt zu machen) zu ändern, und das Evolutionslernen
kann schnell vorgenommen werden. Die 15(a) bis 15(c) zeigen ein Beispiel
des Evolutionsverfahrens aus seinem Anfangszustand bis zu dem Ende.
Aus diesen Figuren kann gesehen werden, dass es sehr viele Arten
von Fischen in dem Anfangszustand gibt, und die Evolution geht in
die Richtung zu der Cha rakteristik, die der Nutzer bevorzugt, wobei
sich die Arten der Fische vermindern, letztlich nur noch eine Art
mit einer Körperform
verschieden ist. Es ist auch möglich
in einem Speicher die Eltern- Individualobjekte zu speichern, die
im Verlauf der Evolution in jeder Generation ausgewählt wurden,
und falls gewünscht,
den Übergang
der Charakteristika von dem Anfangszustand zu dem momentanen Zustand, ähnlich einem Stammbaum
zu zeigen.
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Erneut
zurück
auf die 9, wird das
Optimierungsverfahren in dem elektronischen Drosselabschnitt beschrieben.
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Nach
dem Anzeigen des Fischbildes auf der Charakteristik- Anzeigevorrichtung
(Schritt 1 – 2)
wird eine Testfahrt vorgenommen, die eines der individuellen Objekte
in der ersten Generation verwendet (Schritt 1 – 3) verwendet, und der Nutzer
trägt einen Bewertungswert
für das
individuelle Objekt ein (Schritt 1 – 4). Da die Charakteristika,
die aus den jeweiligen individuellen Objekten im Verlauf des Evolutionsverfahrens,
wie oben beschrieben, erhalten werden, auf dem Bildschirm der Charakteristik-
Anzeigevorrichtung angezeigt werden, die das erste Fischbild verwendet,
das in Verbindung mit der Drosselcharakteristik, wie oben beschrieben,
ist, kann der Nutzer die Bewertungswerte der jeweiligen individuellen
Objekte durch eine Eingabeeinrichtung (in diesem Ausführungsbeispiel
durch Knöpfe
auf der Seite der Charakteristik- Anzeigevorrichtung ) auf der Grundlage der
Bewertungen eintragen, die während
der Testfahrt in Bezug auf das auf dem Bildschirm angezeigte Fischbild
fehlerhaft waren. In konkreter Hinsicht kann z. B. ein Bewertungswert
mit der Zeitlänge
des Drückens
eines Knopfes bestimmt werden. In diesem Fall kann der Bewertungswert
durch Multiplizieren des Kehrwertes der Knopfdruckzeit mit einer
bestimmten Konstante, oder durch die Verwendung von fuzzy- Regeln
bestimmt werden. Auf diese Weise ist es möglich den Bewertungswert mit
einem bestimmten Grad an Genauigkeit zu erhalten, selbst wenn es einige
Unklarheiten in den persönlichen
Bewertungen gibt. Es ist auch möglich,
dass das individuelle Objekt, das bewertet wird, zu einem nächsten Objekt zu
einem Zeitpunkt geschaltet wird, wenn der Knopf gedrückt ist
und über
einen bestimmten Zeitraum gedrückt
gehalten wird. Auf diese Weiose kann der Nutzer ein unerwünschtes
Objekt unmittelbar ändern, um
die Evolution schnell auszuführen.
Das Umschalten der individuellen Objekte wird nur vorgenommen, wenn
das Fahrzeug in Ruhe ist. Dies ist effektiv, um die Wirkung der
plötzlichen
Veränderungen
in der Drosselcharakteristik, während
das Fahrzeug läuft, zu
eliminieren.
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Auf
der Grundlage des durch den Nutzer eingegebenen Evolutionswertes
wird eine Bestimmung vorgenommen, ob eine bevorzugte Antriebsleistung oder
eine Beschleunigungsleistung erhalten worden ist (Schritt 1 – 5). Falls
die Bestimmung vorgenommen worden ist, dass eine bevorzugte Charakteristik erhalten
worden ist, wird die Evolution beendet, und falls nicht, wird eine
Bestimmung vorgenommen, ob alle Testläufe und Evolutionen für alle individuellen Objekte
einer Generation beendet sind (Schritt 1 – 6). Falls nicht, wird der
Parameter des Steuerungsmoduls mit einem Parameter eines weiteren
individuellen Objektes ersetzt (Schritt 1 – 7), und das Verfahren des
Testlaufes (Schritt 1 – 3)
und der Bewertungsschritt (Schritt 1 – 4) werden wiederholt. Falls
die Testläufe
und die Evolutionen für
alle individuellen Objekte beendet worden sind, geht das Verfahren
zu dem Evolutionsbewertungsmodul weiter (Schritt 1 – 8), die
nächste
Generationsgruppe von individuellen Objekten wird erzeugt und die
Testläufe
und Evolutionen, die die Parameter dieser individuellen Objekte verwenden,
werden vorgenommen.
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Die
oben genannten Verfahren werden wiederholt, bis eine bevorzugte
Antriebsleistung oder Beschleunigerleistung erhalten wird. Als ein
Ergebnis werden die Parameter des elektronischen Drosselsteuerungsmoduls
und das Geschwindigkeitsveränderungsverhältnis- Kompensationsratenmodul
optimiert.
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Hier
wird der Evolutionstyp des Berechnungsmoduls, das in oben beschriebenen
verschiedenen Optimierungsverfahren verwendet worden ist, mittels
eines Beispieles von genetischen Algorithmen kurz beschrieben.
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16 ist ein allgemeines Ablaufdiagramm des
Evolutionstyps des Berechnungsmoduls, das den genetischen Algorithmus
für das
genetische Berechnungsverfahren verwendet.
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In
diesem Modul wird, wenn keine bevorzugte Charakteristika nach dem
Beenden der Bewertung aller individueller Objekte einer Generation
erhalten worden ist, eine Gruppe von individuellen Objekten der
nächsten
Generation erzeugt.
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Als
Aufsteigen (Schritt 1) wird die lineare Umwandlung für den Anpassungsgrad
ausgeführt, so
dass das Maximalverhältnis
zu den durchschnittlichen Anpassungsgraden in der individuellen
Gruppe konstant ist.
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Als
Auswahl (Schritt 2) kann ein Roulette- Auswahlverfahren verwendet
werden, in dem eine bestimmte Auswahl entsprechend des Bewertungswertes
des Nutzers getroffen wird (Anpassungsgrad). Oder, es kann auch
ein Turnierauswahlverfahren verwendet werden, in dem ein Objekt,
das die beste Bewertung hat, aus n Stücken per Zufall aus ausgewählten individuellen
Objekten ausgewählt.
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Als
Kreuzung (Schritt 3) gibt es Verfahren, z. B. als eine Punktkreuzung,
zwei Punktkreuzung oder Normalverteilungskreuzung. Ein Fall kann
auftreten, in dem die Eltern einer ausgewählten Kreuzung dieselben individuellen
Objekte sind. Da solch ein Fall gelassen wird, wie er ist, geht
die Vielseitigkeit der Individuengruppen verloren. Demzufolge wird
in dem Fall, in dem die Eltern einer ausgewählten Kreuzung dieselben individuellen
Objekte sind, ein individuelles Objekt mit einem anderen individuellen
Objekt ersetzt, so dass solch ein fall soweit wie möglich vermieden
wird.
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Als
Mutation (Schritt 4) für
den Ort der Gene der individuellen Objekte werden die Werte mit
einer bestimmten Wahrscheinlichkeit per Zufall verändert. Außerdem kann
ein Verfahren in Betracht gezogen werden, in dem eine Störung, die
einer normalen Verteilung folgt, angewandt wird. In dem Fall, dass
die Eltern einer Kreuzung vom genetischen Gesichtspunkt vollständig dieselben
sind, obwohl sie aus verschiedenen individuellen Objekten ausgewählt worden
sind, wird eine Mutation hervorgerufen, um mit einer höheren Wahrscheinlichkeit,
als normalerweise für
beide der Eltern, die für
die Kreuzung verwendet werden, aufzutreten.
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Abgesehen
von dem obigen ist es auch möglich,
ein verfahren der Veränderungsgeneration,
die sogenannte „Regeneration", zu verwenden, in
der alle individuellen Objekte in einer Generation zu einer Zeit
ersetzt werden.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die Veränderung
in der Charakteristik, die bewertet werden soll, mit dem auszudrückenden Objekt
gezeigt, das den Fisch simuliert, der durch den Nutzer auf der Charakteristika-
Anzeigevorrichtung im Verlauf der Optimierung der Charakteristik der
elektronischen Drossel assoziiert werden kann. Demzufolge ist es
für den
Nutzer möglich,
die Beziehung zwischen dem auszudrückenden Objekt und der Charakteristik
intuitiv zu verstehen und zu bewerten, während er das auszudrückende Objekt
ohne Zögern
sieht, selbst wenn die Charakteristika feine Unterschiede haben
und demzufolge nur aus der Grundlage des physikalischen Gefühls schwierig
zu bewerten sind. Es ist für
den Nutzer auch möglich, durch
das Lesen eines Handbuches oder dergleichen die Beziehung zwischen
dem Bild und der Charakteristik zu verstehen. Es wird auch sehr
unwahrscheinlich, dass der Nutzer einen Fehler in dem Bewertungsverfahren
macht und folglich die Evolution einer von dem Nutzer unerwünschten
Richtung folgt.
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Die
Charakteristika- Anzeigevorrichtung ist vorzugsweise in einer Position
angeordnet ist, die vom Nutzer während
des Betriebs leicht einsehbar ist. In diesem Fall können andere
Informationen über solche
Objekte, wie die Geschwindigkeit und die Drehzahl; entweder beim
Schalten, oder gleichzeitig gezeigt werden.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
werden die Charakteristika der individuellen Objekte, die für die Testläufe verwendet
werden sollen, auf der Charakteristika-Anzeigevorrichtung, nachdem die individuellen
Objekte erzeugt worden sind, gezeigt, bevor der Test läuft. Jedoch
der Zeitpunkt des Anzeigens auf der Charakteristika- Anzeigevorrichtung
nicht auf das oben genannte begrenzt, sondern kann zu irgendeiner
Zeit vorgenommen werden, so z. B. selbstverständlich dann, wenn der Test läuft.
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Auch
ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Charakteristika-
Anzeigevorrichtung gebildet, um nur die Charakteristika in dem elektronischen
Drosselsteuerungsabschnitt, der die Evolution vom Interaktiv- Typ
verwendet, zu zeigen. Jedoch ist die Ausbildung nicht auf das oben
Genannte begrenzt, sondern kann z. B. in einem Schalt- Typ gebildet
werden, in dem die Charakteristika in dem Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungsabschnitt
die Bewertung vom autonomen Typ verwendet, und die Charakteristika
in dem oben beschriebenen elektronischen Drosselsteuerungsabschnitt
werden beim Schalten alternativ gezeigt. Auf diese Weise wird es durch
diese Anwendung für
den Nutzer möglich,
die Veränderungen
in den Charakteristika in dem Optimierungsverfahren, das die Bewertung
vom autonomen Typ verwendet, zu verstehen, wobei der Nutzer die
momentanen Charakteristika des Steuerungssubjektes nachprüfen kann.
Dies ermöglicht
seinerseits dem Nutzer in das Optimierungsverfahren, das die Bewertung
vom autonomen Typ verwendet, zu intervenieren; z. B. kann der Nutzer
die Bewertungskriterien in der Bewertung vom autonomen Typ verändern.
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Auch
in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
zeigt die Charakteristika- Anzeigevorrichtung die statischen Charakteristika
durch die Fischarten und die dynamischen Charakteristika durch die
Körperform
des Fisches. Sie kann jedoch, falls es notwendig ist, gebildet werden,
um eine Kombination der Charakteristika einer mehrfachen Anzahl von
Steuerungsmodulen anzuzeigen; z. B. die Kraftstoffverbrauchs- Charakteristika
durch die Länge
(die Größe) des
Fisches.
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Das
oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist
ein Beispiel, in dem das gesamte charakteristische Steuerungsverfahren
und die Vorrichtung dafür
auf die elektronische Drosselsteuerungsvorrichtung eines Fahrzeuges
angewandt werden. Dies bedeutet jedoch nicht, den Anwendungsgegenstand
des gesamten charakteristischen Steuerungsverfahrens und die Vorrichtung
der Erfindung dafür
zu begrenzen. Wenn z. B. der Anwendungsgegenstand ein Zuckermesser
ist, werden die Parameter der Frucht, z. B. die Zuckermenge und
der pH- Wert, mit Objekten, z. B. dem menschliche Antlitz, repräsentiert,
das durch den Nutzer mit Gefühlen
als zusätzliche
Information, z. B. „schmackhaft" oder "unangenehm", verbunden werden
kann, so dass der Nutzer vor dem Essen oder dem Gebrauch von ihnen
eine Entscheidung als die Information für das Einstufen des Geschmacks
nach dem Essen treffen kann. Wenn der Nutzer den Geschmack der Frucht
nach dem Essen einstuft, kann der dazustellende Objektplan des Zuckermessers
korrigiert werden, so dass der Zuckermesser eine genauere Bewertung
vornehmen kann.
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Da überdies
die gesamte Charakter- Steuerungsvorrichtung der Erfindung dem Nutzer
ermöglicht,
intuitiv die Beziehung zwischen den Charakteristika und den darzustellenden
Objekten zu verstehen, ist es z. B. auch möglich, dass eine gesamte Charakteristik-
Optimierungsvorrichtung als eine einzelne Einheit gebildet wird,
die die Charakteristika- Anzeigevorrichtung und den Optimierungs-
Verfahrensabschnitt aufweist, und dass der Nutzer die Einheit aus
dem Fahrzeug entfernen kann, um die Charakteristika beim Nutzer
zu Hause optimieren kann, oder um die Richtung der Optimierung zu
prüfen, ohne
das Fahrzeug zu benutzen. Die Optimierungsmöglichkeit der Fahrzeug- Charakteristika,
ohne wie oben beschrieben, das Fahrzeug zu benutzen, macht es möglich, den
Zeitraum für
die Optimierung als eine Selbstverständlichkeit zu verkürzen, und
gestatte dem Nutzer außerdem,
sich an der Ausbildung der Steuerungssubjekte zu erfreuen, selbst
wenn die Steuerungssubjekte nicht im tatsächlichen Gebrauch sind; z.
B. kann der Nutzer, der die Gesamtcharakteristik- Optimierungsvorrichtung
verwendet, in seinem Haus im Voraus Charakteristika erhalten, die
dem Wetter und der Umgebung eines Reiseziels zu einer geschätzten Tageszeit
der Fahrt entsprechen.
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Entsprechend
des bisher beschriebenen Verfahrens der Erfindung zum Optimieren
der Charakteristika der Steuerungsparameter in den Steuerungsmodulen
für die übliche Steuerung,
werden um die Ausgangswerte im Hinblick auf die Betätigungsbeträge der Steuerungssubjekte
entsprechend einer besonderen Eingasbeinformation unter Verwendung der
Optimierungstechnik auf der Grundlage der Heuristik zu bestimmen,
die Veränderungen
in den Charakteristika der Steuerungssubjekte aus den Steuerungsparame tern
erhalten, die gebildet worden sind, um den Veränderungen in oder den Arten
zu entsprechen, die ein Objekt darstellen, das zugehörige Objekte
simuliert, und die Charakteristika der mit den Steuerungsparametern
erhaltenen Steuerungssubjekte im Verlauf des Optimierungsverfahrens
werden durch die darzustellenden Objekte ersetzt und für den Nutzer
angezeigt. Demzufolge wird eine Wirkung vorgesehen, dass der Nutzer
die Bedeutung der Charakteristik, die für die Optimierung bearbeitet
werden, intuitiv verstehen kann. Überdies werden die folgenden
Wirkungen geschaffen: In dem Fall, dass die Optimierung auf der
Grundlage eines vorbestimmten Bewertungskriteriums bewertet wird,
wird dem Nutzer gestattet, das Optimierungsverfahren des Steuerungssubjektes
zu verstehen und zu genießen.
In dem Fall, dass die Optimierung auf der Grundlage der Absicht
des Nutzers bewertet wird, da die Bewertung in Bezug auf das darzustellende
Objekt vorgenommen wird, wird die Bewertung vereinfacht und eine
möglicherweise
inkorrekte Bewertung wird auf einem Minimum gehalten.
