DE602005004121T2

DE602005004121T2 - Verfahren zur automatischen Anpassung Nachschlagetabellen

Info

Publication number: DE602005004121T2
Application number: DE200560004121
Authority: DE
Inventors: Alain 4841 Chevalier; Urs 52072 Christen; Katie 52062 Vantine; Paul Eduard 6291 VP Moraal
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2025-04-16
Also published as: EP1712767B1; DE602005004121D1; EP1712767A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Anpassung von Nachschlagetabellen, insbesondere zur Verwendung in einer Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor, wobei die Nachschlagetabelle eine eindimensionale oder mehrdimensionale punktbasierte Nachschlagetabelle mit n ≥ 1 Indexierungsparametern als Eingabedaten ist und wobei die Ausgabedaten an den Punkten gespeichert werden.
In einem System – wie einem Verbrennungsmotor – kann die Funktion mehrerer abhängiger Variablen anhand numerischer Daten beschrieben werden, die in einem Tabellenformat oder im Format einer mehrdimensionalen Anordnung gespeichert sind. Die resultierende Tabelle oder Anordnung wird als eine Nachschlagetabelle bezeichnet und ist dem Fachmann bekannt.
Wie erwähnt, werden Nachschlagetabellen zum Beispiel zum Steuern eines Verbrennungsmotors verwendet. Moderne Steuersysteme für Motoren verwenden oft den Drehmomentabruf T, der anhand von Gaspedalstellung und Drehmomentverlusten erzeugt wird, und die Motordrehzahl N als die wichtigsten Eingabedaten für die betreffenden Nachschlagetabellen. Diese Eingabedaten werden von vielen Motorsteuerungs-Teilstrukturen zum Beispiel zum Steuern des Ladedrucks oder der Abgasrückführung (Exhaust Gas Recirculation – EGR) oder innerhalb einer Kraftstoffeinspritzsteuerungs-Teilstruktur verwendet. Innerhalb der Kraftstoffsteuerung werden der Drehmomentabruf T und die Motordrehzahl N als Eingabedaten verwendet, um aus den jeweiligen Nachschlagetabellen die Einspritzzeitpunkte, die Einspritzdauer und die Kraftstoffmasse auszulesen. Manchmal müssen weitere Eingabedaten in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel muss der Kraftstoffleitungsdruck innerhalb der Kraft stoffsteuerung berücksichtigt werden. Die Nachschlagetabellen werden in der Regel in einer Motorsteuereinheit (Engine Control Unit – ECU) gespeichert.
Im einfacheren zweidimensionalen Fall entsprechen Nachschlagetabellen Matrizes, die auf dem Gebiet der Mathematik bestens bekannt sind. Jedes Element einer Matrix ist eine numerische Menge, die anhand zweiter Indexierungsvariablen präzise lokalisiert werden kann. Bei höheren Dimensionen werden Nachschlagetabellen als eine Zusammenstellung von Matrizes dargestellt, deren Elemente anhand einer entsprechenden Anzahl von Indexierungsvariablen beschrieben werden. Im einfachsten Fall, wenn ein Element nur von einer einzigen Variable abhängt (eindimensional), besteht die Nachschlagetabelle aus einer einzelnen Spalte oder Reihe.
Jeder Indexierungsparameter kann Werte aus einem zuvor festgelegten Werte-Satz annehmen, die als Knickpunkte bezeichnet werden. Von dem zweidimensionalen Fall ausgehend, könnte eine Nachschlagetabelle als ein Gitter visualisiert werden, wodurch zwischen den Gitterlinien verschiedene Zellen gebildet werden. Die Anzahl der Zellen entspricht der Anzahl der Orte bzw. gespeicherten Elemente. Eine solche Nachschlagetabelle wird als eine zellenbasierte Nachschlagetabelle bezeichnet.
Bei Nachschlagetabellen des Standes der Technik ist es so, dass, wenn einmal eine Nachschlagetabelle mittels Systemeingabe- und -ausgabedaten erstellt wurde, die entsprechende eindimensionale oder mehrdimensionale Anordnung von Werten in Anwendungen verwendet werden kann, ohne die Systemausgabedaten, d. h. die gespeicherten Elemente, aktualisieren zu müssen. Nur die Eingabedaten müssen die entsprechenden Anordnungselemente in der Nachschlagetabelle finden, und die genäherten Ausgabedaten können von diesen Orten gelesen werden. Darum erfasst eine Nachschlagetabelle eine Eingabe-Ausgabe-Abbildung eines statischen oder dynamischen Systems in Form von numerischen Daten an zuvor festgelegten Orten in der Anordnung.
Solche statischen Nachschlagetabellen könnten innerhalb einer Vorwärts (Offenkreis)-Steuerung für schnelle Steuerungsaktionen verwendet werden. Der Nachteil einer Vorwärtssteuerung ist jedoch, dass sie nicht genau sein kann, wenn Umgebungsbedingungen, d. h. Grenzbedingungen, sich ändern und die Charakteristika des zu steuernden Objekts beeinflussen. Zum Beispiel könnte der Verschleiß von Motorkomponenten zu einem veränderten Motorverhalten führen. Das Altern der Oberfläche der Zylinderlaufbuchse und/oder die Beschädigung eines Kolbenrings und/oder die Veränderung der Toleranzen könnten zu einer geringeren oder höheren Motorreibung führen.
Ein möglicher Ausweg aus diesem Dilemma ist die Verwendung adaptiver Nachschlagetabellen für eine Vorwärtssteuerung. 1 zeigt eine mögliche Einrichtung einer Steuereinheit. Das Speicherelement (die Ausgabedaten) einer Diskretzeitintegrationssteuereinheit wird dahingehend erweitert, dass es auf der Grundlage von Signalen (Eingabedaten) geplant wird, welche die Betriebsbedingungen des Steuerobjekts beschreiben. Gemäß dem in 1 veranschaulichten Beispiel ist das zu steuernde Objekt ein Verbrennungsmotor. Wie oben angesprochen, kann es sich bei den Eingabedaten um den Drehmomentabruf – hier als Drehmomentabruf T_ang,Sollp bezeichnet – und um die Motordrehzahl N handeln, so dass das gezeigte Beispiel einen zweidimensional Fall in dem oben angesprochenen Sinn darstellt.
Änderungen beim Ausgabesignal u infolge sich verändernder Betriebsbedingungen (verändertes Drehmoment T_ang,Sollp und/oder veränderte Drehzahl N) werden dann sehr schnell erreicht, weil die veränderten Eingabedaten einen anderen Ort in der Nachschlagetabelle definieren und die entsprechenden Ausgabedaten von diesem Ort gelesen werden können. Langsame Änderungen bei einer bestimmten Betriebsbedingung, d. h. an einem stationären Motoroperationspunkt, infolge von Verschleiß oder Veränderungen von Grenzbedingungen werden langsam durch Aktualisierung der Ausgabedaten, d. h. Speichern des veränderten Ausgabesignals in der jeweiligen Zelle bzw. an dem jeweiligen Ort, kompensiert. Für diesen Zweck ist die Verstärkung k₁ der Steuereinheit sehr klein, weil die Rückkopplungssteuerung in Gegenwart von Signalrauschen langsam sein muss.
Eine solche Steuerungseinrichtung bietet, nachdem die Anpassung erfolgt ist, eine genaue Vorwärtssteuerung und kann so abgestimmt werden, dass sie für Signalrauschen im Steuerungsfehler e unempfindlich ist und dass sie keiner Instabilität unterliegt. Es gibt eine klare Trennung im Frequenzbereich zwischen der Vorwärtsaktion und der Rückkopplungsanpassung.
Solche Nachschlagetabellen sind als sogenannte adaptive oder lernende Nachschlagetabellen bekannt. Das Dokument US 2003/0122826 A1 betrifft adaptive Nachschlagetabellen. 2 zeigt eine zellenbasierte Ausführungsform, die in dem Dokument US 2003/0122826 A1 offenbart ist.
Eine Nachschlagetabelle, die sich auf einen zweidimensionalen Fall bezieht, wird durch ein Gitter visualisiert, das sechzehn Zellen definiert. Die fünf Knickpunkte des ersten Indexierungsparameters A nehmen Werte von 20 bis 60 mit einem Inkrement von 10 an. Die fünf Knickpunkte des zweiten Indexierungsparameters B nehmen Werte von 1000 bis 5000 mit einem Inkrement von 1000 an. Wenn der aktuelle Operationspunkt (A₁ = 47, B₁ = 2400) innerhalb einer Zelle liegt, so werden die Ausgabedaten d' = 1,15, die an diesem Ort, d. h. in dieser Zelle, gespeichert sind, dem betreffenden Operationspunkt zugewiesen und können ausgelesen werden. Wenn sich des Weiteren das gespeicherte Element d infolge veränderter Grenzbedingungen verändert hat, so kann dieses Element aktualisiert, d. h. angepasst, werden. Dafür wird der gemessene Wert d = 1,09 zum Aktualisieren der jeweiligen Zelle verwendet. Ein Typ eines Anpassungsalgorithmus', der verwendet werden kann, ist das rekursive Stichprobenmittel, das den Durchschnittswert mehrerer gemessener Ausgabedaten d ergibt.
Alternativ könnte eine punktbasierte Nachschlagetabelle verwendet werden. Eine solche Nachschlagetabelle ist in 3 gezeigt, die eine Ausführungsform veranschaulicht, die auch in dem angesprochenen Dokument US 2003/0122826 A1 offenbart ist.
Im Gegensatz zu der oben beschriebenen zellenbasierten Nachschlagetabelle werden die Ausgabedaten an den Punkten gespeichert, die durch die Kreuzungspunkte der Gitterlinien definiert werden, und nicht innerhalb der Zellen. 3 zeigt ein Beispiel einer zweidimensionalen punktbasierten Nachschlagetabelle, wo jeder Gitterpunkt einen Speicherort für ein Ausgabedatenelement darstellt. Wenn ein Operationspunkt exakt mit einem Diagrammpunkt übereinstimmt, so entstehen keine Probleme durch das Lesen des jeweiligen gespeicherten Elements. Wenn ein Operationspunkt (A₁ = 47, B₁ = 2400) innerhalb einer Zelle liegt, so werden die benachbarten Punkte (2, 3, 6, 7), welche diese Zelle definieren, d. h. die Werte (1,11/1,15/1,12/1,16), die an diesen Punkten gespeichert sind, demgemäß angepasst, wo sich der Operationspunkt relativ zu dem gemessenen Datenelement d = 1,09 befindet. Den angepassten Wert y = 1,142 für den Operationspunkt findet man durch Interpolation der angepassten benachbarten Punkte. Interpolation ist notwendig, um glatte Ausgänge zu erhalten. Jedoch führt das vorgeschlagene Verfahren zu Problemen, weil in der Art und Weise, die in dem Dokument US 2003/0122826 A1 beschrieben ist, eine Interpolation nicht zusammen mit einer Anpassung verwendet werden könnte.
Die 4a, 4b, 4c veranschaulichen in einer Abfolge von Bildern, was geschieht, wenn Interpolation und Anpassung zusammen verwendet werden. Zur Vereinfachung der Erläuterung stützen wir das Folgende auf einen eindimensionalen Fall.
Ausgehend von einer Nachschlagetabelle mit drei Gitterlinien, die in dem eindimensionalen Fall auf Gitterpunkte x₁, x₂, x₃ reduziert werden, und der zu erzeugenden Ausgabefunktion y(x) (durchbrochene Linie) werden die gespeicherten Werte y(x₁), y(x₂), y(x₃) an den Gitterpunkten auf null initialisiert (4a). Wenn die erste Anpassung am Operationspunkt X_zuerst stattfindet, so konvergieren die Daten, die durch Interpolation gefunden und für x₂ und x₃ gespeichert wurden, zu falschen Werten, wenn sich zum Beispiel Aktualisierungsgewichte umgekehrt proportional zu der Entfernung von dem Punkt x_zuerst verhalten (4b). Wenn sich dann zufällig der Operationspunkt relativ schnell zu x_später verschiebt, wo mehr Anpassung stattfindet, so divergieren die für x₁ und x₂ gespeicherten Daten noch stärker, wie in 4c gezeigt. Wenn man die interpolierten Werte für y(x₁), y(x₂), y(x₃) mit den wahren Werten vergleicht, die durch die Ausgabefunktion y(x) (durchbrochene Linie) ausgegeben werden, so ist offenbar, dass die durch dieses Verfahren erzeugten Ausgabedaten nicht von hoher Qualität sind.
Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ist, Interpolation für adaptive Karten überhaupt nicht zu verwenden. Wenn eine solche zellenbasierte Aktualisierung für Nachschlagetabellen verwendet wird, so ist die Ausgabe nicht geglättet. Es gibt praktisch jedes Mal, wenn die Zelle verändert wird, eine Diskontinuität in dem Ausgabesignal.
Im Hinblick darauf ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur automatischen Anpassung von Nachschlagetabellen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzustellen, das die oben beschriebenen Probleme überwindet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, und im Hinblick auf die Aufgabe, wird ein Verfahren zur automatischen Anpassung von Nachschlagetabellen, insbesondere zur Verwendung in einer Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor, bereitgestellt, wobei die Nachschlagetabelle eine eindimensionale oder mehrdimensionale punktbasierte Nachschlagetabelle mit n ≥ 1 Indexierungsparametern als Eingabedaten ist und wobei die Ausgabedaten an den Punkten (Speicherpunkten) gespeichert werden, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass

• jedem Punkt der punktbasierten Nachschlagetabelle ein Wertebereich Δx für jeden Indexierungsparameter zugeordnet wird, wobei der Wertebereich Δx den jeweiligen Punkt enthält, dergestalt, dass jeder Punkt von dem Wertebereich Δx umgeben ist, und
• die Ausgabedaten angepasst werden, wenn der Operationspunkt, der durch die Eingabedaten definiert wird, zu einer Stelle in der Nachschlagetabelle führt, die innerhalb eines Wertebereichs Δx liegt, und
• die Ausgabedaten interpoliert werden, wenn der Operationspunkt, der durch die Eingabedaten definiert wird, zu einer Stelle in der Nachschlagetabelle führt, die außerhalb eines Wertebereichs Δx, d. h. zwischen den Wertebereichen Δx, liegt.

Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren gemäß der eingangs angesprochenen Schrift US 2003/0122826 A1 werden Anpassung und Interpolation getrennt und werden nicht an einem einzelnen Operationspunkt angewendet, der durch die Eingabedaten definiert wird.
Insbesondere wird eine Anpassung innerhalb zuvor festgelegter Wertebereiche Δx ohne Interpolation ausgeführt, während eine Interpolation in den Bereichen zwischen diesen Wertebereichen Δx ohne Anpassung ausgeführt wird.
Eine Ausführungsform für einen eindimensionalen Fall ist in den 5a, 5b, 5c und 5d veranschaulicht, die unten ausführlich beschrieben wird und die das erfindungsgemäße Verfahren besser verständlich macht.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Punkt der punktbasierten Nachschlagetabelle inmitten mindestens eines Wertebereichs Δx liegt, der dem mindestens einen Punkt zugeordnet ist. Vorzugsweise liegen alle Punkte inmitten den ihnen zugeordneten Wertebereichen Δx.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherpunkte mindestens eines Indexierungsparameters x Werte aus einem zuvor festgelegten Satz von Werten annehmen, wobei das Inkrement i zwischen benachbarten Speicherpunkten konstant ist. In den meisten der Anwendungen nehmen die Speicherpunkte aller Indexierungsparameter x, die als Eingabedaten verwendet werden, Werte aus zuvor festgelegten Sätzen von Werten an. Diese Ausführungsform führt zu einer folgerichtigen Anordnung der Punkte der Nachschlagetabelle, was bevorzugt ist. Dies vereinfacht die Implementierung des Algorithmus.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens einen Indexierungsparameter x die Breite w des jeweiligen Wertebereichs Δx für jeden Punkt gleich ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Breite w des Wertebereichs Δx mindestens eines Indexierungsparameters x, der einem Punkt zugeordnet ist, mit dem jeweiligen Inkrement i des mindestens einen Indexierungsparameters x übereinstimmt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Breite w des Wertebereichs Δx mindestens eines Indexierungsparameters x und dem jeweiligen Inkrement i des mindestens einen Indexierungsparameters x durch die folgende Ungleichheit beschrieben wird: w < 0,9 i.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Breite w des Wertebereichs Δx mindestens eines Indexierungsparameters x und dem jeweiligen Inkrement i des mindestens einen Indexierungsparameters x durch die folgende Ungleichheit beschrieben wird: w < 0,75 i, bevorzugt w < 0,6 i.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Breite w des Wertebereichs Δx mindestens eines Indexierungsparameters x und dem jeweiligen Inkrement i des mindestens einen Indexierungsparameters x durch die folgende Ungleichheit beschrieben wird: w < 0,5 i, bevorzugt w < 0,35 i.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Diskretzeitintegrationssteuereinheit zur Anpassung verwendet wird.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 5a, 5b, 5c, 5d, 6 und 7 beschrieben:
1 zeigt schematisch eine Einrichtung einer Steuereinheit mit langsamer Rückkopplungs- und schneller Vorwärtssteuerung auf der Grundlage einer sich automatisch anpassenden Nachschlagetabelle.
2 zeigt schematisch eine zellenbasierte Nachschlagetabelle, die in dem Dokument US 2003/0122826 A1 offenbart ist.
3 zeigt schematisch eine punktbasierte Nachschlagetabelle, die in dem Dokument US 2003/0122826 A1 offenbart ist.
4a zeigt schematisch eine eindimensionale Nachschlagetabelle, die auf null initialisiert ist, um die Probleme zu demonstrieren, die entstehen, wenn man Interpolation zusammen mit Anpassung gemäß einem herkömmlichen Anpassungsverfahren verwendet.
4b zeigt schematisch die in 4a veranschaulichte Nachschlagetabelle nach einer ersten Anpassung.
4c zeigt schematisch die in 4a veranschaulichte Nachschlagetabelle nach einer späteren Anpassung.
5a zeigt schematisch eine eindimensionale Nachschlagetabelle, die auf null initialisiert wurde, um eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Anpassung punktbasierter Nachschlagetabellen zu demonstrieren.
5b zeigt schematisch die in 5a veranschaulichte Nachschlagetabelle nach einer ersten Anpassung.
5c zeigt schematisch die in 5a veranschaulichte Nachschlagetabelle nach einer später Anpassung.
5d zeigt schematisch die in 5a veranschaulichte Nachschlagetabelle nach einer vollständigen Anpassung.
6 zeigt schematisch eine eindimensionale Nachschlagetabelle, um das Adressieren von Orten in der Tabelle zu demonstrieren.
7 zeigt schematisch eine zweidimensionale Nachschlagetabelle, um das Adressieren von Orten in der Tabelle zu demonstrieren.
Die 1 bis 4c wurden bereits eingangs beschrieben, um die bekannten Verfahren des Standes der Technik und die daraus resultierenden Probleme darzulegen.
Die 5a, 5b, 5c und 5d veranschaulichen in einer Abfolge von Bildern, was geschieht, wenn Interpolation und Anpassung gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Zur Vereinfachung der Erläuterungen basiert das Folgende auf einem eindimensionalen Fall. Dadurch wird ein Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren, das in den 4a, 4b und 4c veranschaulicht ist, einfacher.
5a zeigt schematisch eine punktbasierte Nachschlagetabelle mit n = 1 Indexierungsparametern x als Eingabedaten, und wobei die Ausgabedaten y an den Punkten x₁, x₂, x₃ (Speicherpunkten) gespeichert werden. Das Inkrement i zwischen benachbarten Speicherpunkten x₁, x₂, x₃ variiert. Die Ausgabefunktion y(x), die durch das Anpassungsverfahren zu erzeugen ist, ist durch die durchbrochene Linie dargestellt (wahre Funktion); die Werte y(x₁), y(x₂), y(x₃) werden an den Speicherpunkten x₁, x₂, x₃ gespeichert.
Jedem Punkt x₁, x₂, x₃ ist ein Wertebereich Δx zugeordnet, so dass jeder Punkt x₁, x₂, x₃ von dem Wertebereich Δx umgeben ist. Der Wertebereich Δx ist durch einen Doppelpfeil (durchgezogene Linie) dargestellt, und in der gezeigten Ausführungsform liegt jeder Speicherpunkt x₁, x₂, x₃ inmitten des jeweiligen Wertebereichs Δx, der dem Punkt zugeordnet ist. Der Wertebereich Δx hat eine Breite w ≈ 0,3 i. Die Breite w der Wertebereiche Δx ist für alle Speicherpunkte gleich.
Aufgrund der geringen Breite w der Wertebereiche Δx, insbesondere weil w < i, werden zwischen den Wertebereichen Bereiche gebildet, die ebenfalls durch einen Doppelpfeil (durchbrochene Linie) dargestellt sind.
Wenn der Operationspunkt, der durch die Eingabedaten x definiert wird, innerhalb eines Wertebereichs Δx liegt, so werden die Ausgabedaten y angepasst (Bereiche zur Aktualisierung). Wenn der Operationspunkt, der durch die Eingabedaten x definiert wird, außerhalb eines Wertebereichs, d. h. zwischen den Wertebereichen, liegt, so werden die Ausgabedaten interpoliert (Bereiche zur Interpolation). Zu Beginn werden alle gespeicherten Werte y(x₁), y(x₂), y(x₃) an den Speicherpunkten auf null initialisiert (5a).
Die erste Anpassung geschieht, wenn Eingabedaten x_zuerst innerhalb eines Wertebereichs liegen. Gemäß 5b liegen die ersten Eingabedaten in dem Wertebereich Δx₃ des Speicherpunktes x₃. Die angepassten Ausgabedaten y(x₃) werden an diesem Speicherpunkt x₃ gespeichert.
Nach der ersten Anpassung werden Ausgabedaten y aus dem Speicherpunkt x₃ gelesen, wenn die Eingabedaten x innerhalb des Wertebereichs des Speicherpunkts x₃ liegen. Wenn die Eingabedaten x außerhalb eines Wertebereichs – zum Beispiel zwischen den Wertebereichen von x₂ und x₃ – liegen, so werden die Ausgabedaten durch Interpolation gefunden, wie durch die gerade Linie veranschaulicht, welche die Ränder der Wertebereiche Δx₂ und Δx₃ der Speicherpunkte x₂ und x₃ verbindet (siehe 5b). Wenn die Eingabedaten x zwischen den Wertebereichen von x₁ und x₂ liegen, so werden die Ausgabedaten ebenfalls durch Interpolation gefunden. Aber wegen der Initialisierung aller gespeicherten Werte y(x₁), y(x₂), y(x₃) auf null am Anfang entspricht die gerade Linie zur Interpolation in diesem Bereich immer noch der x-Achse.
Wenn sich der Operationspunkt dann zu x_später verschiebt, findet weitere Anpassung statt, wenn die Eingabedaten x innerhalb eines Wertebereichs liegen, wie in 5c gezeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform liegen die Eingabedaten x_später innerhalb des Wertebereichs Δx₂, so dass die angepassten Ausgabedaten y(x_später) am Speicherpunkt x₂ gespeichert werden.
5d zeigt die vollständig angepasste Nachschlagetabelle. Wie zu sehen ist, stellt die Ausgabefunktion y(x), die durch Anpassung und Interpolation erzeugt wird, die wahre Funktion (durchbrochene Linie) mit hoher Qualität dar.
6 zeigt schematisch eine eindimensionale Nachschlagetabelle zum Demonstrieren des Adressierens von Orten in der Tabelle und des Verfahrens, das für das Entscheiden verwendet wird, ob eine Anpassung oder eine Interpolation ausgeführt wird.
Der Ort in der Tabelle kann mit Indizes in, die den nächstgelegenen Gitterpunkt x₀, x₁, x₂, x₃ anzeigen, der nicht größer als der Operationspunkt, x, ist, und einem Bruch, ⨍, in dem Intervall [0, 1), der die Entfernung von diesem Gitterpunkt anzeigt, beschrieben werden. Aktualisierungs- und Interpolationsbereiche können dann anhand des Bruchs ⨍ definiert werden. Für ⨍ < ϕu oder (1 – ⨍) < ϕu (1)wobei ϕ_u (0 < ϕ_u < 0,5) eine Schwelle bezeichnet, findet eine Aktualisierung statt.
7 zeigt schematisch eine zweidimensionale Nachschlagetabelle, um das Adressieren von Orten in der Tabelle zu demonstrieren.
Für zweidimensionale Tabellen sind die Indizes i₁, i₂ für das Element (x, z) in der Tabelle, die aktualisiert wird, gegeben durch:
Die einfachste Art der Aktualisierung der gespeicherten Werte ist, sie als die Speicherung einer Diskretintegrationssteuereinheit zu behandeln. m(i1, i2) ← m(i1, i2) + k1ewobei m die Tabelle bezeichnet, m(i₁, i₂) das Element dieser Tabelle bezeichnet, das aktualisiert wird, k₁ eine Verstärkung bezeichnet, und e den Steuerungsfehler bezeichnet.
Eine Interpolation geschieht immer dann, wenn der Operationspunkt (x, z) außerhalb der Aktualisierungsbereiche Δx, Δz liegt. Der Bruch ⨍ wird zuerst in einen Bruch, ⨍_int, zwischen den Aktualisierungsbereichen Δx, Δz umgewandelt.
Dieser wird dann für die Interpolation verwendet (dies dient dazu, stufenweise Veränderungen am Rand der Aktualisierungsbereiche zu vermeiden, wenn die Interpo lation auf dem gesamten Intervall basierte). In einer Dimension liest sich die Interpolation: u = m(i) + ⨍int(m(i + 1) – m(i));und in zwei Dimensionen: u = (1 – ⨍int,1)(1 – ⨍int,2)m(i1, i2) + ⨍int,1(1 – ⨍int,2)m(i1 + 1, i2) + (1 – ⨍int,1)⨍int,2m(i1, i2 + 1) + ⨍int,1⨍int,2m(i1 + 1, i2 + 1).
Der Vorteil des Verfahrens zum Anpassen einer Tabelle ist die Glattheit der resultierenden Auslesung. Die Rückkopplungsschleife wird nur für die Aktualisierungsbereiche geschlossen. In den Interpolationsbereichen werden die gemessenen Werte nicht berücksichtigt, sondern es wird allein die Vorwärtssteuerung verwendet.

A: Indexierungsparameter
B: Indexierungsparameter
e: Steuerungsfehler
⨍: Bruch
⨍_int: Bruch
i: Inkrement
i_n: Indizes für n Indexierungsparameter
i₁: Indizes für Indexierungsparameter x
i₂: Indizes für Indexierungsparameter z
k₁: Verstärkung einer Diskretzeitintegrationssteuereinheit
n: Anzahl der Indexierungsparameter
N: Motordrehzahl
T: Drehmomentabruf
T_ang,Sollp: angezeigter Drehmomentabruf
w: Breite des Wertebereichs
x: Indexierungsparameter, Eingabedaten Gitterpunkt, Speicherpunkt
x₂: Gitterpunkt, Speicherpunkt
x₃: Gitterpunkt, Speicherpunkt
Δx: Wertebereich, Aktualisierungsbereich
Δx₁: Wertebereich des Speicherpunkts x₁
Δx₂: Wertebereich des Speicherpunkts x₂
Δx₃: Wertebereich des Speicherpunkts x₃
x_zuerst: Eingabedaten x für die erste Anpassung
x_später: Eingabedaten x für die später Anpassung
y(x): zu erzeugende Ausgabefunktion
y(x₁): gespeicherte Werte am Gitterpunkt x₁
y(x₂): gespeicherte Werte am Gitterpunkt x₂
y(x₃): gespeicherte Werte am Gitterpunkt x₃
z: Indexierungsparameter, Eingabedaten
Δz: Wertebereich, Aktualisierungsbereich

Schlüssel zu den Figuren
1

Figure: Figur
T_ind,setp: T_ang,Sollp
lookup table: Nachschlagetabelle

2

Figure: Figur
measured cell value: gemessener Zellenwert

3

Figure: Figur
adapted points (values): angepasste Punkte (Werte)
interpolated data: interpolierte Daten
measured cell value: gemessener Zellenwert

4
4a:

Initialization zero: Initialisierung null
stored values at grid points: gespeicherte Werte an Gitterpunkten
True function: wahre Funktion

4b:

First adaptation at x_first: Erste Anpassung bei x_zuerst
x_first: x_zuerst
True function: wahre Funktion

4c:

Later adaptation at x_later: Spätere Anpassung bei x_später
x_later: x_später
True function: wahre Funktion

5
5a:

Initialization zero: Initialisierung null
stored values at grid points: gespeicherte Werte an Gitterpunkten
True function: wahre Funktion
Areas for update: Bereiche zum Aktualisieren
Areas for Interpolation: Bereiche zum Interpolieren

5b:

First adaptation at x_first: Erste Anpassung bei x_zuerst
Areas for update: Bereiche zum Aktualisieren
x_first: x_zuerst

5c:

Later adaptation at x_later: Spätere Anpassung bei x_später
x_later: x_später
Areas for update: Bereiche zum Aktualisieren

5d:

Full adaptation: Vollständige Anpassung
Areas for update: Bereiche zum Aktualisieren

6

fraction: Bruch
grid points: Gitterpunkte
update area: Aktualisierungsbereich
index: Index

Claims

Verfahren zur automatischen Anpassung von Nachschlagetabellen, insbesondere zur Verwendung in einer Steuereinheit für einen Verbrennungsmotor, wobei die Nachschlagetabelle eine eindimensionale oder mehrdimensionale punktbasierte Nachschlagetabelle mit n ≥ 1 Indexierungsparametern als Eingabedaten ist und wobei die Ausgabedaten an den Punkten (Speicherpunkten) gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass • jedem Punkt der punktbasierten Nachschlagetabelle ein Wertebereich Δx > 0 für jeden Indexierungsparameter x zugeordnet wird, wobei der Wertebereich Δx den jeweiligen Punkt enthält, dergestalt, dass jeder Punkt von dem Wertebereich Δx umgeben ist, und • die Ausgabedaten angepasst werden, wenn der Operationspunkt, der durch die Eingabedaten definiert wird, zu einer Stelle in der Nachschlagetabelle führt, die innerhalb eines Wertebereichs Δx liegt, und • die Ausgabedaten interpoliert werden, wenn der Operationspunkt, der durch die Eingabedaten definiert wird, zu einer Stelle in der Nachschlagetabelle führt, die außerhalb eines Wertebereichs Δx, d. h. zwischen den Wertebereichen Δx, liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Punkt der punktbasierten Nachschlagetabelle inmitten mindestens eines Wertebereichs Δx liegt, der dem mindestens einen Punkt zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherpunkte mindestens eines Indexierungsparameters x Werte aus einem zuvor festgelegten Satz von Werten annehmen, für den das Inkrement i zwischen benachbarten Speicherpunkten konstant ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens einen Indexierungsparameter x die Breite w des jeweiligen Wertebereichs Δx für jeden Punkt gleich ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite w des Wertebereichs Δx mindestens eines Indexierungsparameters x, der einem Punkt zugeordnet ist, mit dem jeweiligen Inkrement i des mindestens einen Indexierungsparameters x übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Breite w des Wertebereichs Δx mindestens eines Indexierungsparameters x und dem jeweiligen Inkrement i des mindestens einen Indexierungsparameters x durch die folgende Ungleichheit beschrieben wird: w < 0,9 i.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Breite w des Wertebereichs Δx mindestens eines Indexierungsparameters x und dem jeweiligen Inkrement i des mindestens einen Indexierungsparameters x durch die folgende Ungleichheit beschrieben wird: w < 0,75 i.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diskretzeitintegrationssteuereinheit für die Anpassung benutzt wird.