JP2005516298A - 制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
エンジンに燃料が入るレートを示す信号を受信するステップと、
その燃料が入るレートに基づいて、あらかじめ決められ、実質的に最適化された、定常状態条件下でエンジンに入る空気の量と排気ガスの量を示す信号を生成するステップと、
その燃料が入るレートに基づいて、エンジンの空気燃料混合比をあらかじめ決められたレベルでほぼ維持するためにエンジンに誘引しなければならない空気の量を決定するステップと、
その決定した空気の量に基づいて、再循環させる排気ガスの量を決定するステップと、
あるモデルを使用してエンジンの未来の挙動を予測するステップと、
アクチュエータの目標値に対応付けられた費用関数を最小化することによってその目標値を生成するステップであり、その費用関数が、定常状態値からの離脱にかかる費用とエンジンの未来の挙動が予測どおりになるために必要な条件からの離脱にかかる費用とを含むステップと、
その費用関数によって決定されたアクチュエータの設定に基づいてブースト圧力及び/又は排気ガス再循環量を変更するステップとを有している。
ΔMEGRt=MEGRt−MEGRt−1+1.6ΔMEGRt−1−0.64ΔMEGRt−2 ・・・(2)
ΔVGTt=VGTt−VGTt−1+1.6ΔVGTt−1−0.64ΔVGTt−2 ・・・(3)
ΔEGRt=EGRt−EGRt−1+1.6ΔEGRt−1−0.64ΔEGRt−2 ・・・(4)
MEGR2=ΔMEGR2+MEGR1=ΔMEGR2+ΔMEGR1+MEGRMEAS ・・・(8)
EGR0=ΔEGR0+EGR−1 ・・・(10)
式y=Θxを有する、最も良く適合する直線1010は、原点を通り、さらに3個のデータ点1001、1002及び1003の近傍を通る(直線1010がグラフ1000の原点を通るのは、式(5)及び(6)の空気流モデルの、アクチュエータの設定値が変化しないなら空気流は変化しないという挙動と等価である)。直線1010からデータ点1001、1002、1003へのy軸方向の距離をそれぞれe1、e2、e3としている。直線1010と3個のデータ点の間の全体誤差Eは、式(14)で与えられる。
(その他の実施例)
Claims (48)
- 第1の数のシステム入力と第2の数のシステム出力とを有するシステムを、前記システム入力を更新するための信号を間隔を置いて出力することによって制御する制御装置であって、
前記システム出力の目標値を示す1つ又は複数の信号を受け取る受信手段と、
定常状態条件下で前記システム出力を前記システム入力に関係付ける定常状態情報を使用して、前記目標出力値に基づいて前記システム入力の前記第1の数と同数の定常状態値を求めるマッピング手段と、
前記システム出力を示す前記第2の数と同数の信号を受け取る受信手段と、
少なくとも1セットの初期値を生成し、前記セット又は各セットが、更新値のセットを求めるための基礎として使用する前記第1の数と同数の値からなり、前記更新値のセットが、前記システム入力を更新するための、前記第1の数と同数の値からなる初期値生成手段と、
前記システムのモデルを使用して、前記初期値のセット又は各セットについて、過去のシステム入力値、過去のシステム出力値及び前記初期値のセット又は各セットに基づいて前記システム出力の未来値のセットを予測する予測手段と、
前記定常状態値と前記初期値のセット又は各セットとの差を求めて第1差分情報を与える第1差分手段と、
前記システム出力の、前記目標値と前記予測された未来値のセット又は各セットとの差を求めて第2差分情報を与える第2差分手段と、
前記第1差分情報と前記第2差分情報を結合して結合差分情報を与える結合手段と、
前記結合差分情報と前記初期値のセット又は各セットに基づいて前記更新値のセットを求める算出手段と、
前記システム入力を更新するために前記更新値のセットを示す信号を出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする制御装置。 - 前記目標値を示す信号を生成する1つ又は複数のセンサを備えたことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記目標値を示す信号を受け取る前記受信手段は、前記目標値を示す信号から前記目標値を推定する推定手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。
- 前記マッピング手段は、前記定常状態情報を含むことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の制御装置。
- 前記マッピング手段は、前記定常状態情報を受け取る受信手段を備えたことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の制御装置。
- 前記マッピング手段は、前記定常状態情報を含むルックアップテーブルを使用するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の制御装置。
- 前記マッピング手段は、第1の信号を受け取る受信手段を備え、該第1の信号に応答して、定常状態値を求めるための基礎を変更するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の制御装置。
- 前記マッピング手段は、前記第1の信号に応答して、複数セットの定常状態情報のいずれか1つを選択することによって前記基礎を変更するよう動作可能であることを特徴とする請求項7に記載の制御装置。
- 前記第1の信号を生成するセンサを備えたことを特徴とする請求項7又は8に記載の制御装置。
- 前記システム出力を示す信号を生成する、前記第2の数と同数のセンサを備えたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の制御装置。
- 前記予測手段は、前記未来値のセット又は各セットを予測するために自己回帰和分移動平均モデルを使用するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の制御装置。
- 前記予測手段は、使用するモデルのタイプを指定する情報を含むことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の制御装置。
- 前記予測手段は、使用するモデルのタイプを指定する情報を受け取る受信手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の制御装置。
- 前記予測手段は、前記モデルのパラメータを指定する情報を含むことを特徴とする請求項12に記載の制御装置。
- 前記予測手段は、モデルのパラメータを指定する情報を受け取る受信手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の制御装置。
- 前記予測手段は、第2の信号を受け取る受信手段を備え、該第2の信号に応答して、使用するモデルのタイプを選択するよう動作可能であることを特徴とする請求項13に記載の制御装置。
- 前記第2の信号は、前記システム出力を示すことを特徴とする請求項16に記載の制御装置。
- 前記第2の信号を生成するセンサを備えたことを特徴とする請求項16又は17に記載の制御装置。
- 前記予測手段は、第3の信号を受け取る受信手段を備え、該第3の信号に応答して、使用中の前記モデルのパラメータを変更するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれかに記載の制御装置。
- 前記第3の信号は、前記システム出力を示すことを特徴とする請求項19に記載の制御装置。
- 前記第3の信号を生成するセンサを備えたことを特徴とする請求項19又は20に記載の制御装置。
- 最も近い過去に使用した更新値のセットの値と前記初期値のセット又は各セットとの差を求めて第3差分情報を与える第3差分手段を備え、
前記結合手段は、前記第3差分情報を前記第1差分情報及び前記第2差分情報に結合して前記結合差分情報を与えるよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載の制御装置。 - 前記結合手段は、第4の信号に応答して、前記第1差分情報及び前記第2差分情報の前記結合差分情報における相対的な重要度を変更する変更手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至22のいずれかに記載の制御装置。
- 前記第4の信号は、目標値を示す信号の変化率であることを特徴とする請求項23に記載の制御装置。
- 前記第4の信号を生成するセンサを備えたことを特徴とする請求項23又は24に記載の制御装置。
- 前記初期値手段は、1セットの初期値を生成し、前記最も近い過去に使用した更新値のセットを前記初期値のセットとして使用するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至25のいずれかに記載の制御装置。
- 前記初期値手段は、複数セットの初期値を生成するよう動作可能であり、前記予測手段は、予測された未来値のそれぞれのセットを複数生成するよう動作可能であり、前記第1差分手段は、前記初期値の各セットについてそれぞれの第1差分値を求めることにより前記第1差分情報を求めるよう動作可能であり、前記第2差分手段は、前記第1差分値のそれぞれに対して、同じ初期値のセットに基づいて求められる第2差分値が存在するようにするために、予測された未来値の各セットについてそれぞれの第2差分値を求めることにより、前記第2差分情報を求めるよう動作可能であり、前記結合手段は、前記第1差分値のそれぞれをそのそれぞれの第2差分値と結合して複数の結合差分値を与えるよう動作可能であり、前記結合差分値のそれぞれはそれぞれの初期値のセットに対応付けられ、前記算出手段は、前記更新値のセットを求めるときに使用するために、1つ又は複数の初期値のセットを、それに対応付けられた結合差分値に基づいて選択するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至25のいずれかに記載の制御装置。
- 前記算出手段は、前記初期値のセットのいずれか1つを選択することと、前記選択した初期値のセットを前記更新値のセットとして使用するよう動作可能であることを特徴とする請求項27に記載の制御装置。
- 前記算出手段は、前記初期値のセットを2つ以上選択するよう動作可能であり、前記算出手段は、前記選択した2つ以上の初期値のセットを補間することによって前記更新値のセットを生成するよう動作可能である補間手段を備えたことを特徴とする請求項27に記載の制御装置。
- 前記結合手段は、前記第1差分値をそのそれぞれの第2差分値と加算によって結合するよう動作可能であることを特徴とする請求項27,28又は29に記載の制御装置。
- 前記初期値手段は、少なくとも1セットのさらなる初期値を生成するよう動作可能であり、前記さらなる初期値のセット又は各セットは、前記更新値のセットによって前記システム入力が更新される間隔の後の間隔の初めに前記システム入力を更新するための、前記第1の数と同数の、さらなる更新値のセットを求めるための基礎として使用する値からなり、
前記さらなる初期値のセット又は各セットはそれぞれの初期値のセットに対応付けられ、
前記初期値のセット又は各セットに対して、前記予測手段は、前記さらなる初期値のセット又は各セットに基づいて、ならびに過去のシステム入力値、過去のシステム出力値及び前記初期値のセット又は各セットに基づいて、前記システム出力の前記未来値のセット又は各セットを予測するよう動作可能であり、
前記算出手段は、1つ又は複数の初期値のセットを選択している間、前記第2差分情報に関して前記さらなる初期値のセット又は各セットの影響を考慮するよう動作可能であることを特徴とする請求項27乃至30のいずれかに記載の制御装置。 - 前記結合手段は、行列演算を使用して前記第1差分情報と前記第2差分情報を結合する手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至26のいずれかに記載の制御装置。
- 前記結合手段及び前記算出手段は、前記システム出力の応答を前記システム入力の変化に関係付ける情報を使用して前記更新値のセットを求めるために、MWLS法を使用するよう動作可能であることを特徴とする請求項32に記載の制御装置。
- 前記結合手段及び前記算出手段は、前記更新値のセットによって前記システム入力が更新される間隔の後の間隔の初めに前記システム入力を更新するために、さらなる更新値のセットを求めるよう動作可能であり、前記結合手段及び前記算出手段は、前記システム出力の応答を前記システム入力の変化に関係付ける情報に基づいて前記更新値のセット及び前記さらなる更新値のセットを求めるよう動作可能であることを特徴とする請求項33に記載の制御装置。
- 更新値を示す信号に応答してシステム入力を修正するアクチュエータを備えたことを特徴とする請求項1乃至34のいずれかに記載の制御装置。
- 60ミリ秒の間隔で前記システム入力を更新するための信号を出力するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至35のいずれかに記載の制御装置。
- 前記予測手段は、次の10間隔について前記システム出力の未来値を予測するよう動作可能であることを特徴とする請求項1乃至36のいずれかに記載の制御装置。
- 前記第2差分手段は、現在の間隔に続く3番目の間隔から10番目の間隔までの間隔について差分を求めるよう動作可能であることを特徴とする請求項37に記載の制御装置。
- プロセッサと、該プロセッサが実行する一連の命令を格納するメモリとを備えたことを特徴とする請求項1乃至38のいずれかに記載の制御装置。
- 請求項1乃至39のいずれかに記載の制御装置と前記システムとを備えたことを特徴とする組合せシステム。
- 前記システムは、圧縮点火エンジンであることを特徴とする請求項40に記載の組合せシステム。
- 前記第1の数は2であり、前記第2の数は2であることを特徴とする請求項41に記載の組合せシステム。
- 前記システムは、可変容量ターボチャージャ及び可変排気ガス再循環装置を備え、前記システム入力は、前記可変容量ターボチャージャ及び前記可変排気ガス再循環装置の設定値であり、前記システム出力は、空気流量及び排気ガス再循環流量であることを特徴とする請求項42に記載の組合せシステム。
- 第1の数のシステム入力と第2の数のシステム出力とを有するシステムを、前記システム入力を更新するための信号を間隔を置いて出力することによって制御し、プロセッサベースの装置で使用するプログラムを定義し、プロセッサで実行可能な命令を有するコンピュータプログラムプロダクトであって、
前記システム出力の目標値を示す1つ又は複数の信号を受け取る受信手段と、
定常状態条件下で前記システム出力を前記システム入力に関係付ける定常状態情報を使用して、前記目標出力値に基づいて前記システム入力の前記第1の数と同数の定常状態値を求めるマッピング手段と、
前記システム出力を示す前記第2の数と同数の信号を受け取る受信手段と、
少なくとも1セットの初期値を生成し、前記セット又は各セットが、更新値のセットを求めるための基礎として使用する前記第1の数と同数の値からなり、前記更新値のセットが、前記システム入力を更新するための前記第1の数と同数の値からなる初期値生成手段と、
前記システムのモデルを使用して、前記初期値のセット又は各セットについて、過去のシステム入力値、過去のシステム出力値及び前記初期値のセット又は各セットに基づいて前記システム出力の未来値のセットを予測する予測手段と、
前記定常状態値と前記初期値のセット又は各セットとの差を求めて第1差分情報を与える第1差分手段と、
前記システム出力の、前記目標値と前記予測された未来値のセット又は各セットとの差を求めて第2差分情報を与える第2差分手段と、
前記第1差分情報と前記第2差分情報を結合して結合差分情報を与える結合手段と、
前記結合差分情報と前記初期値のセット又は各セットに基づいて前記更新値のセットを求める算出手段と、
前記システム入力を更新するために前記更新値のセットを示す信号を出力する出力手段と
の動作を実行することを特徴とするプログラムプロダクト。 - プログラムされたメモリ装置であることを特徴とする請求項44に記載のプログラムプロダクト。
- 第1のプロセッサベースの装置から第2のプロセッサベースの装置への転送に適した信号であることを特徴とする請求項45に記載のプログラムプロダクト。
- 前記第2のプロセッサベースの装置は、請求項39に記載の制御装置であることを特徴とする請求項46に記載のプログラムプロダクト。
- 第1の数のシステム入力と第2の数のシステム出力とを有するシステムを、前記システム入力を更新するための信号を間隔を置いて出力することによって制御する制御方法であって、
前記システム出力の目標値を示す1つ又は複数の信号を受け取るステップと、
定常状態条件下で前記システム出力を前記システム入力に関係付ける定常状態情報に基づいて、前記目標出力値に基づいて前記システム入力の第1の数の定常状態値を求めるステップと、
前記システム出力を示す前記第2の数と同数の信号を受け取るステップと、
少なくとも1セットの初期値を生成し、前記セット又は各セットが、更新値のセットを求めるための基礎として使用する前記第1の数と同数の値からなり、前記更新値のセットが、前記システム入力を更新するための前記第1の数と同数の値からなる初期値を生成するステップと、
前記システムのモデルを使用して、前記初期値のセット又は各セットについて、過去のシステム入力値、過去のシステム出力値及び前記初期値のセット又は各セットに基づいて前記システム出力の未来値のセットを予測するステップと、
前記定常状態値と前記初期値のセット又は各セットとの差を求めて第1差分情報を与えるステップと、
前記システム出力の、前記目標値と前記予測された未来値のセット又は各セットとの差を求めて第2差分情報を与えるステップと、
前記第1差分情報と前記第2差分情報を結合して結合差分情報を与えるステップと、
前記結合差分情報と前記初期値のセット又は各セットに基づいて前記更新値のセットを求めるステップと、
前記システム入力を更新するために前記更新値のセットを示す信号を出力するステップと
を有することを特徴とする制御方法。
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