JP2007048294A - 技術的な過程を制御する装置および技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法ならびに当該データを作成する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】技術的な過程を制御するためのデータを作成するための繁雑さを低減し、技術的な過程を制御する装置の記憶装置必要量を最適化すること。
【解決手段】例えば自動車における技術的な過程を制御する装置（１）であって、この装置は記憶装置（１０）を有しており、この記憶装置には上記の制御に必要なデータセット（５，６，７）が記憶されている形式の、技術的な過程を制御する装置（１）において、各データセット（５，６，７）にタイプスイッチ（１１）が割り当てられており、このタイプスイッチによって、上記データセットが関数または特性構造として特徴付けられることを特徴とする、技術的な過程を制御する装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された技術的な過程を制御する装置、請求項７の上位概念に記載された技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法、ならびに請求項１０に記載された技術的な過程を制御するためのデータを作成する装置に関する。

技術的な過程を制御する装置はすでに公知であり、ここではデータに基づいてまたはモデルベースの関数に基づいて制御が行われる。この際にデータは特性構造（Kennstruktur）として記憶される。

本発明の技術的な過程を制御する装置ないしは技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法は、上記とは異なり、データをフレキシブルにさまざまなタイプとして記憶できるという利点を有する。これによって技術的な過程を制御する装置の記憶装置必要量が低減され、その際にこれによって技術的な過程の品質は、ほとんど悪化しない。

別の利点および改善は従属請求項に記載されている。特性構造または関数のパラメタとして記憶することによって、記憶装置必要量を最適に選択することが可能である。付加的な情報により、関数または特性構造のどのタイプであるかを選択的に示すことができる。この際に関数として多項式を使用することができ、多項式の次数を示すことができる。特性構造の場合、付加的にさらに入力次元の数ないしはグリッド点（Stuetzstelle）の数についての情報を示すことが可能である。さらに、データ記憶の混合形態であるか否かも示すことができ、いくつかの領域は関数としてまた他の領域を特性構造として記憶することができる。

本発明の方法により、データを作成するための繁雑さが低減され、技術的な過程を制御する装置の記憶装置必要量を所期のように最適化することができる。これが殊に簡単になるのは、テスト制御装置に上記のデータセットへのアクセスを制御する記憶装置管理部ないしはポインタ装置（Zeigervorrichtung）が設けられる場合である。

本発明の課題は、技術的な過程を制御する装置、技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法およびこのようなデータを作成する装置を提供して、技術的な過程を制御するためのデータを作成する繁雑さを低減し、また技術的な過程を制御する装置の記憶装置必要量を最適化することである。

上記の技術的な過程を制御する装置についての課題は、本発明の請求項１により、例えば自動車における技術的な過程を制御する装置であって、この装置は記憶装置を有しており、この記憶装置には上記の制御に必要なデータセットが記憶されている形式の、技術的な過程を制御する装置において、各データセットにタイプスイッチが割り当てられており、このタイプスイッチによって、上記のデータセットが関数または特性構造として特徴付けられることを特徴とする、技術的な過程を制御する装置を構成することによって解決される。

また技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法についての上記の課題は、本発明の請求項７により、例えば自動車における技術的な過程を制御するために必要なデータセットを求めて、この技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法において、種々異なるタイプスイッチによって、データセットの相異なる変型（Version）をテスト制御装置に記憶し、上記のタイプスイッチによってデータセットを関数または特性構造として特徴づけ、上記の相異なる変型の記憶装置必要量は異なり、技術的な過程の制御の品質および当該技術的な過程の制御に対するデータの所望の記憶装置必要量を考慮して、データセットの種々異なる変型から、制御のためのデータを編成することによって解決される。

さらに技術的な過程を制御するためのデータを作成する装置についての課題は、本発明の請求項１０により、例えば自動車における技術的な過程を制御するために必要なデータセットが求められる、技術的な過程を制御するためのデータを作成する装置において、種々異なるタイプスイッチにより、データセットの種々異なる変型がテスト制御装置に記憶され、上記タイプスイッチにより、前記データセットが関数または特性構造として特徴付けられ、上記の相異なる変型の記憶装置必要量は異なり、上記の技術的な過程の制御の品質およびこの技術的な過程の制御に対するデータの所望の記憶装置必要量を考慮して、データセットの相異なる変型から、制御のためのデータを編成することを特徴とする、技術的な過程を制御するためのデータを作成する装置を構成することによって解決される。

本発明の有利な実施形態において、関数の場合、上記のタイプスイッチにより、この関数の詳細が示される。

本発明の有利な実施形態において、関数として多項式を使用し、上記の記憶されるデータセットは、この多項式の係数であり、上記の詳細により、多項式の次数が示される。

本発明の有利な実施形態において、特性構造の場合、上記タイプスイッチにより、この特性構造の入力次元の選択および／または数が示される。

本発明の有利な実施形態において、上記のタイプスイッチにより、付加的にグリッド点の数についての情報が示される。

本発明の有利な実施形態において、上記タイプスイッチにより、データ記憶部の混合形態が示され、データセットの一部分は関数として、まだ別の一部分は特性構造として記憶される。

技術的な過程を制御するためのデータを作成する本発明による方法の有利な１実施形態において、上記のテスト制御装置において技術的な過程を制御するプログラムを処理し、このプログラムによって上記のデータセットにアクセスし、上記のプログラムがデータセットにアクセスするためにポインタ装置が設けられており、このポインタ装置を介して上記のプログラムのデータセットへのアクセスを行う。

また別の有利な実施形態では、アプリケーション装置が設けられており、このアプリケーション装置により、上記ポインタ装置を調整して、上記のデータセットの相異なる変型にアクセスする。

本発明の実施例を図面に示し、以下の説明において詳述する。

図１には技術的な過程を制御する装置１が概略的に示されており、これを以下では制御装置１と記す。制御装置１により、制御信号が形成され、この制御信号により、出力線路２を介して技術的な過程ないしは別の技術的な装置が制御される。このような技術的な過程の典型的な例は、例えば自動車の原動機の制御である。制御装置１は、ここに図示しない入力線路によって多数の信号を読み込み、例えばドライバによって操作されるアクセルペダルの位置なども読み込まれる。これらの入力量に依存して制御装置１は、相応する制御信号を計算し、これらの制御信号は出力線路２を介して、例えばスロットルバルブ、噴射バルブ、燃料ポンプ、点火プラグなどに出力されて、内燃機関が相応に駆動制御される。計算のために制御装置１には計算機３が設けられており、これはバスシステム４を介して記憶装置１０に接続されている。記憶装置１０には、図１に図示していない制御のための実際のプログラムの他にデータセット５，６，７が記憶されており、これらには制御情報が含まれている。基本的には上記の制御プログラムにより、入力データから技術的な過程に対する制御データをどのように形成するかという計算手法が設定される。ここでデータセット５，６，７は、具体的に制御すべき技術的な過程の固有の諸状況に上記の制御プログラムを適合させるために使用される。

内燃機関の場合、このことが意味するのは、上記のプログラムにより、入力量と出力量との間の所定の基本的な依存関係を設定することである。データセット５，６，７により、上記の制御プログラムは具体的な内燃機関に適合される。データセット５，６，７は有利にはいわゆる特性構造として記憶され、これら特性構造により、所定の入力データに所定の出力データが対応付けられるのである。

このような特性構造の最も簡単なケースは特性曲線である。すなわち入力量の１つの値に１つの出力量が対応付けられるのである。ここではいわゆるグリッド点（Stuetzstelle）において、入力量に対する点状の値に、出力量に対する点状の値が対応付けられる。実際の入力量が、２つのグリッド点の間の値をとる場合、補間により、これらの２つのグリッド点の間で出力量に対する値が補間される。上記のような特性構造の別の例はいわゆる特性マップであり、ここでは２つの入力量に１つの出力量が対応付けられる。グリッド点では２つの入力量からなる値の対毎に、出力量に対する値が１つ対応付けられる。グリッド点の間にある入力量においては、出力量はここでも補間により、周囲のグリッド点の出力値から求められる。別の特性構造は特性空間であり、ここでは３つにの入力量が１つの出力量に対応付けられる。ここでグリッド点は、入力量に対する３つの値からなり、これらに出力量に対する値が１つ対応付けられる。特性曲線、特性マップおよび特性空間はそれぞれ１，２または３次元の特性構造とも称される。

したがって特性構造は、１つまたは複数の入力量に１つの出力量が対応付けられるデータセットから構成される。グリッド点間の間隔がどの程度細かく設計されているか、ないしは入力次元（Eingangsdimension）の数に応じて、相応する特性構造は、格段に大きな記憶装置を必要とすることがある。しかしながら少なくとも内燃機関における適用に対して判明したのは、制御装置１を、制御すべきである具体的な内燃機関に適合させる際には再三再四つぎのような状況が発生することである。すなわち、個々の特性構造は比較的簡単に構成されるため、特性構造が大きな記憶装置必要量にならないという状況が発生することが判明したのである。この場合、このような特性構造は、簡単な数学的な関数により、またはより次元の低い特性構造によって格段に簡単に表すことができるのである。

本発明において提案されるのは、このような状況を利用し、またデータセットを都度の状況に適合させることである。したがって本発明では各データセット５，６，７にタイプスイッチ（Typschalter）を割り当て、このスイッチによって、データセット５，６，７にどのような形態でデータを記憶するかを示すのである。

ここでは特性構造として記憶する代わりに、簡単な関数のパラメタを記憶する。出力量Ａと入力量Ｅとの関係は、例えば
Ａ ＝ ｃ＋ｂ＊Ｅ または
Ａ ＝ ｃ＋ｂ＊Ｅ＋ｄ＊Ｅ² または
Ａ ＝ ｃ＋ｂ＊Ｅ＋ｄ＊Ｅ^0.5
または別の関係式によって示すことができる。

したがってタイプ指示子（Typzeiger）によって示すことができるのは、どの形態の関数であるかであり、またこの場合にデータセット５，６，７において関数パラメタに対する値、すなわち定数ｂ，ｃ，ｄ等が示されるのである。

さらに上記の関数を
Ａ ＝ ｃ＋Ｅ^b＋Ｅ^d＋…
の形態の多項式として示すことも可能である。この場合、上記のデータセットにおいて係数ｂ，ｃ，ｄ，…に対する値が示される。

相応に多次元の関数を示すことも可能であり、ここではこれらの関数により、入力量Ｅ１およびＥ２に
Ａ ＝ ｃ＋ｂ＊Ｅ１＋ｄ＊Ｅ２
の形態の出力量Ａが対応付けられる。

さらに上記のタイプスイッチを使用して、特性構造がどのようになっているかを示すことができる。例えば、１次元、２次元、３次元または場合によってより一層高い次元の特性構造であるかを示すことができるのである。さらに上記のタイプスイッチにより、複数の入力次元のうちのいずれを使用したかを示すことができる。例えば、１特性構造は基本的に３つの次元、すなわち温度、エンジン回転数および負荷を入力次元として有することができる。この場合、タイプスイッチによって、温度および回転数だけを使用することを示すことができる。さらにタイプスイッチによって、グリッド点の数を示すことできる。

この方法において最初から必要であり、ただ１つ決まっているのは、いずれの入力量に出力量が依存し得るかということである。例えば、噴射すべき燃料量は、エンジン回転数、アクセルペダル位置および燃料温度に依存し得る。しかしながら、上記のタイプスイッチを介して、これらのすべての量に実際には依存しない特性構造を選択するか、または選択した関数の個々のパラメタをゼロに設定して、個々の入力量に対する依存性を停止することができる。

さらに、上記のタイプスイッチによって混合形態が示されるようにすることも可能である。すなわち情報が、所定のデータ領域に対しては関数として、また別のデータ領域に対しては特性構造の形態で示されるようにすることも可能である。例えば、原動機の空気量の制御を１５００の回転数までは特性構造として、またより高い回転数において関数として示すことができるのである。計算は基本的に関数であるが、関係の一部分が特性構造によって示される場合、別の混合形態が得られる。このような例として考えられるのは、出力値が温度および回転数に依存しており、温度への依存性が多項式として、また回転数への依存性が特性曲線として記憶されている状況である。

図１に示した、技術的な過程を制御する装置を作製するためには専用のツールが必要である。このツールによって可能になるのは、種々異なるタイプスイッチにより、試験的にデータセットが特性構造または関数として計算機３に供給されることである。このようなテスト制御装置２１が図２に概略的に示されている。図２にはテスト制御装置２１が概略的に示されており、これは図１の制御装置１と同様に計算機３と、バスシステム４と、記憶装置１０と、出力線路２とを有する。計算機３はバスシステム４とは直接接続されているが、記憶装置１０とは直接接続されておらず、まずバスシステム４がポインタ装置２２にアクセスして、このポインタ装置２２がバス２３を介して記憶装置１０にアクセスするのである。さらにポインタ装置２２は、別のバス２４を介してインタフェース２５に接続されている。インタフェース２５は、別のバス２６を介して、テスト制御装置２１の外部に配置されているアプリケーション装置２７に接続されている。

図２の装置は、制御装置１に対して設けられている記憶装置よりも格段に大きな記憶装置１０を有する。このため、さまざまなタイプスイッチ１１を有する種々異なるデータセット５，６，７の変型（Version）を記憶することができる。したがって所定のデータを関数として記憶したり、また１次元の特性構造（特性曲線）または２次元の特性構造（特性マップ）として記憶することができるのである。実際の制御プログラムを処理する際の計算機３のアクセスは、全く通常にインタフェース４を介してポインタ装置２２に対して行われる。計算機３とは異なり、ポインタ装置２２はふつうの記憶装置と同様に振舞うため、ふつうのアプリケーションプログラムから見ると違いがわからない。しかしながら、アプリケーション装置２７およびインタフェース２５を介して前もってポインタ装置２２に記憶されている情報に依存し、ポインタ装置２２を介して記憶装置１０に対するアクセスが行われる。ここでは相応して前もってアプリケーションエニジニアによって選択されたデータセットの変型に対するアクセスが行われる。すなわち、試験的にデータセットの１変型または別の変型を試すことができ、またデータセットのさまざまな変型により、技術的な過程、例えば内燃機関の制御の際に違いがどの程度生じるかについて試験を行うことができる。適用時には、後に実際に制御に使用される制御装置の記憶装置の決まった量から出発する。テスト制御装置２１の記憶装置１０にはデータセットのさまざまな変型が記憶されており、これらは記憶装置量が異なる。さまざまなデータセットのこれらの種々異なる変型から、データセットのさまざまな組み合わせが編成される。これらはそれぞれの合計が、後に制御に使用される制御装置の、利用可能な記憶スペースよりも大きくなってはならない。つぎにアプリケーションフェーズでは、データセットのさまざまな変型のどの組み合わせによって、可能な限りに良好な技術的過程の制御が行われるかと、その際に利用可能な記憶スペースを上回らないこととが検証される。計算機３が所定のデータセットにアクセスする際には、アプリケーション装置２７によってポインタ装置２２に対して行われる相応の調整により、データセットの種々異なる変型のうちの１つが選択される。

択一的にはテスト制御装置２１の記憶装置１０の大きさを制御装置１と同じにすることも可能である。この場合、データセットの種々異なる変型は、アプリケーション装置だけに設けられる。この際にはアプリケーション装置２７により、１つのテストに対してそれぞれデータセットの完全なセットが編成され、テスト毎にテスト制御装置２１に伝送される。これらのデータセットは記憶装置１０に書き込まれ、またポインタ装置２２も相応に適合される。これにより、データセットの種々異なる変型５，６，７は順次に試験的にテスト制御装置２１に供給されるのである。

本発明の方法は、計算機において完全にシミュレーションすることも可能である。この際に上記のテスト制御装置および内燃機関は、計算機のシミュレーションデータとして存在しており、テスト制御装置におけるデータの編成は、内燃機関のモデルに基づいて調べられる。

最後に制御装置１を実施して、テスト制御装置２１に対して説明したのと同様にこの制御装置が、記憶装置をダイナミックに管理する固有の装置を有するようにすることも可能である。この場合にはこれにより、最終的な制御装置に対して、例えば利用可能な記憶装置よりも多くを必要としないデータセット５，６，７の所定の編成の仕方を選択しなければならないが、このこれらのデータセットには固定の記憶装置アドレスを介してアクセスするのではなく、テスト制御装置にも使用されるダイナミックなアドレッシングを介してアクセスするのである。このようにすることの利点は、テスト制御装置において検証されたソフトウェアを変更なしに、ひいては新たな検証を必要とせずに最終的な制御装置１に引き継ぐことができることである。制御装置１においてダイナミックなアドレッシングを使用するためには、このために特別に適合化され、この形態のアドレッシングを直接サポートする計算機３をこの制御装置に設けるか、またはこの計算機上で動作するプログラムに、誤った記憶装置アクセスが発生しないようにする監視機能を補足しなければならない。

技術的な過程を制御する装置を示す図である。 技術的の過程を制御するテスト制御装置および応用装置を示す図である。

符号の説明

１ 制御装置、 ２ 出力線路、 ３ 計算機、 ４ バスシステム、 ５−７ データセット、 １０ 記憶装置、 １１ タイプスイッチ、 ２１ テスト制御装置、 ２２ ポインタ装置、 ２３，２４，２６ バス、 ２５ インタフェース、 ２７ アプリケーション装置

Claims (10)

1. 例えば自動車における技術的な過程を制御する装置（１）であって、
   該装置は記憶装置（１０）を有しており、
   該記憶装置には前記の制御に必要なデータセット（５，６，７）が記憶されている形式の、技術的な過程を制御する装置（１）において、
   各データセット（５，６，７）にタイプスイッチ（１１）が割り当てられており、
   該タイプスイッチによって、前記データセットが関数または特性構造として特徴付けられることを特徴とする、
   技術的な過程を制御する装置。
2. 関数の場合、前記タイプスイッチ（１１）により、当該関数の詳細が示される、
   請求項１に記載の装置。
3. 関数として多項式を使用し、
   前記の記憶されるデータセット（５，６，７）は、前記多項式の係数であり、
   前記の詳細により、多項式の次数が示される、
   請求項２に記載の装置。
4. 特性構造の場合、前記タイプスイッチ（１１）により、当該特性構造の入力次元の選択および／または数が示される、
   請求項１に記載の装置。
5. 前記タイプスイッチ（１１）により、付加的にグリッド点の数についての情報が示される、
   請求項４に記載の装置。
6. 前記タイプスイッチ（１１）により、データ記憶部の混合形態が示され、
   データセット（５，６，７）の一部分は関数として、まだ別の一部分は特性構造として記憶される、
   請求項１に記載の装置。
7. 例えば自動車における技術的な過程を制御するために必要なデータセット（５，６，７）を求めて、当該の技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法において、
   種々異なるタイプスイッチ（１１）を有するデータセットの相異なる変型をテスト制御装置（２１）に記憶し、
   前記のタイプスイッチ（１１）によってデータセットを関数または特性構造として特徴づけ、
   前記の相異なる変型の記憶装置必要量は異なり、
   技術的な過程の制御の品質および当該技術的な過程の制御に対するデータの所望の記憶装置必要量を考慮して、前記のデータセット（５，６，７）の相異なる変型から、制御のためのデータを編成することを特徴とする、
   技術的な過程を制御するためのデータを作成する方法。
8. 前記のテスト制御装置（２１）にて技術的な過程を制御するプログラム（３）を処理し、
   当該プログラム（３）によって前記データセット（５，６，７）にアクセスし、
   前記のプログラム（３）がデータセット（５，６，７）にアクセスするためにポインタ装置（２２）が設けられており、
   当該ポインタ装置を介して、前記のプログラムのデータセット（５，６，７）へのアクセスを行う、
   請求項７に記載の方法。
9. アプリケーション装置（２７）が設けられており、
   該アプリケーション装置により、前記ポインタ装置（２２）を調整して、前記のデータセット（５，６，７）の相異なる変型にアクセスする、
   請求項８に記載の方法。
10. 例えば自動車における技術的な過程を制御するために必要なデータセット（５，６，７）が求められる、技術的な過程を制御するためのデータを作成する装置において、
    種々異なるタイプスイッチ（１１）により、有するデータセットの相異なる変型がテスト制御装置（２１）に記憶され、
    前記タイプスイッチ（１１）により、前記データセットが関数または特性構造として特徴付けられ、
    前記の相異なる変型の記憶装置必要量は異なり、
    前記の技術的な過程の制御の品質および当該技術的な過程の制御に対するデータの所望の記憶装置必要量を考慮して、データセット（５，６，７）の相異なる変型から、制御のためのデータを編成することを特徴とする、
    技術的な過程を制御するためのデータを作成する装置。

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