JP5443259B2

JP5443259B2 - 限界値探査装置及び方法

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Publication number: JP5443259B2
Application number: JP2010112358A
Authority: JP
Inventors: 永生龍; 善博橋本; 祐一郎三瓶
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: JP2011242163A

Description

本発明は、限界値探査装置及び方法に関する。

近年、エンジンは、高性能化により、多くの制御パラメータによって制御されて動作する。この制御パラメータによって制御されるエンジンの特性は、実験計画法（ＤＯＥ）によって配置された所定数の計測点における計測データに基づいて、モデル化されている。例えば、排ガス（ＮＯｘ）量の少ないエンジンにするために、このような計測データに基づいたモデルを使用して、コモンレール圧や、燃料噴射時期等の制御パラメータが最適化される。

このモデルは、エンジンの動作範囲を幾何学的に表わした実行可能領域という、制御パラメータの限界点を頂点とする凸多面体で表わされる。この凸多面体上の限界点に対応する制御パラメータの限界値を探査する技術を開示する特許文献１及び２が知られている。

特許文献１で開示するエンジン用試験装置は、複数の運転条件をパラメータとする座標系にてエンジンの運転可能領域Ｘを探索するときに、運転可能領域Ｘ内に第一探索開始点を配置し、第一探索開始点を起点として複数の探索点を所定方向に順次配列することにより運転可能領域Ｘの境界探索（以下、第一境界探索という。）を行う。次に、エンジン用試験装置は、第一境界探索にて取得された運転可能領域Ｘの境界点に基づいて運転可能領域Ａ１を仮算出し、この運転可能領域Ａ１の略重心Ｇに第二探索開始点を配置し、第二探索開始点を起点として複数の探索点を所定方向に配列することにより運転可能領域Ｘの境界探索（以下、第二境界探索という。）を行い、且つ、第一境界探索及び第二境界探索にて取得された運転可能領域Ｘの境界点に基づいて運転可能領域Ａ２を算出する。このようにエンジン用試験装置は、第一境界探索及び第二境界探索を含む複数の境界探索を行い、一回のみの境界探索を行って運転可能領域が取得される構成と比較して、運転可能領域Ｘの探索精度を向上させることができる。

特許文献２で開示するエンジン用試験装置は、複数の運転条件をパラメータとする座標系にてエンジンの運転可能領域Ｘを探索するときに、運転可能領域Ｘ内に第一探索開始点を配置し、第一探索開始点を起点として複数の探索点を所定方向に順次配列することにより運転可能領域Ｘの境界探索（以下、第一境界探索という。）を行う。次に、エンジン用試験装置は、第一境界探索にて取得された運転可能領域Ｘの境界点に基づいて運転可能領域Ａ１を仮算出し、この運転可能領域Ａ１内であって探索点の配置密度が疎な領域ａ１内に第二探索開始点を配置し、第二探索開始点を起点として複数の探索点を所定方向に配列することにより運転可能領域Ｘの境界探索（以下、第二境界探索という。）を行い、且つ、第一境界探索及び第二境界探索にて取得された運転可能領域Ｘの境界点に基づいて運転可能領域Ａ２を算出する。このエンジン用試験装置は、第一境界探索及び第二境界探索を含む複数の境界探索を行い、運転可能領域Ａを取得するので、一回のみの境界探索が行われて運転可能領域が取得される構成と比較して、運転可能領域Ｘの探索精度を向上させることができる。

特開２００８−２０２９７５号公報特開２００８−２０２９７６号公報

しかしながら、特許文献１で開示される技術は、運転可能領域の略重心を探索開始点として運転可能領域を探索し、探索した運転可能領域の略重心を次の探索開始点として運転可能領域をさらに探索していくので、運転可能領域を生成する際に重複して探索する部分がある。また、特許文献２で開示される技術は、運転可能領域内であって探索点の配置密度が疎な領域内に探索開始点を配置して探索し、探索した運転可能領域内における探索点の配置密度が疎な領域内に次の探索開始点を配置して運転可能領域をさらに探索するので、同様に、運転可能領域を生成する際に重複して探索する部分がある。

そこで、制御パラメータの限界値を迅速に探査し、制御可能領域を効率よく生成することができる装置及び方法が求められている。

本発明は、制御パラメータの限界値を迅速に探査し、制御可能領域を効率よく生成することができる限界値探査装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

（１）エンジンを制御するための制御パラメータの限界値を探査する限界値探査装置であって、探査を開始するための探査始点を決定する探査始点決定手段と、探査する方向である探査方向を決定する探査方向決定手段と、前記エンジンの動作状態を測定するエンジン測定手段と、前記エンジン測定手段によって測定された結果が前記エンジンの所定の動作条件を超えるまで、前記探査始点決定手段によって決定された探査始点から、前記探査方向決定手段によって決定された探査方向に前記制御パラメータの値を変化させて、制御パラメータの限界値を探査する限界値探査手段と、前記限界値探査手段によって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点によって境界領域を生成する境界領域生成手段と、生成された境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査された第１の限界点と、当該第１の限界点に隣り合う第２の限界点との間の安定点であって当該境界領域上の安定点を決定する安定点決定手段と、生成された境界領域を構成する前記第１の限界点を探査したときの探査始点から、前記安定点決定手段によって決定された安定点への方向を探査方向とし、当該安定点を探査始点として、前記限界値探査手段によって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点と、当該境界領域を構成する限界点とによって境界領域を生成する境界領域再生成手段と、を備える限界値探査装置。

（１）の構成によれば、本発明に係る限界値探査装置は、探査を開始するための探査始点を決定し、探査する方向である探査方向を決定し、エンジンの動作状態を測定し、測定した結果がエンジンの所定の動作条件を超えるまで、探査始点から、探査方向に制御パラメータの値を変化させて、制御パラメータの限界値を探査する。そして、本発明に係る限界値探査装置は、探査始点及び探査方向に基づいて限界値を探査し、探査した限界値に対応する限界点によって境界領域を生成する。次に、本発明に係る限界値探査装置は、生成した境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査した第１の限界点と、当該第１の限界点に隣り合う第２の限界点との間の安定点であって当該境界領域上の安定点を決定し、第１の限界点を探査したときの探査始点から、決定した安定点への方向を探査方向とし、安定点を探査始点として、限界値を探査し、探査した限界値に対応する限界点と、当該境界領域を構成する限界点とによって境界領域を生成する。

すなわち、本発明に係る限界値探査装置は、生成した境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査した限界点と、その限界点に隣り合う限界点との間の安定点を探査始点とし、安定点に基づく方向を探査方向として、限界値をさらに探査し、境界領域を生成する。したがって、本発明に係る限界値探査装置は、限界点によって構成される境界領域上の点から限界値をさらに探査するので、制御パラメータの限界値を迅速に探査し、制御可能領域を効率よく生成することができる。

（２）前記限界値探査手段は、二分法によって前記制御パラメータの値を変化させる、（１）に記載の限界値探査装置。

したがって、（２）に係る限界値探査装置は、制御パラメータの限界値をさらに迅速に探査することができる。

（３）前記安定点決定手段と、前記境界領域再生成手段と、を繰り返す繰り返し手段を、さらに備える（１）又は（２）に記載の限界値探査装置。

（３）の構成によれば、（３）に係る限界値探査装置は、境界領域上の安定点を決定し、決定した安定点に基づく探査方向及び探査始点によって限界値を探査し、探査した限界値に対応する限界点によって境界領域を生成することを繰り返す。したがって、（３）に係る限界値探査装置は、限界値によって構成される境界領域上の点から限界値をさらに探査することを繰り返すので、制御可能領域をさらに効率よく生成することができる。

（４）前記境界領域再生成手段は、前記安定点決定手段によって安定点を決定できない場合に、決定できなかった安定点への探査方向の限界値を探査させないで、決定できた前記安定点への探査方向で探査された限界値に対応する限界点と、生成されている境界領域の限界点とによって境界領域を生成する、（１）から（３）のいずれかに記載の限界値探査装置。

（４）の構成によれば、限界値探査装置は、安定点を決定できない場合に、決定できなかった安定点への探査方向の限界値を探査しないで、境界領域を生成する。したがって、（４）に係る限界値探査装置は、制御可能領域をさらに効率よく生成することができる。

（５）エンジンを制御するための制御パラメータの限界値を探査する限界値探査装置が実行する方法であって、探査を開始するための探査始点を決定する探査始点決定ステップと、探査する方向である探査方向を決定する探査方向決定ステップと、前記エンジンの動作状態を測定するエンジン測定ステップと、前記エンジン測定ステップによって測定された結果が前記エンジンの所定の動作条件を超えるまで、前記探査始点決定ステップによって決定された探査始点から、前記探査方向決定ステップによって決定された探査方向に前記制御パラメータの値を変化させて、制御パラメータの限界値を探査する限界値探査ステップと、前記限界値探査ステップによって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点によって境界領域を生成する境界領域生成ステップと、生成された境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査された第１の限界点と、当該第１の限界点に隣り合う第２の限界点との間の安定点であって当該境界領域上の安定点を決定する安定点決定ステップと、生成された境界領域を構成する前記第１の限界点を探査したときの探査始点から、前記安定点決定ステップによって決定された安定点への方向を探査方向とし、当該安定点を探査始点として、前記限界値探査ステップによって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点と、当該境界領域を構成する限界点とによって境界領域を生成する境界領域再生成ステップと、を備える方法。

（５）の構成によれば、本発明に係る方法は、生成した境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査した限界点と、その限界点に隣り合う限界点との間の安定点を探査始点とし、安定点に基づく方向を探査方向として、限界値をさらに探査し、境界領域を生成する。したがって、本発明に係る方法は、制御パラメータの限界値を迅速に探査し、制御可能領域を効率よく生成することができる。

本発明によれば、制御パラメータの限界値を迅速に探査し、制御可能領域を効率よく生成することができる。

本発明の特徴を示す図である。図１に続く図である。本発明の一実施形態である限界値探査装置の限界値の探査を説明するための図である。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置の機能を示す機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置のハードウェア構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置の処理内容を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置の境界領域生成処理の内容を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置の安定点決定処理の内容を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置の境界領域再生成処理の内容を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置の限界値探査処理の内容を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る限界値探査装置の測定処理の内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。

図１は、本発明の特徴を示す図である。図１（１）は、限界値探査装置１０が制御パラメータの限界値（２つの制御パラメータの組み合わせ）を探査するために、最初に所定の方向（例えば、４方向）を探査し、限界点を探し出したことを示す図である。図１（２）は、限界値探査装置１０が、制御パラメータの限界値をさらに探査し、限界点を探し出したことを示す図である。

図１（１）の例は、２つの制御パラメータについて、限界値探査装置１０が、最初の探査始点１００と最初の探査方向１５１，１５２，１５３，１５４とを決定し、探査した限界値に対応する限界点１０１，１０２，１０３，１０４によって境界領域１９０を生成したことを示す例である。最初の探査始点１００は、エンジンの動作条件内であることが既知の点である。最初の探査方向１５１，１５２，１５３，１５４は、例えば、２つの制御パラメータ（Ｐ１、Ｐ２）の場合、Ｐ１の制御パラメータのみを増減する探査方向１５１，１５３と、Ｐ２の制御パラメータのみを増減する探査方向１５２，１５４との４方向である。限界値探査装置１０が限界値を探査する例は、図３に示す。

図１（２）の例は、限界値探査装置１０が、図１（１）の例で生成した境界領域からさらに境界領域を生成したことを示す例である。限界値探査装置１０は、生成した境界領域を構成する限界点１０１，１０２，１０３，１０４のうち第１の限界点１０１と、当該第１の限界点１０１に隣り合う第２の限界点１０２との間の安定点であって境界領域１９０上の安定点１１１を決定する。安定点は、例えば、限界点１０１と限界点１０２との中間の点（３次元以上の場合、面の重心点）である。次に、限界値探査装置１０は、第１の限界点１０１を探査したときの探査始点１００から当該決定した安定点１１１への方向を探査方向２５１とし、当該決定した安定点１１１を探査始点として限界値を探査する。そして、限界値探査装置１０は、同様に、安定点１１２，１１３，１１４を探査始点として探査方向２５２，２５３，２５４に、限界値を探査して、探査した限界値に対応する限界点２０１，２０２，２０３，２０４と、境界領域１９０を構成する限界点１０１，１０２，１０３，１０４とによって境界領域２９０を生成する。

図２は、図１に続く図である。図２の例は、限界値探査装置１０が、図１（２）の例で生成した境界領域２９０からさらに限界値を探査することを示す例である。図２において、限界値探査装置１０は、生成した境界領域２９０を構成する限界点のうち境界領域２９０を生成するときに新たに探査した第１の限界点２０１と、第１の限界点２０１に隣り合う第２の限界点１０１との間の安定点であって境界領域２９０上の安定点２１１を決定する。そして、限界値探査装置１０は、第１の限界点２０１を探査したときの探査始点である安定点１１１から決定した安定点２１１への方向を探査方向３５１とし、安定点２１１を探査始点として、限界値を探査する。同様に、限界値探査装置１０は、安定点１１１，１１２，１１３，１１４から決定した安定点２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８への方向を探査方向３５２，３５３，３５４，３５５，３５６，３５７，３５８とし、安定点２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８を探査始点として、限界値を探査する。

図３は、本発明の一実施形態である限界値探査装置１０の限界値の探査を説明するための図である。図３の例は、限界値探査装置１０が、探査始点から探査方向へ、制御パラメータの値を変化させながら、エンジンの動作状態を測定していることを示す例である。

図３において、限界値探査装置１０は、探査始点１００の値を制御パラメータに設定し、エンジンの動作状態を測定し、測定結果が所定の動作条件内であることを判断する。次に、限界値探査装置１０は、二分法により、探査始点１００と目標限界点９００との中間点を算出し、算出した中間点を測定点９０１とし、測定点９０１の値を制御パラメータに設定し、エンジンの動作状態を測定し、測定結果が所定の動作条件内であることを判断する。同様に、限界値探査装置１０は、測定結果が所定の動作条件内である場合に、二分法により、測定点９０１と目標限界点９００との中間点を算出し、算出した中間点を次の測定点９０２とし、測定点９０２の値を制御パラメータに設定して測定する。同様に、限界値探査装置１０は、二分法による測定を繰り返す。

そして、限界値探査装置１０は、測定点９０３において測定結果がエンジンの動作条件を超えたと判断すると、直前の、測定結果がエンジンの動作条件を超えない測定点９０２に戻る。次に、限界値探査装置１０は、二分法により、測定点９０２と測定点９０３との中間点を算出し、算出した中間点を次の測定点９１１とし、測定点９１１の値を制御パラメータに設定して測定する。そして、同様に、限界値探査装置１０は、二分法による測定を繰り返し、測定結果がエンジンの動作条件を超えたと判断すると、直前の、測定結果がエンジンの動作条件を超えない測定点に戻り、二分法による測定を繰り返す。

このようにして、限界値探査装置１０は、測定結果がエンジンの動作条件を超える測定点９１３と、直前の、測定結果がエンジンの動作条件を超えない測定点９１２との間隔が、目標の精度である場合に、測定結果がエンジンの動作条件を超えない測定点９１２を探査した限界点１０１とする。

図４は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０の機能を示す機能ブロック図である。限界値探査装置１０は、探査始点決定手段としての探査始点決定部１１と、探査方向決定手段としての探査方向決定部１２と、エンジン測定手段としてのエンジン測定部１３と、限界値探査手段としての限界値探査部１４と、境界領域生成手段としての境界領域生成部１５と、安定点決定手段としての安定点決定部１６と、境界領域再生成手段としての境界領域再生成部１７と、繰り返し手段としての繰り返し部１８とを備える。そして、限界値探査装置１０は、エンジンを制御するための制御パラメータの限界値を探査する。このような限界値探査装置１０について、各部ごとに詳述する。

探査始点決定部１１は、探査を開始するための探査始点を決定する。例えば、探査始点決定部１１は、探査始点の制御パラメータの値を決定する。

探査方向決定部１２は、探査する方向である探査方向を決定する。例えば、制御パラメータが２つ（Ｐ１及びＰ２）の場合、探査方向決定部１２は、Ｐ１のみを変化させたり、Ｐ１とＰ２との変化させる割合を変えたりして、探査方向を決定する。

エンジン測定部１３は、エンジンの動作状態を測定する。例えば、エンジン測定部１３は、制御パラメータ（例えば、コモンレール圧や、燃料噴射時期等）を用いてエンジンを動作させ、動作状態（例えば、排ガス（ＮＯｘ）量等）を測定できるシステム（例えば、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）制御システム）に制御パラメータの値を送信し、エンジンの動作状態を測定した測定結果を受信する。

限界値探査部１４は、エンジン測定部１３によって測定された結果がエンジンの所定の動作条件を超えるまで、探査始点決定部１１によって決定された探査始点から、探査方向決定部１２によって決定された探査方向に制御パラメータの値を変化させて、制御パラメータの限界値を探査する。限界値探査部１４は、上述のように二分法によって制御パラメータの値を変化させて（図３参照）、限界値を探査する。探査始点決定部１１〜限界値探査部１４によって一の限界点が求められる。

境界領域生成部１５は、探査始点決定部１１〜限界値探査部１４によって、例えば探査方向を変えて、限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点によって境界領域を生成する。例えば、境界領域生成部１５は、制御パラメータが２つの場合に、図１（１）のように、制御パラメータの限界値による境界領域（３つ以上の制御パラメータの場合、凸多面体）を生成する。

安定点決定部１６は、生成された境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査された第１の限界点と、当該第１の限界点に隣り合う第２の限界点との間の安定点であって当該境界領域上の安定点を決定する。安定点は、２つの制御パラメータでは中間点である。安定点決定部１６は、算出した中間点の値を制御パラメータとしてエンジンの動作状態を測定した結果、所定の動作条件内の結果を得た場合、中間点を安定点とする。安定点決定部１６は、算出した中間点の値を制御パラメータとしてエンジンの動作状態を測定した結果、所定の動作条件内の結果を得られなかった場合、安定点がない（凸面ではない）とする。

境界領域再生成部１７は、生成された境界領域を構成する第１の限界点を探査したときの探査始点から、安定点決定部１６によって決定された安定点への方向を探査方向とし、安定点を探査始点として、限界値探査部１４によって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点と、当該境界領域を構成する限界点とによって境界領域を生成する。境界領域再生成部１７は、安定点決定部１６によって安定点が決定されなかった場合、安定点が決定されなかった方向での限界値探査部１４による探査をさせない。

繰り返し部１８は、安定点決定部１６と、境界領域再生成部１７との処理を繰り返す。例えば、図２のように、境界領域上の安定点に基づいてさらに限界点を探査させる。繰り返し部１８は、全ての探査方向における限界値を、要求された測定精度内で探査した場合に、繰り返しを終了する。繰り返し部１８は、繰り返し回数を受け付け、受け付けた回数によって処理を繰り返す、としてもよい。

図５は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。限界値探査装置１０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０１０、バスライン１００５、通信Ｉ／Ｆ１０４０、メインメモリ１０５０、ＢＩＯＳ（ＢａｓｉｃＩｎｐｕｔＯｕｔｐｕｔＳｙｓｔｅｍ）１０６０、Ｉ／Ｏコントローラ１０７０、キーボード／マウス１１００、及び表示装置１０２２を備える。

Ｉ／Ｏコントローラ１０７０には、ハードディスク１０７４、半導体メモリ１０７８、等の記憶手段を接続することができる。

ＢＩＯＳ１０６０は、限界値探査装置１０の起動時にＣＰＵ１０１０が実行するブートプログラムや、限界値探査装置１０のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。

ハードディスク１０７４は、限界値探査装置１０が本発明の機能を実行するためのプログラムを記憶しており、さらに、各種データベースを構成可能である。

限界値探査装置１０に提供されるプログラムは、ハードディスク１０７４、又はメモリカード等の記録媒体に格納されて提供される。このプログラムは、Ｉ／Ｏコントローラ１０７０を介して、記録媒体から読み出され、又は通信Ｉ／Ｆ１０４０を介してダウンロードされることによって、限界値探査装置１０にインストールされ実行されてもよい。

前述のプログラムは、専用通信回線に接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又は光ディスクライブラリ等の記憶装置を記録媒体として使用し、通信回線を介して限界値探査装置１０に提供されるとしてもよい。

ここで、表示装置１０２２は、限界値探査装置１０による演算処理結果の画面を表示したりするものであり、ブラウン管表示装置（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等のディスプレイ装置を含む。

また、通信Ｉ／Ｆ１０４０は、限界値探査装置１０を専用ネットワークを介して端末（例えば、測定対象の装置やＥＣＵ制御システム等）と接続できるようにするためのネットワーク・アダプタである。

図６は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０の処理内容を示すフローチャートである。なお、本処理は、例えば、プログラム開始指令を受け付けて開始し、プログラム終了指令又は終了条件により終了する。

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１０１０は、最初の探査始点及び探査方向を決定する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、所定の制御パラメータの値（例えば、エンジンの所定の動作条件における中心の値）と、所定の方向（例えば、制御パラメータが２つの場合、平面座標におけるＸ軸方向及びＹ軸方向）とを最初の探査始点及び探査方向とする。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０２に移す。

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１０１０は、境界領域生成処理（後述する図７参照）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０３に移す。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１０１０は、安定点決定処理（後述する図８参照）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０４に移す。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０１０は、境界領域再生成処理（後述する図９参照）をする。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０５に移す。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１０１０は、測定値が精度内か否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ１０１０は、境界領域の限界点を探査する際の測定値が目標の精度の範囲内か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０６に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０３に移す。

ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１０１０は、境界領域を生成するための制御パラメータの組み合わせである状態点について、全ての探査が完了か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、境界領域を生成して処理を終了し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、次の状態点について境界領域を探査するために処理をステップＳ１０１に移す。

図７は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０の境界領域生成処理の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１０１０は、限界値探査処理のための探査始点及び探査方向を設定する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０２に移す。

ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１０１０は、限界値探査処理（後述する図１０参照）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０３に移す。

ステップＳ２０３において、ＣＰＵ１０１０は、４方向の探査を行ったか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ１０１０は、制御パラメータが２つの場合、１の制御パラメータについて増加方向と、減少方向との限界探査を行い、合計４方向の限界探査を行ったか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０４に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０１に移す。

ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１０１０は、境界領域を生成する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、探査した限界点に基づいて線形計画法による領域を構築する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理を終了し、本処理に移るステップの次のステップに処理を戻す。

図８は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０の安定点決定処理の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ２１１において、ＣＰＵ１０１０は、限界点を設定し、設定した限界点に隣り合う限界点を抽出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２１２に移す。

ステップＳ２１２において、ＣＰＵ１０１０は、中間点を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、限界点に対応する制御パラメータの値と、ステップＳ２１１において抽出した限界点に対応する制御パラメータの値とに基づいて中間の値を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２１３に移す。

ステップＳ２１３において、ＣＰＵ１０１０は、測定処理（後述する図１１参照）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２１４に移す。

ステップＳ２１４において、ＣＰＵ１０１０は、測定結果が所定の動作条件内か否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ１０１０は、測定結果（例えば、測定したＮＯｘの値）が所定の値（例えば、ＮＯｘの上限値）より小さいか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２１５に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２１６に移す。

ステップＳ２１５において、ＣＰＵ１０１０は、中間点を安定点とする。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理を終了し、本処理に移るステップの次のステップに処理を戻す。

ステップＳ２１６において、ＣＰＵ１０１０は、中間点を安定点としない。すなわち、ＣＰＵ１０１０は、設定した限界点と、設定した限界点に隣り合う限界点との間に、安定点を決定できなかったというフラグを作成する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理を終了し、本処理に移るステップの次のステップに処理を戻す。

図９は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０の境界領域再生成処理の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ２２１において、ＣＰＵ１０１０は、限界値探査処理のための探査始点及び探査方向を設定する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、安定点を探査始点として設定し、限界点を探査したときの探査始点から安定点への方向を探査方向として設定する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２２２に移す。

ステップＳ２２２において、ＣＰＵ１０１０は、限界値探査処理（後述する図１０参照）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２２３に移す。

ステップＳ２２３において、ＣＰＵ１０１０は、探査始点及び探査方向について全て探査したか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２２４に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、次の探査開始点及び探査方向を設定するために、処理をステップＳ２２１に移す。

ステップＳ２２４において、ＣＰＵ１０１０は、境界領域を生成する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、安定点を探査始点として探査した限界点と、前回において境界領域を構成した限界点とに基づいて線形計画法による領域を構築する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理を終了し、本処理に移るステップの次のステップに処理を戻す。

図１０は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０の限界値探査処理の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ３０１において、ＣＰＵ１０１０は、測定処理のための測定点として探査始点を設定する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０２に移す。

ステップＳ３０２において、ＣＰＵ１０１０は、測定処理（後述する図１１参照）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０３に移す。

ステップＳ３０３において、ＣＰＵ１０１０は、測定結果が所定の動作条件を超えたか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ１０１０は、測定結果（例えば、測定したＮＯｘの値）が所定の値（例えば、ＮＯｘの上限値）より大きいか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０５に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０４に移す。

ステップＳ３０４において、ＣＰＵ１０１０は、二分法により次の測定点を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、測定点と、目標限界点との中間の値を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０２に移す。

ステップＳ３０５において、ＣＰＵ１０１０は、測定値が精度内か否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ１０１０は、測定点における制御パラメータの値と、前回の測定点における制御パラメータとの差が目標の精度の範囲内か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０８に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０６に移す。

ステップＳ３０６において、ＣＰＵ１０１０は、直前の測定点に戻る。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、今回の測定点を目標限界点とし、前回の測定点における制御パラメータの値を設定する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０７に移す。

ステップＳ３０７において、ＣＰＵ１０１０は、二分法により次の測定点を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ３０６において設定した目標限界点と、制御パラメータの値との中間の値を算出し、算出した値を制御パラメータに設定する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ３０２に移す。

ステップＳ３０８において、ＣＰＵ１０１０は、直前の測定点における制御パラメータの値を限界値とする。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理を終了し、本処理に移るステップの次のステップに処理を戻す。

図１１は、本発明の一実施形態に係る限界値探査装置１０の測定処理の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ４０１において、ＣＰＵ１０１０は、制御パラメータの値を設定する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、エンジンを動作させるシステム（例えば、ＥＣＵシステム）に、制御パラメータを送信する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ４０２に移す。

ステップＳ４０２において、ＣＰＵ１０１０は、測定を行う。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、エンジンを動作させるシステム（例えば、ＥＣＵシステム）から、動作結果としての測定結果を受信する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ４０３に移す。

ステップＳ４０３において、ＣＰＵ１０１０は、測定値は所定の動作条件を超えたか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ４０５に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ４０４に移す。

ステップＳ４０４において、ＣＰＵ１０１０は、測定値は安定したか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ１０１０は、受信した測定結果が変化しないで一定の値を示しているか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ４０５に移し、ＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ４０２に移す。

ステップＳ４０５において、ＣＰＵ１０１０は、測定値を返す。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理を終了し、本処理に移るステップの次のステップに処理を戻す。

本実施形態によれば、限界値探査装置１０は、探査を開始するための探査始点を決定し、探査する方向である探査方向を決定し、エンジンの動作状態を測定し、測定した結果がエンジンの所定の動作条件を超えるまで、探査始点から、探査方向に制御パラメータの値を変化させて、制御パラメータの限界値を探査する。そして、限界値探査装置１０は、探査始点及び探査方向に基づいて限界値を探査し、探査した限界値に対応する限界点によって境界領域を生成する。次に、限界値探査装置１０は、生成した境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査した第１の限界点と、当該第１の限界点に隣り合う第２の限界点との間の安定点であって当該境界領域上の安定点を決定し、第１の限界点を探査したときの探査始点から当該決定した安定点への方向を探査方向とし、安定点を探査始点として、限界値を探査し、探査した限界値に対応する限界点と、当該境界領域を構成する限界点とによって境界領域を生成する。

さらに、限界値探査装置１０は、二分法によって制御パラメータの値を変化させ、安定点に基づく限界点の探査と、境界領域の生成とを繰り返す。また、限界値探査装置１０は、安定点を決定できない場合に、決定できなかった安定点への探査方向の限界値を探査させないで、境界領域を生成する。したがって、限界値探査装置１０は、制御パラメータの限界値を迅速に探査し、制御可能領域を効率よく生成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０限界値探査装置
１１探査始点決定部
１２探査方向決定部
１３エンジン測定部
１４限界値探査部
１５境界領域生成部
１６安定点決定部
１７境界領域再生成部
１８繰り返し部

Claims

エンジンを制御するための制御パラメータの限界値を探査する限界値探査装置であって、
探査を開始するための探査始点を決定する探査始点決定手段と、
探査する方向である探査方向を決定する探査方向決定手段と、
前記エンジンの動作状態を測定するエンジン測定手段と、
前記エンジン測定手段によって測定された結果が前記エンジンの所定の動作条件を超えるまで、前記探査始点決定手段によって決定された探査始点から、前記探査方向決定手段によって決定された探査方向に前記制御パラメータの値を変化させて、制御パラメータの限界値を探査する限界値探査手段と、
前記限界値探査手段によって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点によって境界領域を生成する境界領域生成手段と、
生成された境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査された第１の限界点と、当該第１の限界点に隣り合う第２の限界点との間の安定点であって当該境界領域上の安定点を決定する安定点決定手段と、
生成された境界領域を構成する前記第１の限界点を探査したときの探査始点から、前記安定点決定手段によって決定された安定点への方向を探査方向とし、当該安定点を探査始点として、前記限界値探査手段によって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点と、当該境界領域を構成する限界点とによって境界領域を生成する境界領域再生成手段と、
を備える限界値探査装置。
前記限界値探査手段は、二分法によって前記制御パラメータの値を変化させる、請求項１に記載の限界値探査装置。
前記安定点決定手段と、前記境界領域再生成手段と、を繰り返す繰り返し手段を、さらに備える請求項１又は２に記載の限界値探査装置。
前記境界領域再生成手段は、前記安定点決定手段によって安定点を決定できない場合に、決定できなかった安定点への探査方向の限界値を探査させないで、決定できた前記安定点への探査方向で探査された限界値に対応する限界点と、生成されている境界領域の限界点とによって境界領域を生成する、請求項１から３のいずれかに記載の限界値探査装置。
エンジンを制御するための制御パラメータの限界値を探査する限界値探査装置が実行する方法であって、
探査を開始するための探査始点を決定する探査始点決定ステップと、
探査する方向である探査方向を決定する探査方向決定ステップと、
前記エンジンの動作状態を測定するエンジン測定ステップと、
前記エンジン測定ステップによって測定された結果が前記エンジンの所定の動作条件を超えるまで、前記探査始点決定ステップによって決定された探査始点から、前記探査方向決定ステップによって決定された探査方向に前記制御パラメータの値を変化させて、制御パラメータの限界値を探査する限界値探査ステップと、
前記限界値探査ステップによって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点によって境界領域を生成する境界領域生成ステップと、
生成された境界領域を構成する限界点のうち当該境界領域を生成するときに新たに探査された第１の限界点と、当該第１の限界点に隣り合う第２の限界点との間の安定点であって当該境界領域上の安定点を決定する安定点決定ステップと、
生成された境界領域を構成する前記第１の限界点を探査したときの探査始点から、前記安定点決定ステップによって決定された安定点への方向を探査方向とし、当該安定点を探査始点として、前記限界値探査ステップによって限界値を探査させ、探査された限界値に対応する限界点と、当該境界領域を構成する限界点とによって境界領域を生成する境界領域再生成ステップと、
を備える方法。