[發(fā)明專(zhuān)利]用于確定技術(shù)系統(tǒng)輸出值的模型的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480028121.5
• 申請(qǐng)日: 2014-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105209984B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·施塔德鮑爾;S·亞庫(kù)貝克;M·德雷格納奧庫(kù)特;A·賴(lài)納;H·蘭許茲爾;K·策特爾;N·迪德考克;C·哈默特納
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: AVL里斯脫有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 俞海舟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定技術(shù)系統(tǒng)輸出值的模型的方法，所述輸出值非線(xiàn)性地與輸入值向量形式的多個(gè)輸入值相關(guān)，預(yù)規(guī)定具有模型參數(shù)的模型結(jié)構(gòu)作為模型，并且通過(guò)迭代方法借助來(lái)自技術(shù)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)中測(cè)得的輸出值優(yōu)化模型參數(shù)，并且試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)依循這樣的試驗(yàn)計(jì)劃，其為每個(gè)迭代步驟由估算的模型輸出值創(chuàng)建。

背景技術(shù)

許多技術(shù)系統(tǒng)的輸出值是多維非線(xiàn)性的并且與許多參數(shù)相關(guān)。一個(gè)典型的例子是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，在其中許多特征值(輸出值)、如氮氧化物排放、廢氣中的煙塵、油耗等與不同的輸入值(或工作點(diǎn))、如速度、轉(zhuǎn)矩、溫度、渦流節(jié)氣門(mén)的位置、燃料壓力等相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，技術(shù)系統(tǒng)理解為這樣的系統(tǒng)，在其中多個(gè)特定的輸入值、如執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)定引起多個(gè)特定的輸出值、如特征值或可借助傳感器測(cè)量的值，也就是說(shuō)，在輸入值和輸出值之間存在任意的函數(shù)關(guān)系。在研發(fā)這種技術(shù)系統(tǒng)時(shí)僅在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行研發(fā)是極為復(fù)雜的，因?yàn)樵S多相互有關(guān)并與不同輸入值有關(guān)的非線(xiàn)性輸出值很難手動(dòng)優(yōu)化，這是一個(gè)可能的發(fā)展目標(biāo)。因此已嘗試過(guò)用數(shù)學(xué)模型根據(jù)輸入值和系統(tǒng)參數(shù)來(lái)模擬這種技術(shù)系統(tǒng)或特定的輸出值，借助數(shù)學(xué)模型可模擬和研究輸入值變化或模型參數(shù)變化的影響并且可進(jìn)行優(yōu)化，該優(yōu)化隨后例如在試驗(yàn)臺(tái)上被驗(yàn)證。為此例如由WO 2012/163 972 A1公開(kāi)了所謂的基于模型的方法，其借助數(shù)學(xué)方法并且由測(cè)量值辨識(shí)非線(xiàn)性技術(shù)系統(tǒng)的模型。在此選擇模型結(jié)構(gòu)、如已知的局部模型網(wǎng)絡(luò)(LMN)或已知的多層感知器(MLP)，并且借助由試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)(在線(xiàn))獲得的數(shù)據(jù)估算模型參數(shù)。在此模型迭代地生成輸出值，該輸出值用于試驗(yàn)計(jì)劃中，以便為下一迭代步驟生成新的輸入值，該輸入值在技術(shù)系統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)上被檢查。隨后在考慮特定邊緣條件的情況下使用試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)的輸出值來(lái)改善模型參數(shù)。這一直重復(fù)直至滿(mǎn)足預(yù)規(guī)定的終止條件、即直至模型參數(shù)被足夠精確地估算。在此對(duì)于模型參數(shù)的估算重要的是，試驗(yàn)計(jì)劃覆蓋技術(shù)系統(tǒng)的整個(gè)動(dòng)態(tài)和整個(gè)輸出范圍。

但技術(shù)系統(tǒng)的許多特征值僅在特定范圍內(nèi)是引人關(guān)注的，因?yàn)橛蟹梢?guī)定為特征值規(guī)定了特定的參數(shù)范圍或者因?yàn)樘卣髦祪H在特定的參數(shù)范圍內(nèi)是有意義的。一個(gè)典型的例子是內(nèi)燃機(jī)的氮氧化物排放或煙塵排放，其在內(nèi)燃機(jī)的特定運(yùn)行范圍中必須符合由立法者規(guī)定的極限值。因此，用于這種特征值的模型只須在目標(biāo)輸出值范圍內(nèi)、而無(wú)須在整個(gè)可能的目標(biāo)輸出范圍內(nèi)是精確的。

然而，根據(jù)WO 2012/163 972 A1的用于基于模型的模型辨識(shí)方法創(chuàng)建這樣的模型，其對(duì)于整個(gè)輸出范圍有效，這一方面提高了費(fèi)用、尤其是用于必要的試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)的費(fèi)用。另一方面，模型預(yù)計(jì)有可能在目標(biāo)輸出值范圍內(nèi)提供不夠精確的結(jié)果，因?yàn)樵谀Ｐ捅孀R(shí)時(shí)使用過(guò)少的目標(biāo)輸出值范圍內(nèi)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。因此這種模型只能有限地用于目標(biāo)輸出值范圍。

在Picheny.V等人的“用于目標(biāo)區(qū)域的精確逼近的自適應(yīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)”(“Adaptive Designs of Experiments for Accurate Approximation of a Target Region”)，機(jī)械設(shè)計(jì)，卷132，2010年7月，071008-1至071008-9中公開(kāi)了一種方法，在其中創(chuàng)建試驗(yàn)計(jì)劃，使得元模型盡可能精確地在窄的目標(biāo)范圍附近估算輸出值。作為元模型使用克里格模型并且目標(biāo)范圍被定義為輪廓線(xiàn)。因此，模型應(yīng)非常精確地圍繞輪廓線(xiàn)估算，但該方法不適合用于在較大的目標(biāo)輸出值范圍內(nèi)估算。在此使用連續(xù)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，在其中依據(jù)優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)已知的輸入值和由其相應(yīng)計(jì)算出的輸出值選擇新的輸入值。該方法因此省卻了試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)。因而該方法的任務(wù)并不是借助真實(shí)系統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)的具體測(cè)量值來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，而是使函數(shù)更加適應(yīng)預(yù)規(guī)定的輪廓線(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種用于確定技術(shù)系統(tǒng)輸出值的模型的方法，在其中利用試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，該方法應(yīng)可借助盡可能少的試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)費(fèi)用實(shí)現(xiàn)并且估算的模型在大的目標(biāo)輸出值范圍內(nèi)應(yīng)具有高精度。