[發明專利]軟傳感器裝置

有效

• 申請號: 201710327714.7
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107391441B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 佐多宏太;大畠明;東俊一
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G06F17/13;F02M35/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李今子

本發明公開軟傳感器裝置，通過使用多個處理器核的計算而獲取作為推測對象的狀態變量。在用將狀態變量x、將狀態變量x作為獨立變量的內部函數g(x)以及能夠觀測的輸入變量u作為獨立變量的函數f(x，g(x)，u)表現狀態變量x的時間微分dx/dt的情況下，通過第二核計算用內部函數g(x)定義的中介變量v。第一核使用狀態變量x、中介變量v以及輸入變量u的各值計算函數f(x，v，u)，通過函數f(x，v，u)的值的時間積分得到狀態變量x的值。在函數f(x，v，u)的計算中使用在上次處理中計算出的狀態變量x的值、在上次處理中第二核計算出的中介變量v的值以及在本次處理中輸入的輸入變量u的值。

技術領域

本發明涉及通過計算來獲取狀態變量的軟傳感器裝置。

背景技術

近年來，并不實際測量而通過計算來推測包括溫度、壓力、速度、加速度、角速度、電壓、電流、電阻值等各種物理量的狀態變量的軟傳感器有關的研究得到發展。軟傳感器是用函數描述了在希望推測的狀態變量與能夠觀測的輸入變量之間成立的關系的軟件。通過將該軟件安裝到計算機，作為與以往的傳感器同樣的“裝置”發揮功能。在本說明書中，將作為軟件的軟傳感器安裝于作為硬件的計算機而形成的裝置稱為“軟傳感器裝置”。

在軟傳感器裝置中，與以往的傳感器同樣地要求響應性。即，要求縮短直至獲取希望推測的狀態變量所需的時間。包括軟傳感器裝置的計算裝置的運算能力是能夠通過提高核的工作頻率來提高。但是，從電力效率的觀點來看，在利用工作頻率的高頻率化實現高性能化時存在界限。因此，近年來，例如日本特開2014-211113號公報所公開那樣，在一個半導體芯片上搭載有多個處理器核的多核處理器、進而搭載有更多的處理器核的許多核處理器(many-core processor)得到關注。根據多核處理器、許多核處理器，如果處理相同量的運算，則相比于單核處理器，工作頻率低也可以。進而，通過將應處理的任務分配到多個核而并行計算，從而相比于用單一核進行計算的情況，能夠縮短運算時間。

但是，在使用多核處理器、許多核處理器時，需要留意軟傳感器的算法具有的順序性。根據阿姆達定律(amdahl's law)，在使用N個處理器核來執行可并行化的部分的執行時間的比例是a的程序的情況下，用S＝1/((1－a)+a/N)表示整體的性能提高率S。由此可知，在具有順序性高的算法的程序的情況下，難以通過增加核數量來提高性能。另外，越增加核數量，與核之間的數據的交換相伴的延遲也越顯著。因此，僅僅通過將多核處理器、許多核處理器應用于軟傳感器裝置，則無法充分地提高性能。

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-211113號公報

發明內容

本發明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于在通過使用多個處理器核的計算而獲取作為推測對象的狀態變量的軟傳感器裝置中，謀求縮短狀態變量的獲取所需的運算時間。

在作為推測對象的狀態變量的值與能夠觀測的輸入變量相關地變化的情況下，用于通過計算來推測該狀態變量的軟傳感器用以下的式1表示。在本說明書中，用“x”表示作為推測對象的狀態變量，用“u”表示能夠觀測的輸入變量。其中，“x”是將一個或者多個狀態量作為分量的矢量，“u”是將一個或者多個輸入信號作為分量的矢量。

【式1】

如式1所示，在軟傳感器中，用將狀態變量x、將狀態變量x作為獨立變量的內部函數g(x)以及輸入變量u作為獨立變量的函數f(x，g(x)，u)，表現狀態變量x的時間微分dx/dt。從在函數f(x，g(x)，u)中存在內部函數g(x)可知，軟傳感器具有順序性的構造。因此，在直接計算式1時，首先計算內部函數g(x)，接著計算函數f(x，g(x)，u)，所以在狀態變量x的獲取中需要時間。

因此，本申請所涉及的發明人如以下說明那樣嘗試使式1的計算并行化。

首先，準備如以下所述用內部函數g(x)定義的中介變量v。