[發明專利]用于計算具有前饋和反饋的多層感知模型的模型計算單元和控制器

有效

• 申請號: 201780054635.1
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN109643393B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: H.馬克特;A.貢托羅;M.席格
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N7/00;G05B13/04;F02P5/15;G06F15/78
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫云漢;劉春元

本發明涉及一種用于計算多層感知模型的模型計算單元（22），其中該模型計算單元（22）以硬件來構造并且固定接線，該模型計算單元包括：??計算內核（18）；??存儲器（12）；??DMA單元（17），所述DMA單元構造用于：依次命令該計算內核（18）分別基于所分配的輸入參量矢量（101）的輸入參量來對神經元層進行計算并且將輸出參量矢量（102）的分別最終得到的輸出參量存儲到所分配的數據存儲段（D）中，其中用于被分配給神經元層中的至少一個神經元層的輸入參量矢量（101）的數據存儲段（D）分別至少部分地包括兩個不同的神經元層的輸出參量矢量（102）中的至少兩個輸出參量矢量的數據存儲段（D）。

技術領域

本發明涉及在單獨的硬接線的模型計算單元、尤其是用于計算多層感知模型的模型計算單元中對函數模型的計算。

背景技術

控制技術系統、諸如內燃機、電驅動裝置、電池存儲器和諸如此類的技術系統的功能常常利用模型來實現，這些模型是對真實系統的數學映射。然而，在物理模型中、尤其是在復雜的關系方面缺乏所需的計算精度，而且在對于發動機控制器來說需要的實時要求之內計算這種模型在如今的計算能力下通常是困難的。針對這種情況設想：使用基于數據的模型，這些基于數據的模型僅僅基于借助于試驗臺或諸如此類的獲得的訓練數據來描述輸出參量與輸入參量之間的關系?；跀祿哪Ｐ陀绕溥m合于對復雜的關系進行建模，其中在模型中以適當的方式考慮多個輸入參量，在所述多個輸入參量之間存在相互關系。借助于基于數據的模型的建模還提供了通過添加各個輸入參量來對模型進行補充的可能性。

基于數據的函數模型通?；跀的看蟮牟蓸狱c，以便達到對于相應的應用來說足夠的建模精度。由于采樣點數目大，為了利用基于數據的函數模型、諸如高斯過程模型(Gauβ-Prozess-Modell)或多層感知模型來計算模型值，需要高的計算能力。因而，為了可以在控制器應用中實時地計算這種基于數據的函數模型，可以設置基于硬件設計的模型計算單元。

發明內容

按照本發明，提供一種用于計算多層感知模型的神經元層的模型計算單元以及一種控制器和一種該控制器的應用。

其它的設計方案在下文中說明。

按照第一方面，設置一種用于計算多層感知模型的模型計算單元，其中該模型計算單元以硬件來構造并且固定接線，該模型計算單元包括：

-計算內核，該計算內核構造用于：根據輸入參量矢量的一個或多個輸入參量，利用多個神經元來計算多層感知模型的神經元層的輸出參量矢量的一個或多個輸出參量；

-存儲器，在該存儲器中設置數據存儲區，在該數據存儲區中每個神經元層都分配有用于存儲輸入參量矢量的輸入參量的數據存儲段和用于存儲輸出參量矢量的輸出參量的數據存儲段；

-DMA單元，該DMA單元構造用于：依次命令該計算內核分別基于所分配的輸入參量矢量的輸入參量來對神經元層進行計算并且將輸出參量矢量的分別最終得到的輸出參量存儲到所分配的數據存儲段中，其中用于被分配給神經元層中的至少一個神經元層的輸入參量矢量的數據存儲段分別至少部分地包括兩個不同的神經元層的輸出參量矢量中的至少兩個輸出參量矢量的數據存儲段。

上面的模型計算單元規定了一種設計方案，該設計方案能夠實現：計算多層感知模型(MLP模型)的多個神經元層，作為基于數據的模型的神經元的數目分別可變的部分。使用多層感知模型是比在類似的基于數據的模型、諸如高斯過程模型的情況下具有數目更少的采樣點的基于數據的建模。

上面的模型計算單元的思路在于：將該模型計算單元以硬件結構單獨地構造在控制器中的計算內核中，用于計算多層感知模型的神經元層。以這些方式可以提供基本上固定接線的硬件電路，用于實現如下功能，所述功能能夠實現：計算多層感知模型的一個或多個神經元層并且在此只在控制器的軟件控制的微處理器中引起非常小的計算負荷。通過由模型計算單元提供的硬件加速，可以實時地計算多層感知模型，使得將這種模型用于機動車中的內燃機的控制器應用變得令人感興趣。