[發(fā)明專利]設(shè)計(jì)虛擬傳感器的過(guò)程、對(duì)應(yīng)的虛擬傳感器、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780060554.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN110121708B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.米蘭內(nèi)斯;C.諾瓦拉;S.莫斯卡;M.博南松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 模道威有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/30;F01N9/00;F01N11/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張健;閆小龍

在本文中描述的是一種用于設(shè)計(jì)虛擬傳感器的過(guò)程，該虛擬傳感器能夠作為可用變量usubgt;i/subgt;的集合的函數(shù)來(lái)估計(jì)感興趣的變量v。該過(guò)程包括以下步驟：?獲取(1002)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集Dsubgt;d/subgt;，其包括感興趣的變量v的數(shù)量N個(gè)測(cè)量值和可用變量usubgt;i/subgt;的對(duì)應(yīng)測(cè)量值?確定關(guān)于可用變量usubgt;i/subgt;的干擾的界限δ和關(guān)于感興趣的變量v的測(cè)量方法的誤差的界限η；?通過(guò)針對(duì)不同的數(shù)量n執(zhí)行以下步驟一次或多次來(lái)選擇(1004)具有相應(yīng)李普希茨常數(shù)γ的李普希茨函數(shù)fsupgt;*/supgt;，所述李普希茨函數(shù)fsupgt;*/supgt;能夠作為每個(gè)可用變量usubgt;i/subgt;的相應(yīng)數(shù)量n個(gè)過(guò)去值的函數(shù)而估計(jì)感興趣的變量v(t)：a)確定李普希茨常數(shù)γ的值；b)定義(1006)最大界限和最小界限

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于設(shè)計(jì)虛擬傳感器的解決方案，并且涉及對(duì)應(yīng)的虛擬傳感器。本文中描述的解決方案對(duì)于設(shè)計(jì)虛擬傳感器特別有用，該虛擬傳感器能夠?qū)崟r(shí)估計(jì)汽車領(lǐng)域中的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的排放（NO_x、PM、HC、CO等）。

背景技術(shù)

源自于空氣和燃料的燃燒的廢氣的生成（特別是在燃料混合物不均勻的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中）取決于許多因素，諸如高燃燒溫度、燃燒室中的高氧氣存在、以及在這些條件下的長(zhǎng)時(shí)間停留。除了完全燃燒的產(chǎn)物之外，還排放了不期望的污染物質(zhì)，諸如未燃燒的碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NO_x）、一氧化碳（CO）和顆粒物質(zhì)（PM）。

對(duì)于商業(yè)上可得的車輛而言，污染物質(zhì)的排放已經(jīng)隨著在過(guò)去幾十年中引入越來(lái)越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)而受到限制，這些標(biāo)準(zhǔn)迫使汽車制造商開發(fā)用于消減此類物質(zhì)的解決方案，諸如EGR（廢氣再循環(huán)）、SCR（選擇性催化還原）、DOC（柴油氧化催化劑）和DPF（柴油顆粒過(guò)濾器）。EGR是一種使得能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管（manifold）中實(shí)現(xiàn)廢氣的一部分的再循環(huán)的系統(tǒng)。上述氣體是不參與燃燒的惰性氣體，因此減少了對(duì)于燃燒本身而言有用的混合物的量。因此，通過(guò)降低該室中的溫度，存在NO_x的排放中的下降。DOC將氧氣、未燃燒的碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）結(jié)合成二氧化碳和水蒸氣。DPF是一種過(guò)濾器，其具有物理地過(guò)濾顆粒物質(zhì)（PM）的目的。SCR借助于氨的注入使得能夠?qū)O_x轉(zhuǎn)化成氮分子和水。

對(duì)用于處理排放的系統(tǒng)的持續(xù)改進(jìn)需要關(guān)于廢氣的準(zhǔn)確測(cè)量信息，該信息用于消減控制系統(tǒng)并且以便評(píng)估污染作用物（agent）的有效減少兩者。例如，對(duì)于SCR控制而言，通常使用用于瞬時(shí)測(cè)量NO_x的兩個(gè)傳感器，其被定位在SCR的上游和下游。然而，存在關(guān)于這些類型的傳感器的各種類型的問(wèn)題，諸如傳感器的成本及其安裝、重量、周期性改造、接通時(shí)間以及隨時(shí)間的劣化。

為了克服上述問(wèn)題，相當(dāng)大的注意力在過(guò)去幾年中已經(jīng)致力于提供能夠?qū)Ω信d趣的變量進(jìn)行估計(jì)的解決方案的可能性，該感興趣的變量由物理傳感器使用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中可用的燃燒系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和其他變量的測(cè)量結(jié)果來(lái)測(cè)量。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中、或另外在其他硬件平臺(tái)（微處理器、FPGA、ASIC等）上適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)的這些估計(jì)方法（也被稱為“虛擬傳感器”）可以在物理傳感器出現(xiàn)故障或失效的情況下被用作備用，或者用于避免對(duì)其進(jìn)行安裝的需要，這具有購(gòu)買和安裝成本上的節(jié)約。

在過(guò)去幾年中已經(jīng)提出了關(guān)于用于估計(jì)排放的方法和系統(tǒng)的大量過(guò)程。這些過(guò)程基于彼此非常不同的方法，并且可以被分組成兩個(gè)主要類別：基于化學(xué)/物理定律的方法（例如，卡爾曼模型和濾波器）和使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的那些方法（例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波等）。所有這些方法都導(dǎo)致了使用參數(shù)統(tǒng)計(jì)設(shè)置來(lái)對(duì)感興趣的變量的估計(jì)，其中的估計(jì)被計(jì)算為例如經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的可用變量的非線性函數(shù)：

（）

其中：

其中是例如在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中可能被干擾所破壞的可用變量的測(cè)量值，，其中是采樣時(shí)間，并且是估計(jì)器（estimator）的存儲(chǔ)器。