專(zhuān)利名稱(chēng)：組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，屬于汽車(chē)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
車(chē)用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制主要分為點(diǎn)火控制和噴油器控制；其中，點(diǎn)火控制分為點(diǎn)火 提前角控制與點(diǎn)火閉合角控制。點(diǎn)火提前角與點(diǎn)火閉合角控制由電子點(diǎn)火裝置實(shí)施；電 子點(diǎn)火裝置由信號(hào)發(fā)生器(由控制單元ECU給出)、點(diǎn)火線圈、電子控制模塊及火花塞構(gòu) 成。目前使用的電子點(diǎn)火裝置大多具有可變閉合控制， 一般是保證點(diǎn)火閉合角的相對(duì)閉 合率與轉(zhuǎn)速正比，以保證點(diǎn)火閉合時(shí)間相對(duì)恒定，從而保證點(diǎn)火功率開(kāi)關(guān)對(duì)不同的轉(zhuǎn)速 恒流輸出。
在控制過(guò)程中，控制單元以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為基本控制條件査點(diǎn)火閉合角控制脈譜參數(shù)， 并且根據(jù)各相關(guān)傳感器反映的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)條件對(duì)控制脈譜參數(shù)進(jìn)行修正輸出，控制執(zhí)行 器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行控制?？刂品譃殚_(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制采用開(kāi)環(huán)控制閉合角法， 即在高速時(shí)，通過(guò)控制電路使閉合角增大，相應(yīng)初級(jí)線圈的通電時(shí)間與低速時(shí)的通電時(shí) 間大體保持一致。閉環(huán)控制是在點(diǎn)火線圈初級(jí)回路加反饋電阻控制閉合率法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某 一周期初級(jí)斷開(kāi)電流變化量超過(guò)閾值時(shí)，接著在下一個(gè)或幾個(gè)周期內(nèi)調(diào)整相對(duì)閉合率， 使初級(jí)斷開(kāi)電流總趨于某一設(shè)定值附近，從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出。
目前常用的余量閉合角法是利用恒流反饋?zhàn)饔每刂葡鄬?duì)閉合率大小，如在某一轉(zhuǎn)速 初級(jí)電流達(dá)到預(yù)定的恒流閾值，該闞值反饋于閉合角控制發(fā)生器，電路則延遲15%相對(duì) 閉合率，若達(dá)不到恒流閾值，則控制最大相對(duì)閉合率為75%。
點(diǎn)火閉合角的控制脈譜參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電瓶電壓的函數(shù)。
上述控制方法在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上得到很好的應(yīng)用，但現(xiàn)有的脈譜控制策略對(duì)下列問(wèn)題 無(wú)能為力
(1) 各傳感器及執(zhí)行器件的制造偏差及使用一段時(shí)間的磨損及老化引起的工作特性 改變，更換配件引起的匹配偏差等，從而使控制精度變差；
(2) 環(huán)境、季節(jié)的改變，各種工作介質(zhì)的的變化(如機(jī)械油的粘度改變等)造成自身 負(fù)荷改變、各種電器及輔助動(dòng)力的接入改裝、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的操控等引起的負(fù)荷變化；以及 負(fù)荷變化造成的電壓突變等；(3) 在臺(tái)架對(duì)控制單元優(yōu)化時(shí)測(cè)量?jī)x器及處理手段引起的的測(cè)量偏差以及未曾考慮 在內(nèi)的其它未知因素等；
(4) 各傳感器的信號(hào)傳遞時(shí)滯、控制單元的運(yùn)算過(guò)程時(shí)滯、執(zhí)行器件的運(yùn)動(dòng)時(shí)滯等 帶來(lái)的控制實(shí)時(shí)性偏差等；
(5) 爆燃安全距離和定步長(zhǎng)調(diào)整法造成功率損失與油耗增加。
以上這些因素的影響僅靠臺(tái)架樣機(jī)優(yōu)化的基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)顯然偏離控制目 標(biāo)；以各傳感器反饋的各種狀態(tài)信號(hào)由于各種時(shí)滯效應(yīng)，雖對(duì)控制脈譜參數(shù)進(jìn)行修正， 但不能完全控制目標(biāo)偏差，影響點(diǎn)火能量，使發(fā)動(dòng)機(jī)未能達(dá)到合理的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)目前汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方式所存在的問(wèn)題，提供 一種能在工作過(guò)程中根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)特性改變和發(fā)動(dòng)機(jī)使用條件改變而自適應(yīng)生成動(dòng)態(tài) 脈譜的策略，進(jìn)而提供一種動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù)與原有樣機(jī)臺(tái)架確定的基本脈譜參數(shù)組合控制 的組合脈譜參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制 的方法，其特征在于包括基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)和動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，基本
點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)是經(jīng)過(guò)臺(tái)架標(biāo)定或經(jīng)過(guò)臺(tái)架及道路參數(shù)優(yōu)化標(biāo)定的脈譜參數(shù)，動(dòng)態(tài) 點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)為自適應(yīng)生成的發(fā)動(dòng)機(jī)在線自標(biāo)定和自?xún)?yōu)化控制脈譜參數(shù)，基本點(diǎn) 火閉合角脈譜參數(shù)和動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)構(gòu)成組合脈譜參數(shù)，該組合脈譜參數(shù)通過(guò) 控制系統(tǒng)按控制策略對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火閉合角進(jìn)行自適應(yīng)控制。
脈譜參數(shù)的組成是不同工況分區(qū)的若干個(gè)子脈譜參數(shù)區(qū)域之和，每個(gè)區(qū)域都按該區(qū) 域的控制目標(biāo)值分為閉環(huán)控制目標(biāo)和開(kāi)環(huán)控制區(qū)域。
控制系統(tǒng)包括微處理器、小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC、鐵電存儲(chǔ)器、傳感器信號(hào)、信號(hào)調(diào) 理電路、電源檢測(cè)、功率驅(qū)動(dòng)電路、點(diǎn)火模塊，傳感器信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與微處理 器相連，鐵電存儲(chǔ)器與小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC控制器互聯(lián)，小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC與微處 理器互聯(lián)，微處理器與功率驅(qū)動(dòng)電路相連，功率驅(qū)動(dòng)電路與點(diǎn)火模塊相連。
動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)的生成方法是，根據(jù)轉(zhuǎn)速、電瓶電壓工況條件和使用條件 的變化以及發(fā)動(dòng)機(jī)自身因素變化學(xué)習(xí)生成的一系列自適應(yīng)參數(shù)，該自適應(yīng)參數(shù)在工作過(guò) 程中按工況依據(jù)條件變化自適應(yīng)學(xué)習(xí)，不斷經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)，反復(fù)應(yīng)用和實(shí)時(shí)修正而不斷刷新; 如利用曲軸位置加速度等信號(hào)值的經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)，自適應(yīng)學(xué)習(xí)生成不同工況及條件下的動(dòng)態(tài) 脈譜參數(shù)，這些自適應(yīng)生成的點(diǎn)火閉合角動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù)是一系列自標(biāo)定的閉合率值。
動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)的生成方法由以下幾個(gè)步驟產(chǎn)生-a、 點(diǎn)火閉合角脈譜生成區(qū)域的確定以某一工況條件下的控制點(diǎn)火閉合角的基本修
正脈譜，以及表征此刻工況條件的相關(guān)各特征信號(hào)值為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，以該節(jié)點(diǎn)的基本修正
脈譜參數(shù)y為中心值，確定Ay,對(duì)Ay的確定將考慮二個(gè)方面，其一是以期望點(diǎn)火閉合 角和實(shí)際點(diǎn)火閉合角偏差，其二是火焰信號(hào)角小于一個(gè)給定的閾值；上述二方面確定取 小后，按初級(jí)線圈的電壓(點(diǎn)火模塊輸入電壓)的變化率與曲軸轉(zhuǎn)角加速度雙因素?cái)M合， 確定基本參考半徑，找出動(dòng)態(tài)脈譜生成區(qū)域(y—Ay， y+Ay);
b、 動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜生成尋優(yōu)區(qū)域的確定在同維空間區(qū)域利用該數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中表 征該工況與點(diǎn)火閉合角相關(guān)的各特征信號(hào)值的變化率大小進(jìn)行動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜生成 趨勢(shì)判定，從而判定更小的區(qū)域是在(y—Ay)還是在(y+Ay)—邊，確定后以(y—Ay) 或(y+Ay)區(qū)域的中值為目標(biāo)逼近后的新節(jié)點(diǎn)，并且以該目標(biāo)為中心，確定新的逼近后 的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜生成區(qū)域，如此反復(fù)，不斷逼近，直到最小的區(qū)域min(y—Ay， y 十Ay)出現(xiàn)，該區(qū)域?yàn)閷?yōu)區(qū)域；
c、 動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的生成當(dāng)表征該工況的相關(guān)各特征信號(hào)值趨近于一個(gè)近似 于零的常數(shù)e時(shí)，以及進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理的相關(guān)特征信號(hào)的概率分布在允許的范圍內(nèi)， 確定min(y—Ay， y+Ay)中的中值點(diǎn)ym，該點(diǎn)即為生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)；
d、 確定動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜重復(fù)以上過(guò)程a-c，并且在全過(guò)程小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC 對(duì)點(diǎn)火閉合角控制目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對(duì)偏差進(jìn)行逼近調(diào)整和進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)聚 類(lèi)，當(dāng)相關(guān)各特征信號(hào)值的變化率e及相關(guān)特征信號(hào)的概率分布穩(wěn)定在一個(gè)允許的變化 范圍內(nèi)時(shí)，確定該動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，存入鐵電存儲(chǔ)器，此時(shí)，確定的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火 閉合角脈譜參數(shù)和所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火閉合角相關(guān)各特征信號(hào)值為一組數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)即為 動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，該動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)的集合構(gòu)成動(dòng)態(tài)脈譜；
e、 對(duì)動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的刷新生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜在控制過(guò)程中，由于 發(fā)動(dòng)機(jī)自身特性及使用環(huán)境改變，使其點(diǎn)火閉合角控制目標(biāo)也有所變化，其所組成的數(shù) 據(jù)節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行a-d的過(guò)程時(shí)，當(dāng)相關(guān)各特征信號(hào)值的變化率e及相關(guān)特征信號(hào)的概率分 布穩(wěn)定在一個(gè)不允許的變化范圍內(nèi)時(shí)，重新生成新的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，經(jīng)小腦 關(guān)節(jié)控制器CMAC對(duì)點(diǎn)火正時(shí)控制目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對(duì)偏差進(jìn)行逼近調(diào)整 和經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)確定，對(duì)原來(lái)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)地址單元刷新。
控制策略包括點(diǎn)火閉合角組合控制策略和修正控制策略或其他控制策略。 點(diǎn)火閉合角的組合控制策略和修正控制策略
a、組合作用對(duì)象作用于組合點(diǎn)火閉合角脈譜，對(duì)應(yīng)于相同或非常相近的點(diǎn)火閉合
角目標(biāo)查表?xiàng)l件，既有其本點(diǎn)火閉合角脈譜，又有生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜時(shí)，即作用條件是該工況所對(duì)應(yīng)的控制目標(biāo)具有動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜；
b、 組合原則；對(duì)同工況、同條件或同工況具有非常相近的條件，即數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)既有存
在于基本點(diǎn)火閉合角脈譜的，也有存在于動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的，當(dāng)組成數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的元
素中，相關(guān)各特征信號(hào)值相同而目標(biāo)參數(shù)不同時(shí)，選動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)；點(diǎn)火閉 合角相關(guān)各特征信號(hào)值不完全相同但目標(biāo)參數(shù)相同時(shí)，對(duì)該不相同特征信號(hào)值分別按前 一循環(huán)值與當(dāng)次循環(huán)值計(jì)算變化率，比較該變化率，取小判優(yōu)，確定點(diǎn)火閉合角組合脈 譜參數(shù)；相關(guān)各特征信號(hào)值相同而目標(biāo)參數(shù)相差較大時(shí)，取兩目標(biāo)中值按動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合 角脈譜生成策略進(jìn)行逼近生成新的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)插入動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜 中；
c、 組合方法從動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜中選擇動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)后，原同工況、 同條件或同工況具有非常相近的條件下的基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)被屏蔽；動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉 合角脈譜參數(shù)對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行控制，當(dāng)被確定使用的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)在對(duì)點(diǎn)火 閉合角目標(biāo)控制時(shí)，相關(guān)各特征信號(hào)值的變化率無(wú)法穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)時(shí)，放棄該動(dòng)態(tài) 點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，回到該工況、該條件下的基本點(diǎn)火閉合角脈譜，應(yīng)用動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉 合角脈譜生成策略重新學(xué)習(xí)生成；
d、 以上組合作用下，通過(guò)對(duì)部分控制目標(biāo)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)應(yīng)用，對(duì)同一 工況，或代換一部分基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，或取代該工況下的全部基本點(diǎn)火閉合角 脈譜；
控制系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)火閉合角的期望目標(biāo)按修正策略以及動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的生成策 略、組合策略選擇最佳點(diǎn)火閉合角控制目標(biāo)進(jìn)行逐步糾偏逼近控制，在控制過(guò)程中通過(guò) 自適應(yīng)學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)，生成動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜使對(duì)點(diǎn)火閉合角目標(biāo)的控制達(dá)到快速 響應(yīng)和高精度；
在糾偏逼近中，使用的修正控制策略是
該修正策略由常規(guī)修正策略和小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的逼近修正策略組成，常規(guī)修正 策略是來(lái)自反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況的相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)值對(duì)基本點(diǎn)火閉合角脈譜的修 正，這一部分在常規(guī)控制方式下輸出基本修正點(diǎn)火閉合角控制點(diǎn)火控制摸塊對(duì)點(diǎn)火閉合 角目標(biāo)進(jìn)行控制；小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的逼近修正策略中， 一是采用新的相關(guān)各傳感器 的特征信號(hào)處理方式對(duì)不可直接測(cè)得量進(jìn)行軟測(cè)量方法推斷，以及推斷而得到軟測(cè)量特 征信號(hào)值對(duì)基本點(diǎn)火閉合角脈譜進(jìn)行修正；二是利用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC通過(guò)期望目標(biāo) 與實(shí)際目標(biāo)進(jìn)行糾偏，并在糾偏過(guò)程中進(jìn)行權(quán)值匹配而自適應(yīng)學(xué)習(xí)的相關(guān)各傳感器的特
征信號(hào)值對(duì)基本點(diǎn)火閉合角脈譜進(jìn)行修正，三是通過(guò)各傳感器給出的特征信號(hào)變化率，以及軟測(cè)量推定的特征信號(hào)變化率確定逼近范圍，不斷按變化率逼近最小偏差范圍對(duì)基 本點(diǎn)火閉合角脈譜進(jìn)行修正。
各相關(guān)傳感器信號(hào)為點(diǎn)火閉合角相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)以及采用軟測(cè)量方式推斷 出的特征信號(hào)，包括油門(mén)踏板信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸位置及轉(zhuǎn)速信號(hào)、上止點(diǎn)信號(hào)、轉(zhuǎn)矩 信號(hào)、噴油脈寬信號(hào)、節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)、燃油溫度信號(hào)、供電回路電壓信號(hào)、水溫傳感 器信號(hào)、進(jìn)氣壓力信號(hào)，空燃比信號(hào)、EGR率信號(hào)和上述信號(hào)的變化率，以及爆震信號(hào)傳 感器和火焰電離傳感器在幾個(gè)循環(huán)的概率分布之間的多因素相關(guān)擬合。
控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)火閉合角相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)變化率判定工況變化趨 勢(shì)對(duì)部分時(shí)滯偏差過(guò)大的控制目標(biāo)進(jìn)行給定點(diǎn)火閉合角期望值預(yù)測(cè)控制，同時(shí)以預(yù)測(cè)控 制目標(biāo)值為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，利用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的自適應(yīng)逼近調(diào)整能力和學(xué)習(xí)能力，降 低或消除各方面信號(hào)滯后帶來(lái)的誤差；
控制系統(tǒng)還根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)火閉合角相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)變化率判定工況變化 趨勢(shì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)模式、動(dòng)力模式、正常模式判定，在不同的控制模式下自適應(yīng)選定不同的 點(diǎn)火閉合角閉環(huán)控制目標(biāo)進(jìn)行控制；在控制過(guò)程中，通過(guò)控制和學(xué)習(xí)交替進(jìn)行，對(duì)模式 目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，并在今后的控制中依據(jù)條件的改變，不斷修改和被優(yōu)化；
同一工況下點(diǎn)火閉合角有多個(gè)閉環(huán)控制目標(biāo)，當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，控制模式也發(fā)生 改變，如經(jīng)濟(jì)模式和功率模式時(shí)的目標(biāo)不同，控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略，利用各工況條件 參數(shù)進(jìn)行模式分析判定，通過(guò)選定模式而自動(dòng)選定該工況下的閉環(huán)控制目標(biāo)之一進(jìn)行閉 環(huán)控制。
工況是指中小負(fù)荷工況、大負(fù)荷工況，起動(dòng)工況、加減速工況以及怠速工況。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，所具有的有益 效果是由于采用了以自適應(yīng)學(xué)習(xí)方法合成的組合脈譜參數(shù)控制方式，使得被控系統(tǒng)發(fā) 生改變和未知變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響得到了修正，從而提高了開(kāi)環(huán)控制時(shí)的控制精度和速 度。也利用動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù)的規(guī)劃和生成，對(duì)閉環(huán)控制目標(biāo)進(jìn)行了修正和選定，改善了發(fā) 動(dòng)機(jī)自身?xiàng)l件變化時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)無(wú)法響應(yīng)，通過(guò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)控制產(chǎn)生動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù) 的策略提前預(yù)測(cè)控制，最大可能的修正了各種時(shí)滯效應(yīng)帶來(lái)的控制滯后，提高了控制的 實(shí)時(shí)性。


圖1本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)電路原理框圖； 圖2點(diǎn)火閉合角控制方案示意圖； 圖3自適應(yīng)方案示意圖；圖4實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程程序流程框圖； 圖5控制電路原理圖。
圖l-5是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，圖5中Ul微處理器、U2運(yùn)算放大器、U3磁變換器 大器、U4鎖相環(huán)、U5時(shí)基電路、U6微處理器、U7鎖存器、U8動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存器、U9存儲(chǔ)器、 U10擴(kuò)展口、 Ull-U12開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)器、0P1~0P2光電耦合器、Tl-T4升壓器、BT1-BT4 功率驅(qū)動(dòng)管、Rl—R14電阻、C1~C17、電容、Dl—D2 二極管、Ql三極管、Yl-Y2晶振、 Sl開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施過(guò)程
本發(fā)明提出的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法體現(xiàn)在常規(guī)控制器(發(fā)動(dòng)機(jī) 中央控制器ECU)和小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC根據(jù)控制策略對(duì)點(diǎn)火閉合角的相對(duì)閉合率實(shí)現(xiàn) 自適應(yīng)控制；以下結(jié)合附圖l-5對(duì)實(shí)施過(guò)程說(shuō)明。
如圖l所示控制系統(tǒng)包括微處理器、小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC、鐵電存儲(chǔ)器、傳感器 信號(hào)、信號(hào)調(diào)理電路、電源檢測(cè)、功率驅(qū)動(dòng)電路、點(diǎn)火模塊，傳感器信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理 電路與微處理器相連，鐵電存儲(chǔ)器與小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC互聯(lián)，小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC 與微處理器互聯(lián)，微處理器與功率驅(qū)動(dòng)電路相連，功率驅(qū)動(dòng)電路與點(diǎn)火模塊相連。
相關(guān)傳感器信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路將信號(hào)輸入到微處理器。
相關(guān)傳感器信號(hào)主要包括節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)、曲軸位置信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、電壓檢測(cè) 信號(hào)等。
電瓶電壓信號(hào)通過(guò)電源檢測(cè)處理后接入微處理器，電源檢測(cè)及穩(wěn)壓電路由DC/DC轉(zhuǎn) 換器、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器、電壓變化信號(hào)變送器及抗干擾電路組成。
微處理器由32位的CPU內(nèi)核，內(nèi)置常規(guī)控制器控制策略和算法、各類(lèi)脈譜及其它相 關(guān)控制目標(biāo)數(shù)據(jù)及通信總線處理器等。
小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC由另一片32位微處理器為內(nèi)核，與外部電路構(gòu)成；其內(nèi)置自適 應(yīng)學(xué)習(xí)算法及控制策略，與主微處理器共同組成控制系統(tǒng)核心，接受外部信號(hào)變化，根 據(jù)策略及時(shí)作出決策，進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)聚類(lèi)刷新動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù)，發(fā)出指令控制外部執(zhí)行 機(jī)構(gòu)動(dòng)作和運(yùn)行。
鐵電存儲(chǔ)器對(duì)系統(tǒng)基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)進(jìn)行備份，經(jīng)自適應(yīng)學(xué)習(xí)后參與工況控制
后被判定為使系統(tǒng)按要求穩(wěn)定工作的那部分動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù)也會(huì)作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)存入其中。
微處理器判定系統(tǒng)失控時(shí)會(huì)自動(dòng)將基本固態(tài)脈譜參數(shù)從鐵電存儲(chǔ)器寫(xiě)入微處理器中。
功率驅(qū)動(dòng)控制電路采用專(zhuān)用控制驅(qū)動(dòng)芯片和外圍電路，驅(qū)動(dòng)控制點(diǎn)火閉合角。在這里特別說(shuō)明的是，為便于區(qū)別新的控制方法，本發(fā)明將傳統(tǒng)處理方式和方法， 如PID控制策略的使用等，均定義為常規(guī)控制器，常規(guī)控制器作為控制系統(tǒng)一部分，控 制系統(tǒng)的另一部分為小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC。
如圖2所示基本點(diǎn)火閉合角脈譜是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓的函數(shù)，常規(guī)控制中己將電 壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，但由于發(fā)電機(jī)以及用電負(fù)荷的突變?nèi)栽斐呻妷鹤兓?，故在閉合角控制 策略中對(duì)電壓也進(jìn)行了檢測(cè)輸入，同時(shí)輸入供閉合角控制策略決策的信號(hào)還有反映點(diǎn)火 正時(shí)的曲軸位置信號(hào)、反映點(diǎn)火周期的轉(zhuǎn)速信號(hào)、反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)； 通過(guò)控制策略給出的基本閉合率脈譜送入常規(guī)控制器進(jìn)行常規(guī)的偏差率PID控制，該控 制器在處理過(guò)程中，使用了相關(guān)信號(hào)的變化率，即節(jié)氣門(mén)位置變化率、電壓變化率和曲 軸位置加速度，同時(shí)通過(guò)組合控制策略對(duì)常規(guī)控制器加入了小腦關(guān)節(jié)控制器對(duì)控制目標(biāo) 的自適應(yīng)學(xué)習(xí)跟蹤影響，使常規(guī)控制器輸出的閉合率修正脈譜與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火能量的變化 響應(yīng)趨近于同步，達(dá)到自適應(yīng)控制的目的。
小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC在點(diǎn)火閉合率控制中對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)， 并且根據(jù)控制策略和相關(guān)工況參數(shù)確定尋優(yōu)區(qū)間和對(duì)尋優(yōu)區(qū)間進(jìn)行最小逼近，以達(dá)到生 成動(dòng)態(tài)脈譜的目的；生成的動(dòng)態(tài)脈譜經(jīng)穩(wěn)定性和最優(yōu)判定后，經(jīng)反復(fù)使用和工況穩(wěn)定性 驗(yàn)證，調(diào)入鐵電存儲(chǔ)器，與基本點(diǎn)火閉合角脈譜相組合，構(gòu)成組合脈譜參數(shù)，在組合策 略作用下對(duì)點(diǎn)火器相對(duì)閉合率進(jìn)行自適應(yīng)控制。
如圖3所示，按照本發(fā)明組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法的自適應(yīng)控制策 略， 一但投入使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，除開(kāi)始是通過(guò)經(jīng)臺(tái)架樣機(jī)試驗(yàn)優(yōu)化的基本點(diǎn)火閉合角脈譜 參數(shù)工作外，由于自適應(yīng)策略的作用，不斷自適應(yīng)產(chǎn)生新的優(yōu)化動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參 數(shù)，因而工作一段時(shí)間的發(fā)動(dòng)機(jī)，其基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)已或多或少發(fā)生改變，即 是同時(shí)投入使用和經(jīng)過(guò)相同工作時(shí)間后的發(fā)動(dòng)機(jī)，其同控制目標(biāo)的基本點(diǎn)火閉合角脈譜 參數(shù)也改變的不再相同；這是因?yàn)槠骷闹圃炱?、安裝的工藝以及器件本身特性的差 異，發(fā)動(dòng)機(jī)使用環(huán)境的不同，使用條件的不同，操縱方法的差異等。
控制單元對(duì)點(diǎn)火閉合角實(shí)施控制將應(yīng)用點(diǎn)火閉合角基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，對(duì)應(yīng)
于不同的工況將給出不同的目標(biāo)值，該目標(biāo)值由于各種使用環(huán)境、條件、傳遞時(shí)滯、機(jī) 構(gòu)傳動(dòng)時(shí)滯、特性差異等，與實(shí)際目標(biāo)產(chǎn)生偏差；對(duì)實(shí)際目標(biāo)的信號(hào)反饋，由于傳感器 的特性、信號(hào)的傳遞時(shí)滯、信號(hào)運(yùn)算處理過(guò)程的時(shí)滯等；還包括隨機(jī)產(chǎn)生的干擾和干擾 引起的器件特性突變等；以上等等因素的存在，影響到控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，加上無(wú) 法"因地制易"調(diào)整的臺(tái)架標(biāo)定脈譜參數(shù)，使控制系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確確定控制目標(biāo)。
使用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC，結(jié)合傳統(tǒng)PID控制的點(diǎn)火閉合角自適應(yīng)控制策略從二方面實(shí)施控制， 一方面針對(duì)點(diǎn)火閉合角的偏差進(jìn)行自適應(yīng)控制，如通過(guò)曲軸位置信號(hào)對(duì)控 制系統(tǒng)點(diǎn)火周期跟蹤確定點(diǎn)火角調(diào)整后周期的變化，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。另一方面是以點(diǎn)火 閉合角相關(guān)的轉(zhuǎn)速和電壓信號(hào)進(jìn)行變化率對(duì)控制目標(biāo)預(yù)測(cè)控制，本發(fā)明特別給出的控制 策略，即采集傳感器反饋量變化率模糊趨勢(shì)判據(jù)與系統(tǒng)穩(wěn)定性經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)逼近，以及穩(wěn)定 目標(biāo)后的自學(xué)習(xí)調(diào)整時(shí)滯性的給定目標(biāo)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)控制。
圖3中，(1)設(shè)被控制輸出量力(J'二厶么J…)，在此條件下連續(xù)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)/7個(gè)循
環(huán)的時(shí)間t,和轉(zhuǎn)速信號(hào)、節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)、蓄電池電壓信號(hào)以及以上各信號(hào)的變化率。 以上信號(hào)經(jīng)控制系統(tǒng)并以以下公式
<formula>formula see original document page 13</formula>
進(jìn)行擬合計(jì)算處理，得到基本控制目標(biāo)^
公式中，a。為基本脈譜值或傳感器信號(hào)值，q為控制目標(biāo)變化率或傳感器信號(hào)變化
率；？,第i個(gè)循環(huán)時(shí)間；少,第i個(gè)循環(huán)的控制目標(biāo)平均變化量。
(2) 通過(guò)擬合的數(shù)據(jù)再利用關(guān)系A(chǔ) /^1，^, ...,^)擬合，式中，dl/dt， d2/dt，…，
dn/dt，分別為相關(guān)測(cè)值變化率；將被控制輸出量改變?yōu)槊?br> (3) 設(shè)計(jì)控制律邏輯確定被控制輸出量由力-,改為jo之后，發(fā)動(dòng)機(jī)各被測(cè)量的變化 率趨近于零，該趨近于零的值e被視為最佳條件，該條件下的目標(biāo)值y被優(yōu)化選出成為 新的控制目標(biāo)，以及對(duì)應(yīng)的查表?xiàng)l件改變。
L<formula>formula see original document page 13</formula>
(4) 以上是以發(fā)動(dòng)機(jī)各相關(guān)傳感器測(cè)量值及其變化矢量為反饋參數(shù)的對(duì)y進(jìn)行自適 應(yīng)控制的過(guò)程。該過(guò)程在"次工作循環(huán)中若使發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)工作(各條件特征值參數(shù)變化不
大，即有趨近于零的f，概率分布在允許的范圍內(nèi))，則控制目標(biāo)y被定義在0-^》"
」W幾何體區(qū)域內(nèi)，得出控制目標(biāo)空間區(qū)域，并對(duì)區(qū)域內(nèi)不斷定步長(zhǎng)或變步長(zhǎng)插值逼進(jìn) 極小空間區(qū)域而進(jìn)行控制；此時(shí)表現(xiàn)出的發(fā)動(dòng)機(jī)各參數(shù)即為發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)條件參數(shù)，該條 件下的目標(biāo)值即被優(yōu)化選出的控制目標(biāo)。此時(shí)該控制目標(biāo)按規(guī)定被經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)寫(xiě)入動(dòng)態(tài)脈 譜參數(shù)區(qū)，該地址若有不合條件的數(shù)據(jù)時(shí)被取代刷新。當(dāng)這些最佳條件出現(xiàn)時(shí)，小腦關(guān) 節(jié)控制器CMAC對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行定步長(zhǎng)或變步長(zhǎng)逐點(diǎn)控制。(5) 當(dāng)變化趨勢(shì)在n次循環(huán)中穩(wěn)定或最佳條件出現(xiàn)時(shí)，控制策略對(duì)控制單元及發(fā)動(dòng) 機(jī)的各時(shí)滯效應(yīng)將按學(xué)習(xí)的模式進(jìn)行預(yù)測(cè)消除，相同事件再次發(fā)生時(shí)聯(lián)想控制；工況變 化或同工況下條件變化時(shí)再按上述原則，如此反復(fù)；
(6) 以上過(guò)程中，11以穩(wěn)定的魯棒性為界而確定，e值為一多因素相關(guān)微小量常數(shù)。 這兩個(gè)參數(shù)在臺(tái)架數(shù)據(jù)時(shí)反復(fù)驗(yàn)證并予以確認(rèn)。
如圖4所示發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入工作時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)不同的操作條件和各傳感器的狀態(tài) 信號(hào)判定發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的工況類(lèi)別，即基本操作條件與當(dāng)前相關(guān)傳感器的狀態(tài)構(gòu)成控制系 統(tǒng)選定工況的當(dāng)前基本工況條件，控制系統(tǒng)根據(jù)上述條件確定當(dāng)前工況，計(jì)算輸出該工 況下的基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)。
如果此過(guò)程有經(jīng)過(guò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)存在，控制系統(tǒng)經(jīng)穩(wěn) 定性?xún)?yōu)化判比，若該動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜更優(yōu)于基本點(diǎn)火閉合角脈譜，則輸出的是新生 成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)。該動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)被傳感器的反饋信號(hào)進(jìn)行當(dāng) 前修正，修正后的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜分參數(shù)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)各執(zhí)行器進(jìn)行控制，，如控 制點(diǎn)火模塊以決定點(diǎn)火正時(shí)；這一過(guò)程進(jìn)行的同時(shí)， 一是通過(guò)各位置狀態(tài)信號(hào)測(cè)量反饋 上一循環(huán)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)目標(biāo)定位情況，控制系統(tǒng)將實(shí)際目標(biāo)值與輸出的修正目標(biāo)值計(jì)算偏 差及偏差變化率輸入小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC進(jìn)行自適應(yīng)權(quán)值修正，二是通過(guò)前饋方式訓(xùn)練 和跟蹤獲得被控目標(biāo)逆模型，若用x(k)表示系統(tǒng)狀態(tài)，u(k)表示控制向量時(shí)，對(duì)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的控制描述為x(k+l)=g[x(k)， x(k)];三是控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)與控制目標(biāo)相關(guān)的傳感器 信號(hào)在規(guī)定循環(huán)周期內(nèi)算出其信號(hào)量的變化率，通過(guò)變化率模糊確定變化趨勢(shì)，通過(guò)控 制策略利用該變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)給出期望輸出目標(biāo)，通過(guò)與實(shí)測(cè)目標(biāo)的偏差和偏差變化率計(jì) 算，各相關(guān)傳感器信號(hào)的變化率計(jì)算，不斷修正權(quán)值，按各變化率趨近于零的穩(wěn)定性趨 勢(shì)，逼近控制目標(biāo)。
當(dāng)系統(tǒng)自適應(yīng)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)信號(hào)與基于變化率達(dá)到穩(wěn)定閾值的偏差變化率最小以 及偏差最小時(shí)，該預(yù)測(cè)控制目標(biāo)被確定為將要選定的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜值。該動(dòng)態(tài)點(diǎn) 火閉合角脈譜值被送于暫存器中用于對(duì)控制目標(biāo)的輸出，重復(fù)前述的過(guò)程，不斷計(jì)算前 一循環(huán)的各相關(guān)變化率，在當(dāng)前循環(huán)中控制和學(xué)習(xí)，在下一循環(huán)中預(yù)測(cè)輸出。學(xué)習(xí)與控 制交替進(jìn)行。
當(dāng)穩(wěn)定性閾值出現(xiàn)時(shí)，該預(yù)測(cè)控制目標(biāo)的動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù)值即生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角 脈譜，被存入鐵電存儲(chǔ)器中，穩(wěn)定性閾值出現(xiàn)時(shí)的各傳感器信號(hào)值也同時(shí)被確定為決定 該脈譜輸出的工況條件信號(hào)。同理，在條件發(fā)生變化時(shí)，重復(fù)以上過(guò)程，不斷生成相對(duì) 應(yīng)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜。在學(xué)習(xí)與控制交替進(jìn)行過(guò)程中，生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜和生成該動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合 角脈譜時(shí)的各相關(guān)傳感器的信號(hào)值按控制策略中的數(shù)據(jù)處理原則被聚類(lèi)優(yōu)化存儲(chǔ)；優(yōu)化 的原則分兩個(gè)方面， 一是不斷對(duì)基本工況條件和記憶的操作條件對(duì)動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜 值按趨勢(shì)找出尋優(yōu)區(qū)域不斷逼近控制，確定最優(yōu)條件e出現(xiàn)時(shí)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，這樣減少了 空間占用率，同時(shí)也縮短了動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的生成周期。二是采用緊湊型地址空間 存儲(chǔ)策略，避免多余單元重新分配地址，即采用統(tǒng)一地址求余運(yùn)算得到訓(xùn)練存放權(quán)值的 空間，以滿足硬件實(shí)現(xiàn)要求。
如以上小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC流程，對(duì)點(diǎn)火閉合角控制的工作過(guò)程。 在當(dāng)前學(xué)習(xí)與控制階段，控制系統(tǒng)中小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC根據(jù)前一循環(huán)的的點(diǎn)火閉 合率、曲軸轉(zhuǎn)角加速度、電壓變化率、節(jié)氣門(mén)位置變化率，按最小區(qū)間逼進(jìn)尋優(yōu)的點(diǎn)火 閉合角組合脈譜參數(shù)中同工況和同條件的脈譜參數(shù)值為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，與之相關(guān)傳感器信號(hào) 變化范圍(如轉(zhuǎn)速)及信號(hào)的變化率范圍確定工況條件輸入空間〃^= [a，力]X [c， ^ ]， 根據(jù)預(yù)測(cè)目標(biāo)和實(shí)際目標(biāo)偏差范圍及偏差變化率范圍確定脈譜參數(shù)跟蹤修正空間他= [e， / ] X [g，力]，如曲軸轉(zhuǎn)角加速度在I到IO，其變化率在0到3，則標(biāo)準(zhǔn)乘積空 間為〃g=[厶] X [" 3 ];并選取合適的量化級(jí)數(shù)，給出初始權(quán)系數(shù)矩陣，以當(dāng) 前與之相關(guān)傳感器信號(hào)變化及信號(hào)的變化率和當(dāng)前執(zhí)行器位置信號(hào)及信號(hào)變化率為數(shù)據(jù) 節(jié)點(diǎn)，選取合適的參數(shù)和空間超幾何體半徑，根據(jù)給定的樣本找出包含該點(diǎn)的空間超幾 何體，確定選擇矩陣51,此時(shí)小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的輸出定義在以激活節(jié)點(diǎn)為中心的超
幾何體上的基函數(shù)線性組合，即j),=《5(x> ，其中
^^血g[^")A(;0'…A")]'^[《4' '^f是權(quán)系數(shù)向量，& + J為權(quán)系數(shù)選擇向量，
這樣對(duì)于每個(gè)樣本，只需局部調(diào)整權(quán)系數(shù)即可。這樣經(jīng)不斷學(xué)習(xí)與控制，不斷重復(fù)以上 過(guò)程，學(xué)習(xí)與控制交替進(jìn)行，生成符合要求的動(dòng)態(tài)脈譜參數(shù)，對(duì)下一循環(huán)中點(diǎn)火提前角 進(jìn)行預(yù)測(cè)控制，再根據(jù)爆震和火焰?zhèn)鲗?dǎo)角闞值概率分布，確定輸入空間，以及確定與引 射器相關(guān)的執(zhí)行器調(diào)整輸入空間，選擇矩陣S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(多個(gè)循環(huán)過(guò)程)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn) 聚類(lèi)，通過(guò)多次逼近達(dá)到了實(shí)際目標(biāo)值，最大能力的消除了時(shí)滯帶來(lái)的控制偏差，從而 使點(diǎn)火正時(shí)達(dá)到精確控制。
如圖5所示微處理器U1的31、 32腳分別與存儲(chǔ)器U16的29、 24腳相連，40腳 通過(guò)電阻Rl接VCC高電平，通過(guò)電容Cl接地，通過(guò)開(kāi)關(guān)Sl接地；微處理器Ul的73、 74腳之間接有晶振Y1，并且通過(guò)電容C2、 C3接地；
節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)經(jīng)降壓后輸入到運(yùn)算放大器U2放大處理后，輸入到微處理器U1的A/D 口P46腳，供微處理器U1進(jìn)行分析計(jì)算處理。
曲軸位置傳感器信號(hào)輸入到磁變換器U3進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后，輸入到微處理器U1的A/D 口P57腳，供微處理器U1進(jìn)行分析計(jì)算處理。
電源通過(guò)由鎖相環(huán)U4組成的電源檢測(cè)電路處理后，通過(guò)光電耦合器OP1輸入微處 理器U1的P26腳，實(shí)時(shí)檢測(cè)電瓶電壓量，為系統(tǒng)提供可靠性穩(wěn)壓直流電源。
轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)基電路U5調(diào)理后，通過(guò)光電耦合器0P2輸入到微處理器Ul的P20 腳，供微處理器U1進(jìn)行分析計(jì)算處理。
微處理器U6、鎖存器U7、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存器U8構(gòu)成小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC，在微處理 器U1的控制下，依據(jù)內(nèi)置控制策略自適應(yīng)學(xué)習(xí)，并對(duì)受空燃比目標(biāo)值進(jìn)行調(diào)節(jié)逼近；動(dòng) 態(tài)儲(chǔ)存器U8是閃存存儲(chǔ)器，其對(duì)類(lèi)聚調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行刷新存儲(chǔ)，在微處理器U6的控制下 參與新工況下的控制器控制。
微處理器Ul利用其I/0端口 P30-P37，通過(guò)開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)器Ull、 U12對(duì)點(diǎn)火信號(hào)進(jìn) 行釆集與反饋分析判比處理后，通過(guò)功率驅(qū)動(dòng)管BT1 -BT4對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火進(jìn)行實(shí)時(shí)控 制。
權(quán)利要求
1、組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于包括基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)和動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)是經(jīng)過(guò)臺(tái)架標(biāo)定或經(jīng)過(guò)臺(tái)架及道路參數(shù)優(yōu)化標(biāo)定的脈譜參數(shù)，動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)是自適應(yīng)生成的發(fā)動(dòng)機(jī)在線自標(biāo)定和自?xún)?yōu)化控制脈譜參數(shù)，基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)和動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)構(gòu)成組合脈譜參數(shù)，該組合脈譜參數(shù)通過(guò)控制系統(tǒng)按控制策略對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角進(jìn)行自適應(yīng)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于 點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)的組成是不同工況分區(qū)的若干個(gè)子脈譜參數(shù)區(qū)域之和，每個(gè)區(qū)域都 按該區(qū)域的控制目標(biāo)值分為閉環(huán)控制目標(biāo)和開(kāi)環(huán)控制區(qū)域。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于 控制系統(tǒng)包括微處理器、小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC、鐵電存儲(chǔ)器、傳感器信號(hào)、信號(hào)調(diào)理電 路、電源檢測(cè)、功率驅(qū)動(dòng)電路、點(diǎn)火模塊，傳感器信號(hào)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與微處理器相連，鐵電存儲(chǔ)器與小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC互聯(lián)，小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC與微處理器互聯(lián)， 微處理器與功率驅(qū)動(dòng)電路相連，功率驅(qū)動(dòng)電路與點(diǎn)火模塊相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)的生成方法是，根據(jù)轉(zhuǎn)速、電瓶電壓工況條件和使用條件的變 化以及發(fā)動(dòng)機(jī)自身因素變化學(xué)習(xí)生成的一系列自適應(yīng)參數(shù)，該自適應(yīng)參數(shù)在工作過(guò)程中按工況依據(jù)條件變化自適應(yīng)學(xué)習(xí)，不斷經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)，反復(fù)應(yīng)用和實(shí)時(shí)修正而不斷刷新； 動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)的生成方法由以下幾個(gè)步驟產(chǎn)生a、 點(diǎn)火閉合角脈譜生成區(qū)域的確定以某一工況條件下的控制點(diǎn)火閉合角的基本修 正脈譜，以及表征此刻工況條件的相關(guān)各特征信號(hào)值為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，以該節(jié)點(diǎn)的基本修正脈譜參數(shù)y為中心值，確定Ay，對(duì)Ay的確定將考慮二個(gè)方面，其一是以期望點(diǎn)火閉合角和實(shí)際點(diǎn)火閉合角偏差，其二是火焰信號(hào)角小于一個(gè)給定的閾值；上述二方面確定取小后，按初級(jí)線圈的電壓(點(diǎn)火模塊輸入電壓)的變化率與曲軸轉(zhuǎn)角加速度雙因素?cái)M合，確定基本參考半徑，找出動(dòng)態(tài)脈譜生成區(qū)域(y—Ay， y+Ay);b、 動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜生成尋優(yōu)區(qū)域的確定在同維空間區(qū)域利用該數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中表 征該工況與點(diǎn)火閉合角相關(guān)的各特征信號(hào)值的變化率大小進(jìn)行動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜生成 趨勢(shì)判定，從而判定更小的區(qū)域是在(y—Ay)還是在(y+Ay)—邊，確定后以(y—Ay)或(y+Ay)區(qū)域的中值為目標(biāo)逼近后的新節(jié)點(diǎn)，并且以該目標(biāo)為中心，確定新的逼近后 的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜生成區(qū)域，如此反復(fù)，不斷逼近，直到最小的區(qū)域min(y—Ay， y 十Ay)出現(xiàn)，該區(qū)域?yàn)閷?yōu)區(qū)域；c、 動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的生成當(dāng)表征該工況的相關(guān)各特征信號(hào)值趨近于一個(gè)近似 于零的常數(shù)e時(shí)，以及進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)處理的相關(guān)特征信號(hào)的概率分布在允許的范圍內(nèi)， 確定min(y—Ay， y+Ay)中的中值點(diǎn)y ，該點(diǎn)即為生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)；d、 確定動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜重復(fù)以上過(guò)程a-c，并且在全過(guò)程小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC 對(duì)點(diǎn)火閉合角控制目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對(duì)偏差進(jìn)行逼近調(diào)整和進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)聚 類(lèi)，當(dāng)相關(guān)各特征信號(hào)值的變化率e及相關(guān)特征信號(hào)的概率分布穩(wěn)定在一個(gè)允許的變化 范圍內(nèi)時(shí)，確定該動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，存入鐵電存儲(chǔ)器，此時(shí)，確定的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火 閉合角脈譜參數(shù)和所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火閉合角相關(guān)各特征信號(hào)值為一組數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)即為 動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，該動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)的集合構(gòu)成動(dòng)態(tài)脈譜；e、 對(duì)動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的刷新生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜在控制過(guò)程中，由于 發(fā)動(dòng)機(jī)自身特性及使用環(huán)境改變，使其點(diǎn)火閉合角控制目標(biāo)也有所變化，其所組成的數(shù) 據(jù)節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行a-d的過(guò)程時(shí)，當(dāng)相關(guān)各特征信號(hào)值的變化率e及相關(guān)特征信號(hào)的概率分 布穩(wěn)定在一個(gè)不允許的變化范圍內(nèi)時(shí)，重新生成新的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，經(jīng)小腦 關(guān)節(jié)控制器CMAC對(duì)點(diǎn)火正時(shí)控制目標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對(duì)偏差進(jìn)行逼近調(diào)整 和經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)確定，對(duì)原來(lái)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)地址單元刷新。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于 控制策略包括點(diǎn)火閉合角組合控制策略和修正控制策略或其他控制策略。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于 點(diǎn)火閉合角組合控制策略和修正控制策略a、 組合作用對(duì)象作用于組合點(diǎn)火閉合角脈譜，對(duì)應(yīng)于相同或非常相近的點(diǎn)火閉合 角目標(biāo)査表?xiàng)l件，既有基本點(diǎn)火閉合角脈譜，又有生成的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜時(shí)，即作 用條件是該工況所對(duì)應(yīng)的控制目標(biāo)具有動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜；b、 組合原則；對(duì)同工況、同條件或同工況具有非常相近的條件，即數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)既有存 在于基本點(diǎn)火閉合角脈譜的，也有存在于動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的，當(dāng)組成數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的元 素中，相關(guān)各特征信號(hào)值相同而目標(biāo)參數(shù)不同時(shí)，選動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)；點(diǎn)火閉 合角相關(guān)各特征信號(hào)值不完全相同但目標(biāo)參數(shù)相同時(shí)，對(duì)該不相同特征信號(hào)值分別按前 一循環(huán)值與當(dāng)次循環(huán)值計(jì)算變化率，比較該變化率，取小判優(yōu)，確定點(diǎn)火閉合角組合脈譜參數(shù)；相關(guān)各特征信號(hào)值相同而目標(biāo)參數(shù)相差較大時(shí)，取兩目標(biāo)中值按動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜生成策略進(jìn)行逼近生成新的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)插入動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜 中；C、組合方法從動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜中選擇動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)后，原同工況、同條件或同工況具有非常相近的條件下的基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)被屏蔽；動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉 合角脈譜參數(shù)對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行控制，當(dāng)被確定使用的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)在對(duì)點(diǎn)火 閉合角目標(biāo)控制時(shí)，相關(guān)各特征信號(hào)值的變化率無(wú)法穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)時(shí)，放棄該動(dòng)態(tài) 點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，回到該工況、該條件下的基本點(diǎn)火閉合角脈譜，應(yīng)用動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉 合角脈譜生成策略重新學(xué)習(xí)生成；d、以上組合作用下，通過(guò)對(duì)部分控制目標(biāo)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)應(yīng)用，對(duì)同一 工況，或代換一部分基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，或取代該工況下的全部基本點(diǎn)火閉合角脈譜；控制系統(tǒng)對(duì)點(diǎn)火閉合角的期望目標(biāo)按修正策略以及動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜的生成策 略、組合策略選擇最佳點(diǎn)火閉合角控制目標(biāo)進(jìn)行逐步糾偏逼近控制，在控制過(guò)程中通過(guò) 自適應(yīng)學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)聚類(lèi)，生成動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜使對(duì)點(diǎn)火閉合角目標(biāo)的控制達(dá)到快速 響應(yīng)和高精度；在糾偏逼近中，使用的修正控制策略是該修正策略由常規(guī)修正策略和小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的逼近修正策略組成，常規(guī)修正 策略是來(lái)自反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況的相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)值對(duì)基本點(diǎn)火閉合角脈譜的修 正，這一部分在常規(guī)控制方式下輸出基本修正點(diǎn)火閉合角控制點(diǎn)火控制摸塊對(duì)點(diǎn)火閉合 角目標(biāo)進(jìn)行控制；小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的逼近修正策略中， 一是采用新的相關(guān)各傳感器 的特征信號(hào)處理方式對(duì)不可直接測(cè)得量進(jìn)行軟測(cè)量方法推斷，以及推斷而得到軟測(cè)量特 征信號(hào)值對(duì)基本點(diǎn)火閉合角脈譜進(jìn)行修正；二是利用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC通過(guò)期望目標(biāo) 與實(shí)際目標(biāo)進(jìn)行糾偏，并在糾偏過(guò)程中進(jìn)行權(quán)值匹配而自適應(yīng)學(xué)習(xí)的相關(guān)各傳感器的特 征信號(hào)值對(duì)基本點(diǎn)火閉合角脈譜進(jìn)行修正，三是通過(guò)各傳感器給出的特征信號(hào)變化率， 以及軟測(cè)量推定的特征信號(hào)變化率確定逼近范圍，不斷按變化率逼近最小偏差范圍對(duì)基 本點(diǎn)火閉合角脈譜進(jìn)行修正。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于 各相關(guān)傳感器信號(hào)為點(diǎn)火閉合角相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)以及采用軟測(cè)量方式推斷出的 特征信號(hào)，包括油門(mén)踏板信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸位置及轉(zhuǎn)速信號(hào)、上止點(diǎn)信號(hào)、轉(zhuǎn)矩信號(hào)、 噴油脈寬信號(hào)、節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)、燃油溫度信號(hào)、供電回路電壓信號(hào)、水溫傳感器信號(hào)、 進(jìn)氣壓力信號(hào)，空燃比信號(hào)、EGR率信號(hào)和上述信號(hào)的變化率，以及爆震信號(hào)傳感器和火焰電離傳感器在幾個(gè)循環(huán)的概率分布之間的多因素相關(guān)擬合。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，其特征在于控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)火閉合角相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)變化率判定工況變化趨勢(shì)對(duì) 部分時(shí)滯偏差過(guò)大的控制目標(biāo)進(jìn)行給定點(diǎn)火閉合角期望值預(yù)測(cè)控制，同時(shí)以預(yù)測(cè)控制目 標(biāo)值為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，利用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的自適應(yīng)逼近調(diào)整能力和學(xué)習(xí)能力，降低或 消除各方面信號(hào)滯后帶來(lái)的誤差；控制系統(tǒng)還根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)火閉合角相關(guān)各傳感器的特征信號(hào)變化率判定工況變化 趨勢(shì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)模式、動(dòng)力模式、正常模式判定，在不同的控制模式下自適應(yīng)選定不同的 點(diǎn)火閉合角閉環(huán)控制目標(biāo)進(jìn)行控制；在控制過(guò)程中，通過(guò)控制和學(xué)習(xí)交替進(jìn)行，對(duì)模式 目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，并在今后的控制中依據(jù)條件的改變，不斷修改和被優(yōu)化；同一工況下點(diǎn)火閉合角有多個(gè)閉環(huán)控制目標(biāo)，當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，控制模式也發(fā)生 改變，如經(jīng)濟(jì)模式和功率模式時(shí)的目標(biāo)不同，控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略，利用各工況條件 參數(shù)進(jìn)行模式分析判定，通過(guò)選定模式而自動(dòng)選定該工況下的閉環(huán)控制目標(biāo)之一進(jìn)行閉 環(huán)控制。
全文摘要
組合脈譜對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角控制的方法，屬于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域。包括基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)和動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)，基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)是經(jīng)過(guò)臺(tái)架標(biāo)定或經(jīng)過(guò)臺(tái)架及道路參數(shù)優(yōu)化標(biāo)定的脈譜參數(shù)，動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)為自適應(yīng)生成的發(fā)動(dòng)機(jī)在線自標(biāo)定和自?xún)?yōu)化控制脈譜參數(shù)，基本點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)和動(dòng)態(tài)點(diǎn)火閉合角脈譜參數(shù)構(gòu)成組合脈譜參數(shù)，該組合脈譜參數(shù)通過(guò)控制系統(tǒng)按控制策略對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火閉合角進(jìn)行自適應(yīng)控制。由于采用了以自適應(yīng)學(xué)習(xí)方法合成的組合脈譜控制方式，使得被控系統(tǒng)發(fā)生改變和未知變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響得到了修正，從而提高了開(kāi)環(huán)控制時(shí)的控制精度和速度，提高了控制的實(shí)時(shí)性。
文檔編號(hào)F02P5/15GK101285445SQ200710301909
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
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