專利名稱：組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法
組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法技術(shù)領(lǐng)域組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，屬于汽車汽油發(fā)動機控制領(lǐng)域。
技術(shù)背景車用汽油發(fā)動機的控制主要分為點火控制和噴油器控制。在控制過程中，控制單元根據(jù)基本控制條件查控制脈譜，并且根據(jù)各傳感器反映的 發(fā)動機狀態(tài)條件對控制脈譜進行修正輸出，控制各執(zhí)行器對目標進行控制?？刂品譃殚_ 環(huán)控制和閉環(huán)控制。對發(fā)動機點火正時的開環(huán)控制主要依據(jù)三個基本信號輸入，即進氣流量信號和節(jié)氣 門信號確定的發(fā)動機負荷信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和曲軸位置信號；閉環(huán)控制是利用爆震 傳感器的信號反饋對點火系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)；控制過程是采用點火提前角的預(yù)控制時保留-定的爆燃安全距離法，即控制系統(tǒng)通過爆震傳感器識別出某缸發(fā)生爆燃后，將該缸的點 火提前角推遲一定的角度(目前普遍的做法是推遲步長為3'CA)，直至沒有爆燃發(fā)生；然 后再按照設(shè)定的周期恢復(fù)點火角提前(目前普遍的做法是提前步長為0. 75'CA)，直至沒有 爆燃發(fā)生，則恢復(fù)到預(yù)設(shè)點火提前角。由于考慮油品質(zhì)量、氣候環(huán)境等因素，在臺架樣 機標定時都留有保守的爆燃安全距離，從而影響功率及油耗。上述控制方法在汽油發(fā)動機上得到很好的應(yīng)用，但現(xiàn)有的脈譜控制策略對下列問題 無能為力-(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(如機械油的粘度改變等)、各種電 器及輔助動力的接入改裝、對發(fā)動機的操控等引起的負荷變化；(3) 在臺架對控制單元優(yōu)化時測量儀器及處理手段引起的的測量偏差以及未曾考慮 在內(nèi)的其它未知因素等；(4) 各傳感器的信號傳遞時滯、控制單元的運算過程時滯、執(zhí)行器件的運動時滯等 帶來的控制實時性偏差等；(5) 爆燃安全距離和定步長調(diào)整法造成功率損失與油耗增加。以上這些因素的影響只應(yīng)用臺架優(yōu)化的基本點火脈譜顯然偏離控制目標；以各傳感 器反饋的各種狀態(tài)信號由于各種時滯效應(yīng)只能對控制數(shù)據(jù)修正局部的偏差，而不能完全 控制目標偏差，使發(fā)動機未能達到合理的使用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對目前汽油發(fā)動機的控制方式所存在的問題，提供一種能在工作過程中根據(jù)發(fā)動機相關(guān)特性改變和發(fā)動機使用條件改變而自適應(yīng)生成動態(tài) 脈譜參數(shù)的策略，進而提供一種與原有臺架標定的脈譜參數(shù)組合控制的組合脈譜參數(shù)對 發(fā)動機控制的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的 方法，其特征在于包括基本脈譜參數(shù)和動態(tài)脈譜參數(shù)，基本脈譜參數(shù)是經(jīng)過臺架標定 或經(jīng)過臺架及道路參數(shù)優(yōu)化標定的脈譜參數(shù)，動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)是控制系統(tǒng)自學(xué)習(xí) 在線自標定和自優(yōu)化生成的脈譜參數(shù)，基本點火正時脈譜參數(shù)和動態(tài)點火正時脈譜參數(shù) 構(gòu)成組合脈譜參數(shù)，通過控制系統(tǒng)按點火正時控制策略對汽油發(fā)動機點火正時進行自適 應(yīng)控制。脈譜參數(shù)的組成是不同工況分區(qū)的若干個子脈譜參數(shù)區(qū)域之和，每個區(qū)域都按該區(qū) 域的控制目標值分為閉環(huán)控制目標和開環(huán)控制區(qū)域?？刂葡到y(tǒng)包括微處理器、小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC、鐵電存儲器、傳感器信號、信號調(diào) 理電路、電源檢測、功率驅(qū)動電路，傳感器信號通過信號調(diào)理電路與微處理器相連，鐵 電存儲器與小腦關(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)動電路相連，功率驅(qū)動電路與點火模塊相連。動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)的生成方法是，根據(jù)工況條件和使用條件的變化以及發(fā)動機 自身因素變化學(xué)習(xí)生成的一系列點火正時自適應(yīng)參數(shù)，該點火正時自適應(yīng)參數(shù)在工作過 程中按工況依據(jù)條件變化對點火正時自適應(yīng)學(xué)習(xí)和經(jīng)驗聚類，反復(fù)應(yīng)用和實時修正而不 斷刷新；動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)的生成方法由以下幾個步驟產(chǎn)生-a、點火正時脈譜生成區(qū)域的確定以某一工況條件下的控制點火正時的基本修正脈 譜，以及表征此刻工況條件的相關(guān)各特征信號值為數(shù)據(jù)節(jié)點，以該節(jié)點的基本修正脈譜參數(shù)y為中心值，確定Ay，對Ay的確定將考慮如下幾個方面，其一是以期望點火正時 和實際點火正時偏差，其二是經(jīng)選頻檢波的爆震信號選通概率在5%以內(nèi)，其三是火焰信 號角小于一個給定的閾值；對以上三方面確定取小后，按進氣壓力的變化率與曲軸轉(zhuǎn)角 加速度雙因素擬合，確定基本參考半徑，找出動態(tài)脈譜生成區(qū)域(y—Ay， y+Ay);b、 動態(tài)點火正時脈譜生成尋優(yōu)區(qū)域的確定在同維空間區(qū)域利用該數(shù)據(jù)節(jié)點中表征 該工況與點火正時相關(guān)的各特征信號值的變化率大小進行動態(tài)點火正時脈譜生成趨勢判定，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十 Ay)區(qū)域的中值為目標逼近后的新節(jié)點，并且以該目標為中心，確定新的逼近后的動態(tài) 點火正時脈譜生成區(qū)域，如此反復(fù)，不斷逼近，直到最小的區(qū)域min(y — Ay， y + Ay) 出現(xiàn)，該區(qū)域為尋優(yōu)區(qū)域；c、 動態(tài)點火正時脈譜的生成當(dāng)表征該工況的相關(guān)各特征信號值趨近于一個近似于 零的常數(shù)e時，以及進行概率統(tǒng)計處理的相關(guān)特征信號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y ，該點即為生成的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)；d、 確定動態(tài)點火正時脈譜重復(fù)以上過程a-c,并且在全過程小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC 對點火正時控制目標進行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對偏差進行逼近調(diào)整和進行經(jīng)驗聚類， 當(dāng)相關(guān)各特征信號值的變化率e及相關(guān)特征信號的概率分布穩(wěn)定在一個允許的變化范圍 內(nèi)時，確定該動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)，存入鐵電存儲器，此時，確定的動態(tài)點火正時脈 譜參數(shù)和所對應(yīng)的點火正時相關(guān)各特征信號值為一組數(shù)據(jù)節(jié)點，該節(jié)點即為動態(tài)點火正 時脈譜參數(shù)，該動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)的集合構(gòu)成動態(tài)脈譜；e、 對動態(tài)點火正時脈譜的刷新生成的動態(tài)點火正時脈譜在控制過程中，由于發(fā)動 機自身特性及使用環(huán)境改變，使其點火正時控制目標也有所變化，其所組成的數(shù)據(jù)節(jié)點 在進行a-d的過程時，當(dāng)相關(guān)各特征信號值的變化率e及相關(guān)特征信號的概率分布穩(wěn)定 在一個不允許的變化范圍內(nèi)時，重新生成新的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)，經(jīng)小腦關(guān)節(jié)控制 器CMAC對點火正時控制目標進行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對偏差進行逼近調(diào)整和經(jīng)驗聚 類確定，對原來數(shù)據(jù)節(jié)點地址單元刷新；利用爆震傳感器信號的發(fā)生概率分布和火焰電離傳感器信號反映的火焰信號角時間 概率統(tǒng)計以及曲軸位置加速度等信號值的經(jīng)驗聚類，自適應(yīng)學(xué)習(xí)生成不同工況及條件下 的動態(tài)脈譜參數(shù)?？刂撇呗园c火正時組合控制策略和修正控制策略或其他控制策略。 點火正時的組合控制策略和修正控制策略-a、 組作用對象作用于組合點火正時脈譜，對應(yīng)于相同或非常相近的點火正時目 標查表條件，既有其本點火正時脈譜，又有生成的動態(tài)點火正時脈譜時，即作用條件是 該工況所對應(yīng)的控制目標具有動態(tài)點火正時脈譜；b、 組合原則；對同工況、同條件或同工況具有非常相近的條件，即數(shù)據(jù)節(jié)點既有存在于基本點火正時脈譜的，也有存在于動態(tài)點火正時脈譜的，當(dāng)組成數(shù)據(jù)節(jié)點的元素中，相關(guān)各特征信號值相同而目標參數(shù)不同時，選動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)；點火正時相關(guān)各 特征信號值不完全相同但目標參數(shù)相同時，對該不相同特征信號值分別按前一循環(huán)值與 當(dāng)次循環(huán)值計算變化率，比較該變化率，取小判優(yōu)，確定點火正時脈譜參數(shù)；相關(guān)各特 征信號值相同而目標參數(shù)相差較大時，取兩目標中值按動態(tài)點火正時脈譜生成策略進行 逼近生成新的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)插入動態(tài)點火正時脈譜中；
c、 組合方法從動態(tài)點火正時脈譜中選擇動態(tài)點火正時脈譜參數(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火正時脈譜參數(shù)被屏蔽；動態(tài)點火正時脈 譜參數(shù)對控制目標進行控制，當(dāng)被確定使用的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)在對點火正時目標 控制時，相關(guān)各特征信號值的變化率無法穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)時，放棄該動態(tài)點火正時脈 譜參數(shù)，回到該工況、該條件下的基本點火正時脈譜，應(yīng)用動態(tài)點火正時脈譜生成策略 重新學(xué)習(xí)生成；
d、 以上組合作用下，通過對部分控制目標的動態(tài)點火正吋脈譜參數(shù)應(yīng)用，對同一工 況，或代換一部分基本點火正時脈譜參數(shù)，或取代該工況下的全部基本點火正時脈譜；
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 策略是來自反映發(fā)動機工況的相關(guān)各傳感器的特征信號值對基本點火正時脈譜的修正， 這一部分在常規(guī)控制方式下輸出基本修正點火正時控制執(zhí)行器對點火正時目標進行控 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處
理方式對不可直接測得量進行軟測量方法推斷，以及推斷而得到軟測量特征信號值對基
本點火正時脈譜進行修正；二是利用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC通過期望目標對實際目標進行 糾偏，并在糾偏過程中進行權(quán)值匹配而自適應(yīng)學(xué)習(xí)相關(guān)各傳感器的特征信號值對基本點 火正時脈譜進行修正，三是通過各傳感器給出的特征信號變化率，以及軟測量推定的特 征信號變化率確定逼近范圍，不斷按變化率逼近最小偏差范圍對基本點火正時脈譜進行 修正
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
策略是來自反映發(fā)動機工況的相關(guān)各傳感器的特征信號值對基本點火正時脈譜的修正，
這一部分在常規(guī)控制方式下輸出基本修正點火正時控制執(zhí)行器對點火正時目標進行控
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處
理方式對不可直接測得量進行軟測量方法推斷以及模糊推斷而得到軟測量特征信號值對
基本點火正時脈譜進行修正；二是利用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC通過期望目標與實際目標進
行糾偏過程中進行權(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值對基本點火正時脈譜進行修正，三是通過各傳感器給出的特征信號變化率，以及軟測量推定的特征信號 變化率確定逼近范圍，不斷按變化率逼近最小偏差范圍對基本點火正時脈譜進行修正。
各相關(guān)傳感器信號包括油門踏板信號，發(fā)動機的曲軸位置及轉(zhuǎn)速信號、上止點信號、 轉(zhuǎn)矩信號、噴油脈寬信號、節(jié)氣門位置信號、燃油溫度信號、供電回路電壓信號、水溫 傳感器信號、進氣壓力信號，空燃比信號、EGR率信號，以及爆震信號傳感器和火焰電離 傳感器在幾個循環(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)動機與點火正時相關(guān)各傳感器的特征信號變化率判定工況變化趨勢 對部分時滯偏差過大的控制目標進行給定點火正時期望值預(yù)測控制，同時以預(yù)測控制目 標值為數(shù)據(jù)節(jié)點，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 消除各方面信號滯后帶來的誤差；
控制系統(tǒng)還根據(jù)發(fā)動機與點火正時相關(guān)各傳感器的特征信號變化率判定工況變化趨 勢進行經(jīng)濟模式、動力模式、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
火正時閉環(huán)控制目標進行控制；在控制過程中，通過控制和學(xué)習(xí)交替進行，對模式目標 進行優(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；
同一工況下點火提前角有多個閉環(huán)控制目標，當(dāng)條件發(fā)生變化時，控制模式也發(fā)生 改變，如經(jīng)濟模式和功率模式時的目標不同，控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略，利用各工況條件 參數(shù)進行模式分析判定，通過選定模式而自動選定該工況下的閉環(huán)控制目標之 一進行閉 環(huán)控制。工況是指中小負荷工況、大負荷工況，起動工況、加減速工況以及怠速工況。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明組合脈譜對發(fā)動機點火正時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 變和未知變化對發(fā)動機的影響得到了修正，從而提高了開環(huán)控制時的控制精度和速度。 也利用動態(tài)脈譜參數(shù)的規(guī)劃和生成，對閉環(huán)控制目標進行了修正和選定，改善了發(fā)動機 自身條件變化時反饋信號確定單一造成的發(fā)動機控制系統(tǒng)無法響應(yīng)，通過自適應(yīng)學(xué)習(xí)控 制產(chǎn)生動態(tài)脈譜參數(shù)的策略提前預(yù)測控制，最大可能的修正了各種時滯效應(yīng)帶來的控制 滯后，提高了控制的實時性。


圖1本發(fā)明實施例的電路原理框圖； 圖2點火正時控制方案示意圖； 圖3自適應(yīng)方案示意圖； 圖4實現(xiàn)控制過程程序流程框圖； 圖5控制系統(tǒng)電路原理圖。圖l-5是本發(fā)明的最佳實施例。其中圖5中Ul微處理器、U2緩存器、U3鎖相 環(huán)、U5運算放大器、U6運算放大器、U7反相器、U8門電路、U9 CAN通信接收器、 U10鎖相環(huán)、Ull微處理器、U12鎖存器、U13動態(tài)儲存器、U14存儲器、U15擴展門、 U16-U17開關(guān)量驅(qū)動器、OPl—OP3光電耦合器、Tl-T4升壓器、BT1-BT4功率驅(qū)動管、 DE1-DE4穩(wěn)壓管、VR1-VR2可調(diào)電阻、R1—R19電阻、CI—C26電容、D1—D3 二極 管、Ql三極管、Ll-L2電感、Yl-Y2晶振、Sl開關(guān)。
具體實施例方式
實施過程
本發(fā)明提出的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法體現(xiàn)在常規(guī)控制器(發(fā)動機中 央控制器ECU)和小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC根據(jù)控制策略對控制功能的實現(xiàn)中；以下結(jié)合附 圖l-5對實施過程說明。
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、鐵電存儲器、傳感器 信號、信號調(diào)理電路、電源檢測、功率驅(qū)動電路，傳感器信號通過信號調(diào)理電路與微處 理器相連，鐵電存儲器與小腦關(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)動電路相連，功率驅(qū)動電路與點火模塊相連。
相關(guān)傳感器信號主要包括進氣壓力信號、節(jié)氣門位置信號、冷卻水溫度信號、曲 軸位置信號、噴油脈寬信號、爆震傳感器信號、電壓檢測信號等。
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、各類脈譜及其它相 關(guān)控制目標數(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，接受外部信號變化，根 據(jù)策略及時作出決策，進行自適應(yīng)學(xué)習(xí)聚類刷新動態(tài)脈譜參數(shù)，發(fā)出指令控制外部執(zhí)行 機構(gòu)動作和運行。
鐵電存儲器對系統(tǒng)基本點火正時脈譜參數(shù)進行備份，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)定工作的那部分動態(tài)脈譜參數(shù)也會作為經(jīng)驗數(shù)據(jù)存入其中。微 處理器判定系統(tǒng)失控時會自動將基本固態(tài)脈譜參數(shù)從鐵電存儲器寫入微處理器中。
電瓶電壓信號通過電源檢測處理后接入微處理器，電源檢測及穩(wěn)壓電路由DC/DC轉(zhuǎn) 換器、過流過壓保護器、電壓變化信號變送器及抗干擾電路組成。
功率驅(qū)動控制電路采用專用控制驅(qū)動芯片和外圍電路，驅(qū)動點火模塊等。
在這里特別說明的是，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)的另一部分稱之為小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC。
如圖2所示控制系統(tǒng)根據(jù)反映轉(zhuǎn)速和上止點位置的曲軸位置信號、反映負荷大小 的進氣壓力信號、反映空燃比狀況的噴油脈寬信號、反映操縱意圖的節(jié)氣門位置信號和 這些信號的多因素相關(guān)性，按點火正時控制策略給出基本點火正時脈參數(shù)譜。
由于針對點火正時控制相關(guān)的工況參數(shù)在控制系統(tǒng)中是一個多因素相關(guān)過程，點火 正時與發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷、空燃比、冷卻水溫度、壓縮比、、進氣壓力、燃油辛烷值、混 合氣湍流程度、EGR率以及燃燒室的形狀均有關(guān)系；實施控制時，控制系統(tǒng)采集與點火正 時相關(guān)的發(fā)動機工況參數(shù)，以及閉環(huán)控制時的爆震信號，如果有必要時，對火焰信號角(火 焰電離傳感器信號)也進行概率統(tǒng)計處理，將有更好的效果，這是因為該傳感器可表征燃 燒過程，即測定火焰前峰到達時刻，利用湍流、燃燒學(xué)的統(tǒng)計理論和小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC 的軟測量處理功能，推算出層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，從而推算出燃燒持續(xù)角而自適應(yīng)修正點 火正時脈譜參數(shù)；特別說明的是基本點火正時脈譜參數(shù)將以以上相關(guān)因素為基本條件， 通過點火控制策略分為按工況以及條件區(qū)分的經(jīng)濟性、動力性、排放性和綜合性基本點 火正時脈譜，在控制過程中自適應(yīng)選擇。
常規(guī)控制器通過采集與點火正時相關(guān)的工況參數(shù)對基本點火正時脈譜進行修正輸 出，其修正由相關(guān)選定開關(guān)影響，相關(guān)選定開關(guān)是針對燃油辛烷值和壓縮比設(shè)置的，因 為辛烷值不同，燃燒速度也不同，壓縮比不同，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x和傳播時間不同；其中， 辛烷值的選定是根據(jù)爆震信號在單位時間內(nèi)的概率密度或火焰電離傳感器和曲軸位置信 號加速度來確定；壓縮比選定是按不同發(fā)動機的壓縮比不同，通過臺架試驗確定一個影 響常數(shù)。特別說明的是組合脈譜參數(shù)控制策略對輸入常規(guī)控制器的點火正時脈譜的作用， 在組合策略的作用下，當(dāng)有合適動態(tài)脈譜參數(shù)時，根據(jù)控制的判別，當(dāng)使發(fā)動機最穩(wěn)定 條件時所確定的動態(tài)脈譜參數(shù)，將在該所有條件具備時，可能全部或部分取代原臺架標 定的基本點火正時脈譜參數(shù)，此時點火正時控制策略通過組合策略直接將鐵電存儲器中 該工況、該條件下的動態(tài)脈譜參數(shù)送入常規(guī)控制器，經(jīng)常規(guī)控制器修正處理輸出點火正 時修正脈譜參數(shù)，該脈譜參數(shù)驅(qū)動點火控制模塊(器)控制火花塞點火。
小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC對修正的點火模塊控制目標(脈譜參數(shù))進行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟
蹤，并根據(jù)發(fā)動機相關(guān)工況參數(shù)的變化率、爆震傳感器信號的概率密度分布、火焰電離
傳感器的概率密度分布、進氣壓力變化率、噴油脈寬變化率、節(jié)氣門位置變化率、曲軸
轉(zhuǎn)角加速度、著火延遲角和燃燒持續(xù)角的偏差及偏差變化率按圖2和圖3給出的方法，
生成點火正時動態(tài)脈譜參數(shù)，該脈譜參數(shù)經(jīng)尋優(yōu)條件確定后寫入鐵電存儲器；當(dāng)點火正
時控制策略判比確定應(yīng)用組合脈譜參數(shù)策略時，點火正時動態(tài)脈譜參數(shù)在組合策略的作用下，與基本噴油脈譜參數(shù)合成組合脈譜參數(shù)對發(fā)動機點火控制模塊(器)進行點火正時 自適應(yīng)控制。
對于點火正時的自適應(yīng)控制，綜合火焰電離傳感器的作用，在這里給出了爆震傳感 器信號經(jīng)選頻檢波器作用后按n個循環(huán)爆震發(fā)生的概率在2%-5%以內(nèi)為最佳點火調(diào)整 目標閾值，爆震發(fā)生的概率超過這個閾值將延遲點火角；在這個范圍內(nèi)相關(guān)傳感器的信 號經(jīng)經(jīng)驗聚類判別被確定為該點火脈譜參數(shù)的最佳條件，當(dāng)部分條件改變時，小腦關(guān)節(jié) 控制器CMAC將以該閾值為期望目標不斷學(xué)習(xí)與控制，從而取代傳統(tǒng)的爆震安全角距離。
如圖3所示按照本發(fā)明組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法的自適應(yīng)控制策略， 一但投入使用的發(fā)動機，除開始是通過經(jīng)臺架試驗優(yōu)化的基本點火正時脈譜參數(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)化動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)，因而工作一 段時間的發(fā)動機，其基本點火正時脈譜參數(shù)己或多或少發(fā)生改變，即是同時投入使用和 經(jīng)過相同工作時間后的發(fā)動機，其同控制目標的基本點火正時脈譜參數(shù)也改變的不再相 同。
控制單元對點火正時系統(tǒng)實施控制將應(yīng)用基本點火正時脈譜參數(shù)，對應(yīng)于不同的工 況將給出不同的目標值，該目標值由于各種使用環(huán)境、條件、傳遞時滯、機構(gòu)傳動時滯、 特性差異等，與實際目標產(chǎn)生偏差；對實際目標的信號反饋，由于傳感器的特性、信號 的傳遞時滯、信號運算處理過程的時滯等；還包括隨機產(chǎn)生的干擾和千擾引起的器件特 性突變等；以上等等因素的存在，影響到控制的實時性和準確性，加上無法"因地制易" 調(diào)整的臺架標定脈譜參數(shù)，使控制系統(tǒng)無法準確確定控制目標。
使用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC，結(jié)合傳統(tǒng)PID控制的點火正時自適應(yīng)控制策略從二方面 實施控制， 一方面針對點火提前角的偏差進行自適應(yīng)控制，如通過曲軸位置信號與控制 系統(tǒng)點火提前角控制信號進行求偏差與求偏差變化率，求著火延遲角和燃燒持續(xù)角的偏 差，利用排氣溫度變化率反饋點火正時對燃燒影響，并且通過轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門位置推定空 燃比，進而確定空燃比對點火正時的影響，以及進氣系統(tǒng)引射器的作用使火焰信號角變 化推出壓氣機轉(zhuǎn)速變化對點火正時影響等，即應(yīng)用確保系統(tǒng)穩(wěn)定并且保證點火正時目標 性能最優(yōu)的自校正自適應(yīng)控制(在線辨識系統(tǒng))。另一方面是對某一控制目標的相關(guān)傳感 器信號進行變化率和概率分布跟蹤的自適應(yīng)學(xué)習(xí)控制，如曲軸轉(zhuǎn)角加速度，爆震及火焰 信號角的概率分布等，即采集傳感器反饋量概率統(tǒng)計以及變化率趨勢判據(jù)與系統(tǒng)穩(wěn)定性 經(jīng)驗聚類逼近，以及穩(wěn)定目標后的自學(xué)習(xí)生成動態(tài)點火正時脈譜對目標預(yù)測實時控制。
圖3中，
(i)設(shè)被控制輸出量力cy-A 2, J…)，在此條件下連續(xù)測量發(fā)動機"個工作循環(huán)的時間t,和轉(zhuǎn)速信號、節(jié)氣門位置信號、噴油脈寬信號、進氣壓力信號、爆震信號、火 焰信號角信號、大氣壓力信號、水溫信號、燃油溫度信號、EGR閥開度信號、排氣溫度信 號、蓄電池電壓信號以及以上各信號的變化率，并特別處理火焰電離傳感器和爆震傳感 器信號，如根據(jù)爆震傳感器信號經(jīng)選頻檢波器作用后按n個循環(huán)爆震發(fā)生的概率在2% 5 %以內(nèi)為最佳點火調(diào)整閾值，而取代傳統(tǒng)的爆震安全角距離。 以上信號經(jīng)控制系統(tǒng)并以以下公式
A/ W WWW
進行擬合計算處理，得到基本控制目標少，
公式中，^為基本脈譜值或傳感器信號值，",為控制目標變化率或傳感器信號變化
率；；,第i個循環(huán)時間；y,第i個循環(huán)的控制目標平均變化量。
(2) 通過擬合的數(shù)據(jù)再利用關(guān)系 =/^1,^， ...，^)擬合，式中，dl/dt， d2/dt,…，
dn/dt，分別為相關(guān)測值變化率；將被控制輸出量改變?yōu)榱Zly， " /,么， …人
(3) 設(shè)計控制律邏輯確定被控制輸出量由7>/改為力之后，發(fā)動機各被測量的變化 率趨近于零，該趨近于零的值e被視為最佳條件，該條件下的目標值y被優(yōu)化選出成為 新的控制目標，以及對應(yīng)的査表條件改變。
力 - 力，〉0時，有Z)」-, 〉 ￡ ，則力+/ = y,Zy 6^y〉ft)。 _ jo, <0時，有4 - < ￡ ，則力〃 =力+Zy r^y〉o入 力—力-，〉^時，有& — , < f ，則力"=jo —Zly (Zy〉W。 力-力， <。時，有A - A/-, < f,則j0>, = jo -64y〉。入
(4) 以上是以發(fā)動機各相關(guān)傳感器測量值及其變化矢量為反饋參數(shù)的對/進行自適 應(yīng)控制的過程。該過程在"次工作循環(huán)中若使發(fā)動機平穩(wěn)工作(各條件特征值參數(shù)變化不 大，即有趨近于零的G概率分布在允許的范圍內(nèi))，則控制目標7被定義在(>-」》W 」W幾何體區(qū)域內(nèi)，得出控制目標空間區(qū)域，并對區(qū)域內(nèi)不斷插值逼進極小空間區(qū)域而 進行控制此時表現(xiàn)出的發(fā)動機各參數(shù)即為發(fā)動機最優(yōu)條件參數(shù)，該條件下的目標值即 被優(yōu)化選出的控制目標。此時該控制目標按規(guī)定被經(jīng)驗聚類寫入動態(tài)脈譜參數(shù)區(qū)，該地 址若有不合條件的數(shù)據(jù)時被取代刷新。
(5) 當(dāng)變化趨勢在n次循環(huán)中穩(wěn)定或最佳條件出現(xiàn)時，控制策略對控制單元及發(fā)動 機的各時滯效應(yīng)將按學(xué)習(xí)的模式進行預(yù)測消除，相同事件再次發(fā)生時聯(lián)想控制；工況變 化或同工況下條件變化時再按上述原則，如此反復(fù)；(6)以上過程中，n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)。 這兩個參數(shù)在臺架數(shù)據(jù)時反復(fù)驗證并予以確認。
如圖4所示發(fā)動機進入工作時，控制系統(tǒng)根據(jù)不同的操作條件和各傳感器的狀態(tài) 信號判定發(fā)動機當(dāng)前的工況類別，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，計算輸出該工 況下的基本點火正時脈譜參數(shù)。
如果此過程有經(jīng)過自適應(yīng)學(xué)習(xí)生成的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)存在，控制系統(tǒng)經(jīng)穩(wěn)定 性優(yōu)化判比，若該動態(tài)點火正時脈譜更優(yōu)于基本點火正時脈譜，則輸出的是新生成的動 態(tài)點火正時脈譜參數(shù)。該動態(tài)點火正時脈譜被傳感器的反饋信號進行當(dāng)前修正，修正后 的動態(tài)點火正時脈譜分參數(shù)通過驅(qū)動電路對各執(zhí)行器進行控制，如控制點火模塊以決定 點火正時；這一過程進行的同時， 一是通過各位置狀態(tài)信號測量反饋上一循環(huán)的執(zhí)行機 構(gòu)目標定位情況，控制系統(tǒng)將實際目標值與輸出的修正目標值計算偏差及偏差變化率輸 入小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC進行自適應(yīng)權(quán)值修正，二是通過前饋方式訓(xùn)練和跟蹤獲得被控目 標逆模型，若用x(k)表示系統(tǒng)狀態(tài)，u(k)表示控制向量時，對執(zhí)行機構(gòu)的控制描述為 x(k+l)=g[x(k)， x(k)];三是控制系統(tǒng)通過對與控制目標相關(guān)的傳感器信號在規(guī)定循環(huán) 周期內(nèi)算出其信號量的變化率，通過變化率確定變化趨勢，以確定控制方向，通過控制 策略利用該變化趨勢預(yù)測給出期望輸出目標，通過與實測目標的偏差和偏差變化率計算， 各相關(guān)傳感器信號的變化率計算，不斷修正權(quán)值，按各變化率趨近于零的穩(wěn)定性趨勢， 逼近控制目標。
當(dāng)系統(tǒng)自適應(yīng)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗聚類信號與基于變化率達到穩(wěn)定閾值的偏差變化率最小以 及偏差最小時，該預(yù)測控制目標被確定為將要選定的動態(tài)點火正時脈譜值。該脈譜值被 送于暫存器中用于對控制目標的輸出，重復(fù)前述的過程，不斷計算前一循環(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)測輸出。學(xué)習(xí)與控制交替進行。
當(dāng)穩(wěn)定性閾值出現(xiàn)時，該預(yù)測控制目標的動態(tài)脈譜參數(shù)值即生成的動態(tài)點火正時脈 譜，被存入鐵電存儲器中，穩(wěn)定性閾值出現(xiàn)時的各傳感器信號值也同時被確定為決定該 脈譜輸出的工況條件信號。同理，在條件發(fā)生變化時，重復(fù)以上過程，不斷生成相對應(yīng) 的動態(tài)點火正時脈譜。
在學(xué)習(xí)與控制交替進行過程中，生成的動態(tài)點火正時脈譜和生成該動態(tài)點火正時脈
譜時的各相關(guān)傳感器的信號值按控制策略中的數(shù)據(jù)處理原則被聚類優(yōu)化存儲；優(yōu)化的原
則分兩個方面， 一是不斷對基本工況條件和記憶的操作條件對動態(tài)點火正時脈譜值按趨
勢找出尋優(yōu)區(qū)域不斷逼近控制，確定最優(yōu)條件e出現(xiàn)時的數(shù)據(jù)節(jié)點，這樣減少了空間占用率，同時也縮短了動態(tài)點火正時脈譜的生成周期。二是采用緊湊型地址空間存儲策略， 避免多余單元重新分配地址，即采用統(tǒng)一地址求余運算得到訓(xùn)練存放權(quán)值的空間，以滿 足硬件實現(xiàn)要求。
如以上小腦關(guān)節(jié)控制器CMC流程，對點火正時控制的工作過程。 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)的的點火提 前角位置、曲軸轉(zhuǎn)角加速度、進氣壓力變化率、空燃比變化率、水溫及進氣溫度變化率， 按最小區(qū)間逼進尋優(yōu)的點火提前角脈譜參數(shù)中同工況和同條件的脈譜參數(shù)值為數(shù)據(jù)節(jié) 點，與之相關(guān)傳感器信號變化范圍(如轉(zhuǎn)速)及信號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)測目標和實際目標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 〃歷=[e， / ] x [a力],如曲軸轉(zhuǎn)角加速度在1到10，其變化 率在0到3，則標準乘積空間為〃g= [7， 70] X [ft 并選取合適的量化級數(shù)， 給出初始權(quán)系數(shù)矩陣，以當(dāng)前與之相關(guān)傳感器信號變化及信號的變化率和當(dāng)前執(zhí)行器位 置信號及信號變化率為數(shù)據(jù)節(jié)點，選取合適的參數(shù)和空間超幾何體半徑，根據(jù)給定的樣 本找出包含該點的空間超幾何體，確定選擇矩陣5"，此時小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC的輸出定
義在以激活節(jié)點為中心的超幾何體上的基函數(shù)線性組合，即》,=《/^^，其中
^^血g[i^,)A"),…A")X^'&' a]"是權(quán)系數(shù)向量，s =[《]為權(quán)系數(shù)選擇向量，
這樣對于每個樣本，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 過程，學(xué)習(xí)與控制交替進行，生成符合要求的動態(tài)脈譜參數(shù)，對下一循環(huán)中點火提前角 進行預(yù)測控制，再根據(jù)爆震和火焰?zhèn)鲗?dǎo)角閾值概率分布，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)過一段時間(多個循環(huán)過程)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗
聚類，通過多次逼近達到了實際目標值，最大能力的消除了時滯帶來的控制偏差，從而 使點火正時達到精確控制。
如圖5所示微處理器Ul的31、 32腳分別與存儲器U16的29、 24腳相連，40腳 通過電阻Rl接VCC高電平，通過電容Cl接地，通過開關(guān)Sl接地；微處理器Ul的73、 74腳之間接有晶振Y1，并且通過電容C2、 C3接地；
進氣壓力傳感器的信號經(jīng)過緩存器U2進入鎖相環(huán)U3進行V/F轉(zhuǎn)換處理后，通過光 電耦合器0P1輸入到微處理器Ul的A/D 口 P50、 P51腳，供微處理器Ul進行分析計算處 理。
節(jié)氣門位置信號經(jīng)降壓后輸入到運算放大器U5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進行分析計算處理。爆震的信號通過由運算放大器U6及其外圍電路組成的信號選頻放大電路進行放大 處理后，輸入到由運算放大器U6E組成的檢波電路，檢波器的輸出信號經(jīng)過一個非門緩沖 后輸入微處理器U1的P16腳，供微處理器U1進行分析計算處理。
反相器U7和門電路U8組成噴油信號脈沖鑒寬電路；噴油信號輸入到微處理器U 1的 INTP0 口P01腳，供微處理器U1進行分析計算處理。
曲軸位置傳感器信號輸入到磁變換器U9進行轉(zhuǎn)換處理后，輸入到微處理器U1的A/D 口 P57腳，供微處理器Ul進行分析計算處理。
電源通過由鎖相環(huán)U10組成的電源檢測電路處理后，通過光電耦合器OP3輸入微 處理器U1的P26腳，實時檢測電瓶電壓量，為系統(tǒng)提供可靠性穩(wěn)壓直流電源。
微處理器Ull、鎖存器U12、動態(tài)儲存器U13構(gòu)成小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC，在微 處理器Ul的控制下，依據(jù)內(nèi)置控制策略自適應(yīng)學(xué)習(xí)，并對受空燃比目標值進行調(diào)節(jié)逼近； 動態(tài)儲存器U19是閃存存儲器，其對類聚調(diào)節(jié)參數(shù)進行刷新存儲，在微處理器U17的控 制下參與新工況下的控制器控制。
由擴展口 U15和存儲器U14構(gòu)成預(yù)備擴展閃存器，存儲系統(tǒng)脈譜MAP數(shù)據(jù)。
微處理器Ul利用其I/O端口 P30-P37，通過開關(guān)量驅(qū)動器U16、 U17對點火信號進 行采集與反饋分析判比處理后，通過功率驅(qū)動管BT1 -BT4對發(fā)動機的點火進行實時控 制。
權(quán)利要求
1、組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，其特征在于包括基本點火正時脈譜參數(shù)和動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)，基本點火正時脈譜參數(shù)是經(jīng)過臺架標定或經(jīng)過臺架及道路參數(shù)優(yōu)化標定的脈譜參數(shù)，動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)是控制系統(tǒng)自學(xué)習(xí)在線自標定和自優(yōu)化生成的脈譜參數(shù)，基本點火正時脈譜參數(shù)和動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)構(gòu)成組合脈譜參數(shù)，通過控制系統(tǒng)按點火正時控制策略對汽油發(fā)動機點火正時進行自適應(yīng)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，其特征在于點 火正時脈譜參數(shù)的組成是不同工況分區(qū)的若干個子脈譜參數(shù)區(qū)域之和，每個區(qū)域都按該 區(qū)域的控制目標值分為閉環(huán)控制目標和開環(huán)控制區(qū)域。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，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、鐵電存儲器、傳感器信號、信號調(diào)理電路、 電源檢測、功率驅(qū)動電路，傳感器信號通過信號調(diào)理電路與微處理器相連，鐵電存儲器與小腦關(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)動電路相連，功率驅(qū)動電路與點火模塊相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，其特征在于動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)的生成方法是，根據(jù)工況條件和使用條件的變化以及發(fā)動機自身沐J 素變化學(xué)習(xí)生成的一系列點火正時自適應(yīng)參數(shù)，該點火正時自適應(yīng)參數(shù)在工作過程中按工況依據(jù)條件變化對點火正時自適應(yīng)學(xué)習(xí)和經(jīng)驗聚類，反復(fù)應(yīng)用和實時修正而不斷刷新； 動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)的生成方法由以下幾個步驟產(chǎn)生a、 點火正時脈譜生成區(qū)域的確定以某一工況條件下的控制點火正時的基本修正脈 譜，以及表征此刻工況條件的相關(guān)各特征信號值為數(shù)據(jù)節(jié)點，以該節(jié)點的基本修正脈譜參數(shù)y為中心值，確定Ay，對Ay的確定將考慮如下幾個方面，其一是以期望點火正時 和實際點火正時偏差，其二是經(jīng)選頻檢波的爆震信號選通概率在5%以內(nèi)，其三是火焰信 號角小于一個給定的閾值；對以上三方面確定取小后，按進氣壓力的變化率與曲軸轉(zhuǎn)角 加速度雙因素擬合，確定基本參考半徑，找出動態(tài)脈譜生成區(qū)域(y—Ay， y+Ay);b、 動態(tài)點火正時脈譜生成尋優(yōu)區(qū)域的確定在同維空間區(qū)域利用該數(shù)據(jù)節(jié)點中表征 該工況與點火正時相關(guān)的各特征信號值的變化率大小進行動態(tài)點火正時脈譜生成趨勢判 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)域的中值為目標逼近后的新節(jié)點，并且以該目標為中心，確定新的逼近后的動態(tài)點火正時脈譜生成區(qū)域，如此反復(fù)，不斷逼近，直到最小的區(qū)域min(y — Ay， y + Ay) 出現(xiàn)，該區(qū)域為尋優(yōu)區(qū)域；c、 動態(tài)點火正時脈譜的生成當(dāng)表征該工況的相關(guān)各特征信號值趨近于一個近似于 零的常數(shù)e時，以及進行概率統(tǒng)計處理的相關(guān)特征信號的概率分布在允許的范圍內(nèi)，確 定min(y—Ay， y+厶y)中的中值點y ，該點即為生成的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)；d、 確定動態(tài)點火正時脈譜重復(fù)以上過程a-c，并且在全過程小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC 對點火正時控制目標進行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對偏差進行逼近調(diào)整和進行經(jīng)驗聚類， 當(dāng)相關(guān)各特征信號值的變化率e及相關(guān)特征信號的概率分布穩(wěn)定在一個允許的變化范圍 內(nèi)時，確定該動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)，存入鐵電存儲器，此時，確定的動態(tài)點火正時脈 譜參數(shù)和所對應(yīng)的點火正時相關(guān)各特征信號值為一組數(shù)據(jù)節(jié)點，該節(jié)點即為動態(tài)點火正 時脈譜參數(shù)，該動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)的集合構(gòu)成動態(tài)脈譜；e、 對動態(tài)點火正時脈譜的刷新生成的動態(tài)點火正時脈譜在控制過程中，由于發(fā)動 機自身特性及使用環(huán)境改變，使其點火正時控制目標也有所變化，其所組成的數(shù)據(jù)節(jié)點 在進行a-d的過程時，當(dāng)相關(guān)各特征信號值的變化率e及相關(guān)特征信號的概率分布穩(wěn)定 在一個不允許的變化范圍內(nèi)時，重新生成新的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)，經(jīng)小腦關(guān)節(jié)控制 器CMAC對點火正時控制目標進行自適應(yīng)學(xué)習(xí)和跟蹤，以及對偏差進行逼近調(diào)整和經(jīng)驗聚 類確定，對原來數(shù)據(jù)節(jié)點地址單元刷新；利用爆震傳感器信號的發(fā)生概率分布和火焰電離傳感器信號反映的火焰信號角時間 概率統(tǒng)計以及曲軸位置加速度等信號值的經(jīng)驗聚類，自適應(yīng)學(xué)習(xí)生成不同工況及條件下 的動態(tài)脈譜參數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，其特征在于控 制策略包括點火正時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所述的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，其特征在于點 火正時的組合控制策略和修正控制策略點火正時的組合控制策略和修正控制策略a、 組合作用對象作用于組合點火正時脈譜，對應(yīng)于相同或非常相近的點火正時目 標査表條件，既有其本點火正時脈譜，又有生成的動態(tài)點火正時脈譜時，即作用條件是 該工況所對應(yīng)的控制目標具有動態(tài)點火正時脈譜；b、 組合原則；對同工況、同條件或同工況具有非常相近的條件，即數(shù)據(jù)節(jié)點既有存在于基本點火正時脈譜的，也有存在于動態(tài)點火正時脈譜的，當(dāng)組成數(shù)據(jù)節(jié)點的元素中，相關(guān)各特征信號值相同而目標參數(shù)不同時，選動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)；點火正時相關(guān)各特征信號值不完全相同但目標參數(shù)相同時，對該不相同特征信號值分別按前一循環(huán)值與 當(dāng)次循環(huán)值計算變化率，比較該變化率，取小判優(yōu)，確定點火正時組合脈譜參數(shù)；相關(guān) 各特征信號值相同而目標參數(shù)相差較大時，取兩目標中值按動態(tài)點火正時脈譜生成策略 進行逼近生成新的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)插入動態(tài)點火正時脈譜中；c、 組合方法從動態(tài)點火正時脈譜中選擇動態(tài)點火正時脈譜參數(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火正時脈譜參數(shù)被屏蔽；動態(tài)點火正時脈 譜參數(shù)對控制目標進行控制，當(dāng)被確定使用的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)在對點火正時目標 控制時，相關(guān)各特征信號值的變化率無法穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)時，放棄該動態(tài)點火正時脈 譜參數(shù)，回到該工況、該條件下的基本點火正時脈譜，應(yīng)用動態(tài)點火正時脈譜生成策略 重新學(xué)習(xí)生成；d、 以上組合作用下，通過對部分控制目標的動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)應(yīng)用，對同一工 況，或代換一部分基本點火正時脈譜參數(shù)，或取代該工況下的全部基本點火正時脈譜；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 策略是來自反映發(fā)動機工況的相關(guān)各傳感器的特征信號值對基本點火正時脈譜的修正， 這一部分在常規(guī)控制方式下輸出基本修正點火正時控制執(zhí)行器對點火正時目標進行控制；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處理方式對不可直接測得量進行軟測量方法推斷，以及推斷而得到軟測量特征信號值對基本點火正時脈譜進行修正；二是利用小腦關(guān)節(jié)控制器CMAC通過期望目標對實際目標進行 糾偏，并在糾偏過程中進行權(quán)值匹配而自適應(yīng)學(xué)習(xí)相關(guān)各傳感器的特征信號值對基本點 火正時脈譜進行修正，三是通過各傳感器給出的特征信號變化率，以及軟測量推定的特 征信號變化率確定逼近范圍，不斷按變化率逼近最小偏差范圍對基本點火正時脈譜進行 修正。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，其特征在于各相關(guān)傳感器信號包括油門踏板信號，發(fā)動機的曲軸位置及轉(zhuǎn)速信號、上止點信號、轉(zhuǎn)矩 信號、噴油脈寬信號、節(jié)氣門位置信號、燃油溫度信號、供電回路電壓信號、水溫傳感器信號、進氣壓力信號，空燃比信號、EGR率信號，以及爆震信號傳感器和火焰電離傳感 器在幾個循環(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所述的組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，其特征在于控 制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機與點火正時相關(guān)各傳感器的特征信號變化率判定工況變化趨勢對部分 時滯偏差過大的控制目標進行給定點火正時期望值預(yù)測控制，同時以預(yù)測控制目標值為數(shù)據(jù)節(jié)點，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 方面信號滯后帶來的誤差；控制系統(tǒng)還根據(jù)發(fā)動機與點火正時相關(guān)各傳感器的特征信號變化率判定工況變化趨 勢進行經(jīng)濟模式、動力模式、正常模式判定，在不同的控制模式下自適應(yīng)選定不同的點火正時閉環(huán)控制目標進行控制；在控制過程中，通過控制和學(xué)習(xí)交替進行，對模式目標 進行優(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-,同一工況下點火提前角有多個閉環(huán)控制目標，當(dāng)條件發(fā)生變化時，控制模式也發(fā)生 改變，如經(jīng)濟模式和功率模式時的目標不同，控制系統(tǒng)根據(jù)控制策略，利用各工況條件 參數(shù)進行模式分析判定，通過選定模式而自動選定該工況下的閉環(huán)控制目標之一進行閉 環(huán)控制。
全文摘要
組合脈譜對發(fā)動機點火正時控制的方法，屬于汽車汽油發(fā)動機控制領(lǐng)域。包括基本點火正時脈譜參數(shù)和動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)，基本點火正時脈譜參數(shù)是經(jīng)過臺架標定或經(jīng)過臺架及道路參數(shù)優(yōu)化標定的脈譜參數(shù)，動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)是控制系統(tǒng)自學(xué)習(xí)在線自標定和自優(yōu)化生成的脈譜參數(shù)，基本點火正時脈譜參數(shù)和動態(tài)點火正時脈譜參數(shù)構(gòu)成組合脈譜參數(shù)，通過控制系統(tǒng)按點火正時控制策略對汽油發(fā)動機點火正時進行自適應(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發(fā)動機的影響得到了修正，從而提高了開環(huán)控制時的控制精度和速度。提高了控制的實時性。
文檔編號F02P5/15GK101285446SQ20071030191
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者宮春勇, 華 趙, 高小群 申請人:山東申普汽車控制技術(shù)有限公司