一種基于模型的汽油機(jī)標(biāo)定方法
【專利摘要】一種基于模型的汽油機(jī)標(biāo)定方法，屬于汽油機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的目的是主要針對汽油發(fā)動機(jī)的動力性優(yōu)化標(biāo)定過程設(shè)計(jì)開發(fā)了基于統(tǒng)計(jì)模型的汽油機(jī)標(biāo)定方法。本發(fā)明包括①試驗(yàn)工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)、②建立數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型、③優(yōu)化標(biāo)定程序設(shè)計(jì)。本發(fā)明首先試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段可以選取相對少的試驗(yàn)點(diǎn)減少工作量，在采集相關(guān)數(shù)據(jù)后結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法建立發(fā)動機(jī)統(tǒng)計(jì)模型。最后在統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化標(biāo)定，該方法在不失標(biāo)定精度提高發(fā)動機(jī)性能的基礎(chǔ)上，節(jié)約了時(shí)間，降低了成本。提高輸出扭矩，解決傳統(tǒng)手工標(biāo)定方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，而現(xiàn)有自動化優(yōu)化標(biāo)定設(shè)備技術(shù)復(fù)雜，費(fèi)用昂貴的問題。
【專利說明】一種基于模型的汽油機(jī)標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽油機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動機(jī)的臺架標(biāo)定是整車標(biāo)定的基礎(chǔ)，標(biāo)定的目的一般是為改善汽車動力性、經(jīng) 濟(jì)性、舒適性和排放性等，其中排放性能是有國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定且必須通過的硬性指標(biāo)。目前國 內(nèi)的標(biāo)定技術(shù)良莠不齊，汽油發(fā)動機(jī)參數(shù)的優(yōu)化標(biāo)定主要存在以下問題： 1.試驗(yàn)工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論上標(biāo)定越精確，需要的試驗(yàn)工況點(diǎn)越大，但這樣勢必加大標(biāo) 定工作量；然而試驗(yàn)工況點(diǎn)太少，就不能準(zhǔn)確反映發(fā)動機(jī)特性，影響標(biāo)定效果，汽車的動力 性、經(jīng)濟(jì)性、排放性等也會變差。
[0003] 2.傳統(tǒng)的手工標(biāo)定方法通過人工調(diào)節(jié)控制參數(shù)，然后記錄測量結(jié)果，最后憑借經(jīng) 驗(yàn)判斷滿足動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性的控制參數(shù)。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、精度差、效率低。
[0004] 3.部分汽車公司為提高標(biāo)定效率引進(jìn)高科技自動化標(biāo)定設(shè)備，該設(shè)備利用自動 化標(biāo)定系統(tǒng)完成工況點(diǎn)的設(shè)定、汽油發(fā)動機(jī)機(jī)參數(shù)的采集和標(biāo)定參數(shù)的優(yōu)化過程。這種方 法雖然標(biāo)定效率高，精度也高，但是這種自動化標(biāo)定設(shè)備昂貴，標(biāo)定技術(shù)復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是主要針對汽油發(fā)動機(jī)的動力性優(yōu)化標(biāo)定過程設(shè)計(jì)開發(fā)了基于統(tǒng) 計(jì)模型的汽油機(jī)標(biāo)定方法。
[0006] 本發(fā)明包括①試驗(yàn)工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)、②建立數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型、③優(yōu)化標(biāo)定程序設(shè)計(jì)； ① 試驗(yàn)工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)：將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板開度和空燃比作為試驗(yàn)工況點(diǎn)，在其 各變量范圍內(nèi)進(jìn)行拉丁超立方抽樣，抽取m組樣本點(diǎn)； ② 建立數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型： a、 數(shù)據(jù)采集：按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到的測試點(diǎn)在測功機(jī)臺架上收集相應(yīng)的發(fā)動機(jī)響應(yīng)數(shù) 據(jù)； b、 統(tǒng)計(jì)建模及模型驗(yàn)證：利用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模型，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練模型的精度-- 標(biāo)準(zhǔn)差為5,在MATLAB平臺上訓(xùn)練模型；MATLAB里訓(xùn)練模型的命令如下： Engine_net = train(net, p, t); 其中，P表示由輸入變量構(gòu)成的數(shù)組m*n ;t表示由輸出變量構(gòu)成的數(shù)組； ③ 優(yōu)化標(biāo)定程序設(shè)計(jì)：在建立的統(tǒng)計(jì)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化標(biāo)定；標(biāo)定步驟如下： 讀入訓(xùn)練好的BP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地根據(jù)當(dāng)前工況，以5度為間隔，從優(yōu)化變量的最小值到 最大值依次掃描待優(yōu)化的變量，利用訓(xùn)練好的Engine_net網(wǎng)絡(luò)分別計(jì)算對應(yīng)的輸出扭矩， MATLAB命令如下： sim(Engine_net, testlnput) 其中，testlnput為網(wǎng)絡(luò)的輸入，sim為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真的命令； 將待優(yōu)化的變量點(diǎn)火提前角和輸出扭矩用曲線擬合，并計(jì)算扭矩最大時(shí)對應(yīng)的點(diǎn)火提 前角值，指令如下： polyfit (spk_sweep, Tq, 2) 其中，spk_SWeep為掃描點(diǎn)火提前角；Tq為相應(yīng)輸出扭矩；數(shù)字2表示采用二次多項(xiàng)式 擬合；polyfit為線性擬合命令；形式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于模型的汽油機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：包括①試驗(yàn)工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)、②建立 數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型、③優(yōu)化標(biāo)定程序設(shè)計(jì)； ① 試驗(yàn)工況點(diǎn)的設(shè)計(jì)：將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板開度和空燃比作為試驗(yàn)工況點(diǎn)，在其 各變量范圍內(nèi)進(jìn)行拉丁超立方抽樣，抽取m組樣本點(diǎn)； ② 建立數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型： a、 數(shù)據(jù)采集：按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到的測試點(diǎn)在測功機(jī)臺架上收集相應(yīng)的發(fā)動機(jī)響應(yīng)數(shù) 據(jù)； b、 統(tǒng)計(jì)建模及模型驗(yàn)證：利用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模型，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練模型的精度-- 標(biāo)準(zhǔn)差為5,在MATLAB平臺上訓(xùn)練模型；MATLAB里訓(xùn)練模型的命令如下： Engine_net=train(net,p,t); 其中，p表示由輸入變量構(gòu)成的數(shù)組m*n;t表示由輸出變量構(gòu)成的數(shù)組； ③ 優(yōu)化標(biāo)定程序設(shè)計(jì)：在建立的統(tǒng)計(jì)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化標(biāo)定；標(biāo)定步驟如下： 讀入訓(xùn)練好的BP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地根據(jù)當(dāng)前工況，以5度為間隔，從優(yōu)化變量的最小值到 最大值依次掃描待優(yōu)化的變量，利用訓(xùn)練好的Engine_net網(wǎng)絡(luò)分別計(jì)算對應(yīng)的輸出扭矩，MATLAB命令如下： sim(Engine_net,testlnput) 其中，testlnput為網(wǎng)絡(luò)的輸入，sim為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真的命令； 將待優(yōu)化的變量點(diǎn)火提前角和輸出扭矩用曲線擬合，并計(jì)算扭矩最大時(shí)對應(yīng)的點(diǎn)火提 前角值，指令如下： polyfit(spk_sweep,Tq, 2) 其中，spk_SWeep為掃描點(diǎn)火提前角；Tq為相應(yīng)輸出扭矩；數(shù)字2表示采用二次多項(xiàng)式 擬合；polyfit為線性擬合命令；形式如下： Tq=as2 +bs+c 變量約束條件為點(diǎn)火提前角?？< 35°，調(diào)用Matlab里算法fmincon，指令如下所示： [s,fval] =fmincon(fun,xO,A,b) 其中，fun為求解的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式，即為rg= -(as2+ds+e) ;x〇為給定的初值可以 是標(biāo)量或向量，約束條件為A*x〈=b; 一個(gè)是最小函數(shù)值fval將其取反，即為當(dāng)前工況輸出的最大扭矩Tq_maX=-fval;另一 個(gè)最值對應(yīng)的優(yōu)化變量s，即為當(dāng)前工況最優(yōu)的點(diǎn)火提前角。
【文檔編號】G06F17/50GK104408271SQ201410794765
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月20日
【發(fā)明者】胡云峰, 胡得勝, 陳虹 申請人:吉林大學(xué)