用于产生基于模型的系统控制参数的构架技术方案

一种产生用于控制物理系统操作的控制参数的控制构架，包括一个或多个嵌入模型、目标逻辑、目标优化逻辑和解约束逻辑，嵌入模型各产生与物理系统的不同操作参数相对应的模型输出，所述操作参数取决于一个或多个物理系统的操作工况和／或和许多解参数，目标逻辑产生取决于所述许多模型输出和一个或多个系统性能目标值的标量性能量度，目标优化逻辑以最大程度地减小标量性能量度的方式来产生许多无约束解参数，并且解约束逻辑按照限制至少其中一个无约束解参数的操作范围的方式而从所述许多无约束解参数中确定所述许多解参数。控制参数可对应于所述许多无约束解参数或所述许多解参数的其中一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生基于模型的系统控制参数的构架 专利
本专利技术大体上涉及用于控制物理系统(physical system)操作的控 制技术，更具体地涉及一种用于产生基于模型的系统控制参数的控 制构架(control framework)。背景时常伴随现有的开环和闭环控制策略实现的校准负担需要得至'J 最大程度的减小。而且还需要配置基于模型的控制策略，使得改进 的模型在精度和/或性能方面，可简单地取代控制策略中相应的现有 ^^莫型，以取得即时的系统性能改良。而且还需要提供对物理系统在 非特定的操作工况下，即在专门为其设计现有控制策略的操作工况 以外的条件下的性能优化。这里所述基于模型的控制构架构思致力 于实现这些以及其它控制策略目标。概要本专利技术可包括所附权利要求中所引用的 一个或多个特征，和/或 一个或多个以下特征和其组合。产生控制参数以控制物理系统的操 作的控制构架可包括一个或多个嵌入斗莫型(embedded model),目标逻 辑(objective logic), 目标优化逻辑(objective optimization logic)和解约 束還辑(solution constraining logic),嵌入才莫型各产生与物理系统的不 同操作参数相对应的;f莫型输出，其取决于(as a function of)—个或多个 与物理系统的操作工况相对应的操作值和许多解参数(solution parameters),目标逻辑产生取决于所述数量的才莫型输出和一个或多个 系统性能目标值的标量性能量度(scalar performance metric),目标优 化逻辑按照最大程度地减小标量性能量度的方式而产生许多无约束解参数，并且解约束逻辑按照限制至少一个无约束解参数的操作范 围的方式而从所述许多无约束解参数中确定所述许多解参数。控制 参数可对应于所述许多无约束解参数或所述许多解参数。所述多个嵌入模型可配置成用于产生相应的模型输出，其还取 决于 一个或多个系统性能目标值中的至少其中 一个目标值。目标逻辑还可配置成产生取决于一个或多个权重值的标量性能 量度。目标优化逻辑还可配置成用于产生取决于至少其中一个控制参 数的所述许多无约束解参数。解约束逻辑还可配置成用于产生所述许多解参数中的至少其中一个解参数，其取决于所述一个或多个系统性能目标值中的至少其 中一个目标值。作为备选或作为附加，解约束逻辑还可配置成用于产生所述许 多解参数中的至少其中 一个解参数，其取决于所述多个嵌入模型中 的其中 一个或多个嵌入模型所提供的至少一个模型极限。控制构架还可包括控制参数处理逻辑(processing logic),其配置 成可处理至少其中一个控制参数，并产生一个输出，其控制至少一 个与物理系统相关的促动器。解约束逻辑还可配置成用于产生所述 许多解参数中的至少其中一个解参数，其取决于至少一个由控制参 数处理逻辑提供给解约束逻辑的反馈值。所述多个才莫型输出值可限定一个矢量Y,所述一个或多个系统性 能目标值可限定一个矢量YT,并且所述一个或多个权重值可限定一 个矢量W，而且目标逻辑可配置成可确定一个差矢量作为矢量Y和 YT之间的差，并且确定标量性能量度作为矢量W和差矢量函数的矢 量内积。例如目标逻辑可配置成可根据关系式U二W.(Y-YT)来确定标 量性能量度，其中U是标量性能量度。作为另一示例，目标逻辑可 配置成可根据关系式11=\￥.(丫-丫。2来确定标量性能量度，其中U是 标量性能量度。作为另一示例，目标逻辑可配置成可根据关系式U-W.IY-Yd来确定标量性能量度，其中U是标量性能量度。作为还 有的另一示例，目标逻辑可配置成可根据关系式U=W.|(Y-YT)/YT* 确定标量性能量度，其中U是标量性能量度。所述许多解参数可限定一个矢量X,所述许多无约束解参数可限 定一个矢量X'，并且可将标量性能量度指定为U,而且目标优化逻 辑可配置成可根据直接搜索优化技术而产生取决于U和X以及特定 步长(step size)的X'。例如，目标优化逻辑可配置成可根据随机游动 4尤4匕算'法(random walk optimization algorithm)而产生耳又7夬于U ,口 X以 及特定步长的X'。作为另一示例，目标优化逻辑可配置成可根据带 步长调整的随机游动优化算法，而产生取决于U和X以及特定步长 的x'。作为另一示例，目标优化逻辑可配置成可根据带方向利用的 随机游动优化算法，而产生取决于U和X以及特定步长的x'。作为另一示例，目标优化逻辑可配置成可根据带方向利用和步长调整的随机游动优化算法，而产生取决于U和X以及特定步长的x'。作为另一示例，目标优化逻辑可配置成可根据随机游动优化算法的变量而产生取决于U和X以及特定步长的x'。作为另一示例，目标优化 逻辑可配置成可根据单变量优化算法而产生取决于U和X以及特定步长的x'。物理系统可以是例如包括空气处理系统的内燃机。在这个实施例中，控制构架可配置成用于产生燃料数量指令值(commanded fuel quantity value)作为其中一个控制参数，并且产生喷射启动指令值作 为另 一控制参数。与发动机相关的燃料系统可响应于加燃料的要求 而为发动机供给燃料，并且控制计算机可包括响应于燃料数量指令 值和喷射启动指令值而产生加燃料指令的加燃料逻辑。在这个实施例中，控制构架还可配置成用于产生充气流量指令 值(commanded charge flow value)作为其中 一个控制参数，并且产生排 气再循环(EGR)分数指令值作为另 一控制参数。空气处理系统可包括 流通式地联接在发动机进气歧管一端和发动机排气歧管对端上的排气再循环(EGR)导管，以及响应于EGR控制信号而控制发动机排气 流过EGR导管的EGR阀，并且控制计算机可包括响应于充气流量 指令值和EGR分数指令值而产生EGR控制信号的充气管理器逻辑。 空气处理系统还可包括涡轮增压器，其具有流通式地联接在发动机 的排气歧管上的可变几何涡轮(VGT), VGT响应于VGT控制信号而 控制涡轮的临界流量，并且控制计算机可包括响应于充气流量指令 值和排气再循环分数指令值而产生VGT控制信号的充气管理器逻 辑。空气处理系统还可包括排气节流阀，其设置成与将发动机排气 歧管流通式地联接至周围环境的排气导管对准，排气节流阀响应于 排气节流阀控制信号而控制发动机排气流过排气导管，并且充气管 理器逻辑可响应于充气流量指令值和EGR分数指令值而产生VGT 控制信号。在这个实施例中，所述多个嵌入模型可包括发动机输出扭矩模 型，其产生估算取决于一个或多个发动机操作参数的发动机输出扭 矩的模型输出。作为备选或作为附加，所述多个嵌入模型可包括峰 值气缸压力模型，其产生估算取决于一个或多个发动机操作参数的 峰值气缸压力的模型输出。作为备选或作为附加，所述多个嵌入模型可包括发动机排气温度模型产生估算取决于一个或多个发动机操 作参数的发动机排气温度的模型输出。作为备选或作为附加，所述 多个嵌入模型可包括NOx模型，其产生估算取决于一个或多个发动 机操作参数的由发动机产生的NOX的模型输出。作为备选或作为附 加，所述多个嵌入模型可包括干燥颗粒物质模型，其产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生用于控制物理系统操作的控制参数的控制构架，所述控制构架包括：　一个或多个嵌入模型，其各产生与所述物理系统的不同操作参数相对应的模型输出，其取决于一个或多个与所述物理系统的操作工况相对应的操作值和许多解参数中的一个或多个解参数； 　目标逻辑，其产生取决于一个或多个模型输出和一个或多个系统性能目标值的标量性能量度；　目标优化逻辑，其以最大程度地减小所述标量性能量度的方式而产生许多无约束解参数；和　解约束逻辑，其从所述许多无约束解参数中，以限制至少其中 一个所述无约束控制参数的操作范围的方式来确定所述许多解参数；　其中，所述控制参数对应于所述许多无约束控制参数与所述许多解参数的其中之一。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJ布拉克尼，
申请(专利权)人：卡明斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]