一種基于模型的汽油機標定方法
【專利摘要】一種基于模型的汽油機標定方法，屬于汽油機【技術領域】。本發明的目的是主要針對汽油發動機的動力性優化標定過程設計開發了基于統計模型的汽油機標定方法。本發明包括①試驗工況點的設計、②建立數理統計模型、③優化標定程序設計。本發明首先試驗設計階段可以選取相對少的試驗點減少工作量，在采集相關數據后結合數理統計方法建立發動機統計模型。最后在統計模型的基礎上進行優化標定，該方法在不失標定精度提高發動機性能的基礎上，節約了時間，降低了成本。提高輸出扭矩，解決傳統手工標定方法費時費力、效率低，而現有自動化優化標定設備技術復雜，費用昂貴的問題。
【專利說明】一種基于模型的汽油機標定方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于汽油機【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 發動機的臺架標定是整車標定的基礎，標定的目的一般是為改善汽車動力性、經 濟性、舒適性和排放性等，其中排放性能是有國家標準規定且必須通過的硬性指標。目前國 內的標定技術良莠不齊，汽油發動機參數的優化標定主要存在以下問題： 1.試驗工況點的設計理論上標定越精確，需要的試驗工況點越大，但這樣勢必加大標 定工作量；然而試驗工況點太少，就不能準確反映發動機特性，影響標定效果，汽車的動力 性、經濟性、排放性等也會變差。
[0003] 2.傳統的手工標定方法通過人工調節控制參數，然后記錄測量結果，最后憑借經 驗判斷滿足動力性、經濟性和排放性的控制參數。這種方法費時費力、精度差、效率低。
[0004] 3.部分汽車公司為提高標定效率引進高科技自動化標定設備，該設備利用自動 化標定系統完成工況點的設定、汽油發動機機參數的采集和標定參數的優化過程。這種方 法雖然標定效率高，精度也高，但是這種自動化標定設備昂貴，標定技術復雜。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是主要針對汽油發動機的動力性優化標定過程設計開發了基于統 計模型的汽油機標定方法。
[0006] 本發明包括①試驗工況點的設計、②建立數理統計模型、③優化標定程序設計； ① 試驗工況點的設計：將發動機轉速、油門踏板開度和空燃比作為試驗工況點，在其 各變量范圍內進行拉丁超立方抽樣，抽取m組樣本點； ② 建立數理統計模型： a、 數據采集：按照試驗設計得到的測試點在測功機臺架上收集相應的發動機響應數 據； b、 統計建模及模型驗證：利用三層BP神經網絡訓練模型，實現訓練模型的精度-- 標準差為5,在MATLAB平臺上訓練模型；MATLAB里訓練模型的命令如下： Engine_net = train(net, p, t); 其中，P表示由輸入變量構成的數組m*n ;t表示由輸出變量構成的數組； ③ 優化標定程序設計：在建立的統計模型基礎上進行優化標定；標定步驟如下： 讀入訓練好的BP網絡，實時地根據當前工況，以5度為間隔，從優化變量的最小值到 最大值依次掃描待優化的變量，利用訓練好的Engine_net網絡分別計算對應的輸出扭矩， MATLAB命令如下： sim(Engine_net, testlnput) 其中，testlnput為網絡的輸入，sim為網絡進行仿真的命令； 將待優化的變量點火提前角和輸出扭矩用曲線擬合，并計算扭矩最大時對應的點火提 前角值，指令如下： polyfit (spk_sweep, Tq, 2) 其中，spk_SWeep為掃描點火提前角；Tq為相應輸出扭矩；數字2表示采用二次多項式 擬合；polyfit為線性擬合命令；形式如下：
【權利要求】
1. 一種基于模型的汽油機標定方法，其特征在于：包括①試驗工況點的設計、②建立 數理統計模型、③優化標定程序設計； ① 試驗工況點的設計：將發動機轉速、油門踏板開度和空燃比作為試驗工況點，在其 各變量范圍內進行拉丁超立方抽樣，抽取m組樣本點； ② 建立數理統計模型： a、 數據采集：按照試驗設計得到的測試點在測功機臺架上收集相應的發動機響應數 據； b、 統計建模及模型驗證：利用三層BP神經網絡訓練模型，實現訓練模型的精度-- 標準差為5,在MATLAB平臺上訓練模型；MATLAB里訓練模型的命令如下： Engine_net=train(net,p,t); 其中，p表示由輸入變量構成的數組m*n;t表示由輸出變量構成的數組； ③ 優化標定程序設計：在建立的統計模型基礎上進行優化標定；標定步驟如下： 讀入訓練好的BP網絡，實時地根據當前工況，以5度為間隔，從優化變量的最小值到 最大值依次掃描待優化的變量，利用訓練好的Engine_net網絡分別計算對應的輸出扭矩，MATLAB命令如下： sim(Engine_net,testlnput) 其中，testlnput為網絡的輸入，sim為網絡進行仿真的命令； 將待優化的變量點火提前角和輸出扭矩用曲線擬合，并計算扭矩最大時對應的點火提 前角值，指令如下： polyfit(spk_sweep,Tq, 2) 其中，spk_SWeep為掃描點火提前角；Tq為相應輸出扭矩；數字2表示采用二次多項式 擬合；polyfit為線性擬合命令；形式如下： Tq=as2 +bs+c 變量約束條件為點火提前角?？< 35°，調用Matlab里算法fmincon，指令如下所示： [s,fval] =fmincon(fun,xO,A,b) 其中，fun為求解的目標函數表達式，即為rg= -(as2+ds+e) ;x〇為給定的初值可以 是標量或向量，約束條件為A*x〈=b; 一個是最小函數值fval將其取反，即為當前工況輸出的最大扭矩Tq_maX=-fval;另一 個最值對應的優化變量s，即為當前工況最優的點火提前角。
【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 優先權日:2014年12月20日
【發明者】胡云峰, 胡得勝, 陳虹 申請人:吉林大學