Монитор инжекции вторичного воздуха (AIR-monitor) в каталитический нейтрализатор

 

Каталитические нейтрализаторы со вторичной инжекцией воздуха для ускоре­ния их разогрева при пуске двигателя используются не на всех автомобилях, соответственно в программном обеспечении не всех ЭБУ имеются такие мониторы.

Монитор контролирует во время теста исправность клапана и байпасного кана­ла, количество проходящего в нейтрализатор воздуха. Для идентификации прохо­дящего через клапан воздуха большинство производителей используют датчик кис­лорода на входе нейтрализатора. Разумеется, Executive задерживает выполнение те­ста монитора AIR, пока не выполнится тест монитора датчиков кислорода. Как и для всех остальных мониторов, Executive включает лампу MIL и записывает коды ошибок в память ЭБУ при обнаружении неисправности в двух поездках подряд.

 

Глава 2 Функциональные преобразователи в автомобильных системах управления

Функциональный преобразователь

 

Функциональный преобразователь это устройство или программа, реализую­щие зависимость . Здесь у — выходная величина, х, — входные ве­личины, f (...) — реализуемая зависимость.

Например, угол опережения зажигания (УОЗ) определяется как функция обо­ротов двигателя и нагрузки: УОЗ =f(обороты, нагрузка). Функциональное преоб­разование выполняется механическим устройством (центробежно-вакуумным ре­гулятором) или подпрограммой в современном электронном блоке управления (ЭБУ) двигателя.

Автомобильные системы управления сложные устройства, в которых учитыва­ются значения многих параметров. Многопараметровые математические модели для большинства автомобильных систем управления не разрабатываются. В этих условиях зависимости, имеющиеся между входными и выходными параметрами, реализуемые в автомобильных системах управления, синтезируются на основе ин­женерного опыта, экспериментальных исследований, полезная информация пред­ставляется в виде многомерных калибровочных диаграмм.

На рис. 2.1, а показана трехмерная калибровочная диаграмма, реализуемая в ЭБУ автомобильного двигателя при определении УОЗ [11].

На рис. 2.1, б показана аналогичная зависимость, но дающая меньше инфор­мации, реализуемая центробежно-вакуумным автоматом. Такие калибровочные диаграммы называются трехмерными характеристиками зажигания (ТХЗ).

Для управления подачей топлива в ЭБУ современного автомобильного двига­теля используется около 50 различных трехмерных калибровочных диаграмм [16]. Помимо ТХЗ применяются калибровочная диаграмма для определения значений коэффициента избытка воздуха, диаграммы с корректирующей информацией по напряжению бортовой сети, температуре двигателя, топлива, воздуха и т. д. [11]. Ведутся разработки по созданию трехмерных характеристик для управления фаза­ми газораспределения поршневого двигателя [3].

Лингвистические преобразователи

 

Наряду с применением трехмерных калибровочных и корректирующих диа­грамм в автомобильных электронных системах автоматического управления (ЭСАУ) находят применение лингвистические функциональные преобразователи, входными и выходными параметрами для которых являются так называемые лин­гвистические переменные.

Уточним понятие лингвистической переменной: это переменная, текущими значениями которой являются нечеткие подмножества, выраженные в форме слов или предложений на естественном или искусственном языке. В отличие от клас­сической теории множеств, в которой, используются понятия принадлежности или непринадлежности элемента к множеству, теория нечетких множеств допускает различную степень принадлежности, определяемую функцией принадлежности элемента, значения которой изменяются в интервале [0,1]. Границы интервала ха­рактеризуют соответственно полную принадлежность к нулю или полную принад­лежность к единице элемента нечеткого множества.

 

 

 

Рисунок 2.1 – Трехмерные характеристики зажигания:

а — хранящаяся в памяти ЭСАУ; б -- реализованная центробежным и вакуумным регуляторами

 

В качестве примера рассмотрим систему управления оборотами вентилятора отопителя в салоне автомобиля в зависимости от фактической температуры и за­данной потребителем на пульте климат-контроля. Представим температуру в сало­не автомобиля как лингвистическую переменную Т1 (рис. 2.2).

Тогда входными лингвистическими переменными будут фактическая темпера­тура в салоне T1 и температура US, задаваемая пользователем на панели климат-контроля.

Значения лингвистических переменных представляются словами естественного языка и называются термами. Считается, что для большинства приложений доста­точно иметь 3—7 термов на каждую переменную. Лингвистическую переменную Т1 (температура в салоне) разумно описать термами ICYCOLD (очень холодно), COLD (холодно), COOL (прохладно), COMF (комфортно), WARM (тепло), НОТ (жарко). Лингвистическую переменную US (желаемая температура) опишем тер­мами COLD, COOL, COMF, WARM, HOT.

Для реализации лингвистической переменной необходимо определить точные физические значения ее термов. Пусть, например, переменная T1 может прини­мать любое значение в диапазоне 5...40ºС. Согласно положениям теории нечетких множеств каждому значению температуры из диапазона 5...40 °С может быть по­ставлено в соответствие некоторое число от нуля до единицы, определяющее сте­пень принадлежности данного физического значения температуры (например, 18 °С) к тому или иному терму лингвистической переменной Т1. В нашем случае температуре 18 °С можно задать степень принадлежности к терму COLD, равную 0,4, а к терму COOL — 0,6. Конкретное определение степени принадлежности производится экспертами.

Рисунок 2.2 – Лингвистическая переменная Т1

Рисунок 2.3 – Лингвистическая переменная US

 

На рис. 2.2 и 2.3 показаны функции (степени) принадлежности для лингвисти­ческих переменных T1 и US при установке температуры в салоне.

Процедура преобразования значений базовой переменной в нечеткую лингви­стическую переменную, характеризующуюся функцией принадлежности, называ­ется фазификацией. Каждому значению лингвистической переменной (холодно, тепло, жарко...) соответствует свой диапазон изменения базовой переменной. Ограничение значения базовой переменной характеризуется функцией принад­лежности μ, которая каждому значению базовой переменной ставит в соответст­вие определенное число из интервала [0—1]. На практике наиболее часто исполь­зуются треугольные, колоколообразные и трапецеидальные функции принадлеж­ности (рис. 2.4).

 

Рисунок 2.4 – Типовые функции принадлежности: Z-функция, П-функция, Л-функция, S-функция

 

Рисунок 2.5 – Лингвистическая переменная HTR

 

Отметим, что использование лингвистических переменных означает сжатие данных, т. к. одним значением лингвистической переменной ох­ватывается весь диапазон значений базовой переменной.

Выходная лингвистическая переменная HTR (обороты вентилятора отопителя) реализуется в виде термов HTROFF (отключено), HTRLO (малые обороты), HTRMED (средние), HTRHI (высокие), HTRMAX (максимальные). Для функций принадлежности выходной величины могут быть показаны только максимумы (рис. 2.5).

Продукционные правила

Для реализации управления задаются (определяются) продукционные правила, связывающие входные и выходные лингвистические переменные. Совокупность таких правил описывает стратегию управления, применяемую в данной задаче. Стратегия должна быть понятной разработчику на интуитивном уровне. Типичное продукционное правило состоит из антецедента (часть IF) и консеквента (часть THEN). Антецедент может содержать более одной посылки. В этом случае они объединяются посредством логических связок OR или AND.

В нашем случае:

 

IF (Tl = ICYCOLD) AND (US = HOT) THEN HTR = HTRMAX

 

Это одно из продукционных правил, его смысл в том, что если в салоне очень холодно, а уставка переключателя на панели климат-контроля в положении «жарко», вентилятор отопителя должен работать на полную мощность. Продукцион­ные правила — типичные условные операторы в краткой форме (без ELSE). Ино­гда их удобно задавать таблицей (рис. 2.6). В данном примере использовано 30 продукционных правил.

 

	ICYCOLD	COLD	COOL	COMF	WARM	HOT
НОТ	HTRMAX	HTRMAX	HTRHI	HTRLO	HTRLO	HTROFF
WARM	HTRMAX	HTRHI	HTRMED	HTRLO	HTROFF	HTROFF
COMF COOL	HTRMAX HTRHI	HTRMED HTRLO	HTRLO HTROFF	HTROFF HTROFF	HTROFF HTROFF	HTROFF HTROFF
COLD	HTRMED	HTROFF	HTROFF	HTROFF	HTROFF	HTROFF

 

Рисунок 2.6 – Продукционные правила

 

Допустим, что температура в салоне 18 °С, а уставка на панели управления климат-контроля 26 °С. Степень принадлежности 18 °С к терму COOL перемен­ной TI составляет 0,6, а к терму COLD — 0,4 (рис. 2.2). Степень принадлежности 26ºС к терму WARM переменной US составляет 0,5, а к терму COMF также 0,5 (рис. 2.3). К другим термам принадлежность нулевая, поэтому, согласно нечеткой логике оказываются задействованными следующие продукционные правила:

 

IF (TI = COOL) AND (US = WARM) THEN HTR = HTRMED

IF (TI = COOL) AND (US = COMF) THEN HTR = HTRLO

IF (TI = COLD) AND (US = WARM) THEN HTR = HTRHI

IF (TI = COLD) AND (US = COMF) THEN HTR = HTRMED

 

Теперь необходимо определить степени принадлежности антецедентов правил. Для этого в нечеткой логике существуют два оператора: MIN(...) и МАХ(...). Пер­вый вычисляет минимальное значение степени принадлежности, а второй — мак­симальное значение. Когда применять тот или иной оператор, зависит оттого, ка­кой связкой соединены посылки в правиле. Если использована связка AND, при­меняется оператор MIN(...). Если же посылки объединены связкой OR, необходимо применить оператор МАХ(...). Для нашего примера применим опера­тор MIN(...), так как использована связка AND. Получим следующее:

 

MIN(0,6, 0,5) = 0,5

MIN(0,6, 0,5) = 0.5

MIN(0,4, 0,5) = 0,4

MIN(0,4, 0,5) = 0,4

 

Вычисленные значения становятся числовыми значениями степени принад­лежности соответствующих консеквентов. Например, из первого продукционного правила следует, что степень принадлежности требуемого числа оборотов венти­лятора N к терму HTRMED (1800 оборотов в минуту) лингвистической перемен­ной HTR составляет 0,5. Говорят, получен нечеткий вывод или нечеткое значение управляющей переменной. Чтобы исполнительное устройство смогло отработать полученную команду, необходим этап управления, на котором избавляются от не­четкости и который называется дефазификацией.

В настоящее время отсутствует систематическая процедура выбора стратегии дефазификации. На практике в системах управления часто используют центроидный метод [181]. В дискретном случае для центроидного метода формула для вы­числения четкого значения выходной переменной имеет вид:

 

где z — четкое значение выходной переменной;  — значение выходной перемен­ной для i-го терма с единичным значением степени принадлежности; — сте­пень принадлежности к этому терму, n — число термов. Для нашего примера в соответствии с рис. 2.5:

 

 

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 433; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!