В этом примере показано, как использовать функциональность командной строки Model-Based Calibration Toolbox™ для детальных проектов моделирования механизма.
Несколько инжекционных дизельных двигателей и механизмов прямого ввода бензина могут часто только моделироваться с детальными моделями. Можно использовать детальные модели, чтобы создать модель в каждой рабочей точке механизма с необходимой точностью, чтобы произвести оптимальную калибровку. Детальная функциональность командной строки необходима, чтобы обработать сложность разрабатывания дизайна для каждой рабочей точки.
Почему необходимы детальные модели? Приводы Engine и датчики постоянно добавляются к Системам управления Engine (EMS) в ответ на постоянно увеличивающуюся эмиссию механизма, экономию топлива и требования к производительности. В некоторых случаях оптимальные калибровочные процессы разработки механизма, которые используют моделирование 2D этапа, больше не могут мочь смоделировать ответы производительности двигателя с достаточной точностью через рабочий диапазон механизма. Детальные модели могут обеспечить необходимую точность модели в измеренных рабочих точках. Однако детальные модели не обеспечивают оцененные ответы в других рабочих точках.
Этот пример использует модели 2D этапа, сгенерированные в дизельном тематическом исследовании как суррогат для динамометра механизма или модели механизма CAE, для того, чтобы сгенерировать детальные данные для этого примера. Пример показывает вам как:
Сгенерируйте локальные проекты в каждой рабочей точке. Если недостаточные точки проекта могут быть собраны, можно увеличить локальное использование проекта последовательности Sobol.
Создайте локальные многоуровневые модели, чтобы смоделировать каждый из ответов в каждой рабочей точке.
Создайте детальную граничную модель, чтобы задать контур данных в каждой рабочей точке для дальнейшего использования в калибровочной оптимизации.
Наконец, необходимо визуально смотреть подобранные модели, чтобы проверить, что качество модели приемлемо. Обычно необходимо идентифицировать и удалять выбросы. Можно использовать командную строку, чтобы построить диагностику и удалить выбросы, но легче использовать графические и статистические инструменты в Model Browser (mbcmodel) обеспеченный в Model-Based Calibration Toolbox.
Этот пример использует данные о механизме, сгенерированные из моделей в дизельном тематическом исследовании.
Входные параметры являются MAINSOI, SPEED, BASEFUELMASS, FUELPRESS, VGTPOS, EGRPOS
DieselProject = mbcmodel.LoadProject(... fullfile(mbcpath,'mbctraining','Diesel_project.mat')); % Store the models in a structure for convenience DieselResponses = DieselProject.Testplans.Responses; Models.BTQ = DieselResponses(1); Models.VGTSPEED = DieselResponses(2); Models.EQREXH = DieselResponses(3); Models.PEAKPRESS = DieselResponses(4); Models.NOX = DieselResponses(6); Models.EGRMF = DieselResponses(7);
Переменные рабочей точки являются скоростью (SPEED) и момент привода (BTQ).
Локальные входные параметры являются основным запуском инжекции (MAINSOI), топливного давления (FUELPRESS), переменное турбо положение логического элемента (VGTPOS) и положение рециркуляции выхлопного газа (EGRPOS).
OperatingPointInputs = mbcmodel.modelinput('Symbol',{'SPEED','BTQ'},... 'Name',{'SPEED','BTQ'},... 'Units',{'rpm','Nm'},... 'Range',{[1600 2200],[0 1600]}); LocalInputs = mbcmodel.modelinput(... 'Symbol',{'MAINSOI','FUELPRESS','VGTPOS','EGRPOS'},... 'Name',{'MAINSOI','FUELPRESS','VGTPOS','EGRPOS'},... 'Units',{'deg','MPa','ratio','mm'},... 'Range',{[-9 3],[90 160],[0.2 0.9],[0.5 5]}); % Create a local multiple model L = mbcmodel.CreateModel('Point-by-Point',LocalInputs); % Select the best model using the PRESS RMSE statistic. L.Properties.SelectionStatistic = 'PRESS RMSE';
Проект для рабочих точек является 7 циклами диска точки.
Xg = [2200.0 1263.0
2200.0 947.0
2200.0 632.0
2200.0 126.0
1600.0 1550.0
1600.0 1163.0
1600.0 775.0];
OperatingPointDesign = CreateDesign(OperatingPointInputs);
OperatingPointDesign.Points = Xg;
OperatingPointDesign.Name = 'Drive cycle';Для каждой рабочей точки настройте пределы для основной инжекции, топливного давления и VGTPOS, и сгенерируйте 128 точек проект Sobol.
localDesign = CreateDesign(LocalInputs,'Type','Sobol Sequence'); localDesignGenerator = localDesign.Generator; NumLocalPoints = 128; localDesignGenerator.NumberOfPoints = NumLocalPoints; DList = mbcdoe.design.empty( 0, 1); data = []; for i = 1:OperatingPointDesign.NumberOfPoints OperatingPoint = OperatingPointDesign.Points(i,:); speed = OperatingPoint(1); TQDemand = OperatingPoint(2);
localDesign.Name = sprintf('Test %2d (%s=%4.0f,%s=%3.0f)', i,... OperatingPointInputs(1).Symbol,OperatingPoint(1),.... OperatingPointInputs(2).Symbol,OperatingPoint(2));
Когда вы используете свойство Limits задать входной диапазон, вы генерируете проект Sobol с точно точками NumLocalPoints.
f = (speed-1600)/(2200-1600);
% The main soi range varies from [-3,3] at 1600 rpm to
% [-9,-3] at 2200 rpm.
localDesignGenerator.Limits(1,:) = (1-f)*[-3,3] + f*[-9,-3];
% The fuel pressure range varies from [90,130] at 1600 rpm to
% [120,160] at 2200 rpm.
localDesignGenerator.Limits(2,:) = (1-f)*[90 120] + f*[110,160];
% The VGTPOS range varies from [0.2,0.4] at 1600 rpm to
% [0.6,0.9] at 2200 rpm.
localDesignGenerator.Limits(3,:) = (1-f)*[0.2 0.4] + f*[0.6 0.9];
% set design properties and generate local design
localDesign.Generator = localDesignGenerator;Найдите топливо требуемым получить потребованный крутящий момент для каждой точки в локальном проекте
[Xlocal,XTS] = mbcSolveTQ(Models,localDesign.Points,speed,TQDemand);
Проверяйте, что достаточно точек было собрано после выполнения 128 DOE точки (проект эксперимента). Соберите дополнительные очки путем увеличения Последовательности Sobol со следующим N точек в последовательности при необходимости.
N = NumLocalPoints;
count = 1;
while size(Xlocal,1) < NumLocalPoints*0.75 && count<10
localDesign = Generate(localDesign,...
'Skip',N,...
'NumberOfPoints',N);
N = N*2;
% Find the fuel required to obtain the demanded torque for each point in
% the augmented local design
[Xlocalaug,XTSaug] = mbcSolveTQ(Models,localDesign.Points,speed,TQDemand);
Xlocal = [Xlocal; Xlocalaug]; %#ok<AGROW>
XTS = [XTS; XTSaug]; %#ok<AGROW>
end
% Update points in the local design
localDesign.Points = Xlocal;
fprintf('%s: %d points\n',localDesign.Name,localDesign.NumberOfPoints);Test 1 (SPEED=2200,BTQ=1263): 127 points Test 2 (SPEED=2200,BTQ=947): 128 points Test 3 (SPEED=2200,BTQ=632): 128 points Test 4 (SPEED=2200,BTQ=126): 128 points Test 5 (SPEED=1600,BTQ=1550): 116 points Test 6 (SPEED=1600,BTQ=1163): 119 points Test 7 (SPEED=1600,BTQ=775): 128 points
Вычислите данные об ответе из дизельных моделей тематического исследования
BTQ = TQDemand*ones(size(Xlocal,1),1);
AFR = 14.46./Models.EQREXH.PredictedValue(XTS);
EGRMF = Models.EGRMF.PredictedValue(XTS);
BSNOX = 3600*Models.NOX.PredictedValue(XTS)/159.5573;
PEAKPRESS = Models.PEAKPRESS.PredictedValue(XTS)/1e6;
VGTSPEED = Models.VGTSPEED.PredictedValue(XTS);
BSFC = 5400.*XTS(:,3)./(BTQ*pi);Проверяйте RMSE <2
[stats,Lbsfc] = Fit(L,Xlocal,BSFC);
if stats(5)>2
fprintf('Poor fit for test %d.\n',i)
endМожно гарантировать, что тесты автоматически заданы путем определения переменной 'logno'.
data = [data ;
Xlocal XTS(:,2:3) ...
BTQ BSFC AFR EGRMF BSNOX PEAKPRESS VGTSPEED i*ones(size(Xlocal,1),1)]; %#ok<AGROW>
DList(i) = localDesign;
endCreate an mbcmodel project and build models
project = mbcmodel.CreateProject('DieselPointByPoint'); % Create test plan TP = CreateTestplan( project, {LocalInputs,OperatingPointInputs} ); TP.Name = 'Point-by-point'; % Assign list of local designs to test plan TP.Designs{1} = DList; % Set as best design in test plan TP.BestDesign{2} = OperatingPointDesign;
D = project.CreateData();
s = D.ExportToMBCDataStructure;
s.varNames = {LocalInputs.Name ...
'SPEED', 'MAINFUEL','BTQ' 'BSFC' 'AFR' 'EGRMF' 'BSNOX' 'PEAKPRESS' 'VGTSPEED','logno'};
s.varUnits = {'deg','MPa','mm','ratio',...
'rpm','mg/stroke','Nm','g/kWhr','ratio','ratio','g/kWhr','MPa','rpm',''};
s.data = data;
D.BeginEdit;
D.ImportFromMBCDataStructure(s);
D.CommitEdit;
TP.AttachData(D);Используйте выпуклую оболочку для локальных контуров.
B = TP.Boundary.Local.CreateBoundary('Point-by-Point'); B.LocalModel = CreateBoundary(B.LocalModel,'Convex hull'); % Add point-by-point boundary model to project. TP.Boundary.Local.Add(B);
Используйте локальную многоуровневую модель и никакую глобальную модель.
Responses = {'BSFC','BSNOX','AFR','EGRMF','PEAKPRESS','VGTSPEED','MAINFUEL'};
for i = 1:length(Responses)
TP.CreateResponse(Responses{i},L,[]);
endНаконец, необходимо визуально смотреть подобранные модели, чтобы проверить, что качество модели приемлемо. Обычно необходимо идентифицировать и удалять выбросы. Можно использовать командную строку, чтобы построить диагностику и удалить выбросы, но легче использовать графические и статистические инструменты в Model Browser (mbcmodel) обеспеченный в Model-Based Calibration Toolbox.
Необходимо сохранить проект в файл прежде, чем загрузить его в Model Browser.
project.Save('DieselPointByPoint.mat');
mbcmodel('DieselPointByPoint.mat')