В этом примере показано, как использовать функциональность командной строки Model-Based Calibration Toolbox™ для проектов моделирования двигателя «точка за точкой».
Дизельные двигатели с несколькими впрысками и бензиновые двигатели с прямым впрыском часто могут быть смоделированы только с помощью точечных моделей. Можно использовать модели «точка за точкой», чтобы создать модель в каждой рабочей точке двигателя с необходимой точностью, чтобы получить оптимальную калибровку. Функциональность командной строки «точка за точкой» необходима, чтобы справиться со сложностью разработки проектов для каждой рабочей точки.
Зачем необходимы модели «точка за точкой»? Приводы и датчики Engine постоянно добавляются в системы управления Engine (EMS) в ответ на постоянно увеличивающиеся выбросы двигателя, экономию топлива и требования к эффективности. В некоторых случаях оптимальные процессы разработки калибровки двигателя, которые основаны на двухэтапном моделировании, могут больше не иметь возможности моделировать характеристики производительности двигателя с достаточной точностью в рабочей области значений двигателя. Модели «точка за точкой» могут обеспечить необходимую точность модели в измеренных рабочих точках. Однако модели «точка за точкой» не обеспечивают предполагаемые отклики в других рабочих точках.
Этот пример использует двухэтапные модели, сгенерированные в примере дизельного топлива, в качестве суррогата для динамометра двигателя или модели двигателя CAE, в порядок чтобы сгенерировать данные по точкам для этого примера. Пример показывает, как:
Сгенерируйте локальные проекты в каждой рабочей точке. Если может быть собрано недостаточно точек проекта, можно расширить локальный проект с помощью последовательностей Соболь.
Создайте локальные несколько моделей, чтобы смоделировать каждую из реакций в каждой рабочей точке.
Создайте модель контура по точкам, чтобы задать контур данных в каждой рабочей точке для дальнейшего использования в оптимизации калибровки.
Наконец, вы должны визуально проверить подобранные модели, чтобы убедиться, что качество модели приемлемо. Обычно необходимо идентифицировать и удалить выбросы. Можно использовать командную строку, чтобы построить график диагностики и удалить выбросы, но легче использовать графические и статистические инструменты в Model Browser (mbcmodel), представленные в Основанном на модели Toolbox калибровке.
Этот пример использует данные двигателя, сгенерированные из моделей в примере дизельного топлива.
Входами 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);
Переменными рабочей точки являются скорость (SPEED) и момент привода (BTQ).
Локальными входами являются основной запуск впрыска (MAINSOI), давление топлива (FUELPRESS), переменное положение затвора (VGTPOS) и положение рециркуляции выхлопных газов (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-точечным циклом привода.
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 отрегулируйте пределы для основного впрыска, давления топлива и VGTPOS, и сгенерируйте проект Соболь на 128 точек.
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, чтобы задать входную область значений, вы генерируете проект Соболь с 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, необходимое для получения требуемого крутящего момента для каждой точки в местном проекте
[Xlocal,XTS] = mbcSolveTQ(Models,localDesign.Points,speed,TQDemand);
Проверяйте, что достаточно точек было собрано после запуска 128 точки DOE (проект эксперимента). Сбор дополнительных точек путем увеличения Последовательности Соболя со следующими 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 отклика из моделей примера дизельного топлива
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) end
Можно обеспечить автоматическое определение тестов 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; end
Create 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 множественную модель и никакую глобальную модель.
Responses = {'BSFC','BSNOX','AFR','EGRMF','PEAKPRESS','VGTSPEED','MAINFUEL'}; for i = 1:length(Responses) TP.CreateResponse(Responses{i},L,[]); end
Наконец, вы должны визуально проверить подобранные модели, чтобы убедиться, что качество модели приемлемо. Обычно необходимо идентифицировать и удалить выбросы. Можно использовать командную строку, чтобы построить график диагностики и удалить выбросы, но легче использовать графические и статистические инструменты в Model Browser (mbcmodel), представленные в Основанном на модели Toolbox калибровке.
Перед загрузкой проекта в Model Browser его необходимо сохранить в файл.
project.Save('DieselPointByPoint.mat');
mbcmodel('DieselPointByPoint.mat')