(57)【要約】  制御システム（１２０）用の方法が提供される。本方法は、１つ以上の入力変数および１つ以上の出力パラメータ（３１２、３１４）に関連するデータ記録を得るステップと、１つ以上の入力変数からの１つ以上の入力パラメータ（３０２〜３０８）を選択するステップとを含み得る。本方法はまた、データ記録に基づいて、１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの相互関係を示す計算モデル（３００）を生成するステップと、計算モデルの１つ以上の入力パラメータの所望の個々の統計分布を決定するステップとを含み得る。
2008536221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システム（１２０）用の方法であって、
１つ以上の入力変数および１つ以上の出力パラメータ（３１２、３１４）に関連するデータ記録を得るステップと、
１つ以上の入力変数からの１つ以上の入力パラメータ（３０２〜３０８）を選択するステップと、
データ記録に基づいて、１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの相互関係を示す計算モデル（３００）を生成するステップと、
計算モデルの１つ以上の入力パラメータの所望の個々の統計分布を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
所望の統計分布に基づいて、１つ以上の入力パラメータを再較正するステップと、
１つ以上の出力パラメータを用いて、１つ以上のハードウェア装置を制御するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
データ記録に基づいて、１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの関連する相互関係を示す第２の計算モデル（５００）を生成するステップと、
計算モデルおよび第２の計算モデルの両方からの１つ以上の出力パラメータの値を用いて、１つ以上のハードウェア装置を制御するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
制御ステップが、
計算モデルからの１つ以上の出力パラメータの値と第２の計算モデルからの１つ以上の出力パラメータの値との差を決定するステップと、
差が所定のしきい値を超えているかどうかを決定するステップと、
差がしきい値を超えた場合に、計算モデルの故障を決定するステップと、
を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
選択ステップが、
データ記録を事前処理するステップと、
遺伝的アルゴリズムを用いて、データ記録の正常データセットと異常データセットとの間のマハラノビス距離に基づき、１つ以上の入力変数からの１つ以上の入力パラメータを選択するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
生成ステップが、
ニューラルネットワーク計算モデルを生成するステップと、
データ記録を用いて、ニューラルネットワーク計算モデルをトレーニングするステップと、
データ記録を用いて、ニューラルネットワーク計算モデルを検証するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
決定ステップが、
遺伝的アルゴリズムを用いて、最大ゼータ統計に基づき候補の組の入力パラメータを決定するステップと、
候補の組に基づいて、入力パラメータの所望の分布を決定するステップと、
をさらに含み、
ゼータ統計ζが、次式によって表され、
【数１】
2008536221.tif 000008
ここで、
【数２】
2008536221.tif 000009
がｉ番目の入力の平均を表し、
【数３】
2008536221.tif 000010
がｊ番目の出力の平均を表し、σｉがｉ番目の入力の標準偏差を表し、σｊがｊ番目の出力の標準偏差を表し、また｜Ｓｉｊ｜が、計算モデルのｉ番目の入力に対するｊ番目の出力の感度を表す請求項１に記載の方法。
【請求項８】
作業機械（１００）であって、
エンジン（１１０）と、
エンジン制御システム（１２０）であって、エンジン制御システムが、
１つ以上の入力パラメータ（３０２〜３０８）の個々の値を得るように、
１つ以上の入力パラメータの値、および１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの相互関係を示す第１の計算モデル（３００）に基づいて、１つ以上の出力パラメータ（３１２、３１４）の個々の値を導出するように、
１つ以上の出力パラメータの値を用いて、エンジンを制御するように構成されたプロセッサ（２０２）を含むエンジン制御システム（１２０）と、
を備える作業機械（１００）。
【請求項９】
プロセッサが、
１つ以上の入力パラメータの値、および１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの関連する相互関係を示す第２の計算モデル（５００）に基づいて、１つ以上の出力パラメータの個々の値を導出するように、
第１の計算モデルからの１つ以上の出力パラメータの値と第２の計算モデルからの１つ以上の出力パラメータの値との差を決定するように、
差が所定のしきい値を超えているかどうかを決定するように、
差がしきい値を超えた場合に、第１の計算モデルの故障を決定するように、
第２の計算モデルからの１つ以上の出力パラメータの値を用いてエンジンを制御するようにさらに構成される請求項８に記載の作業機械。
【請求項１０】
プロセッサが、
差がしきい値を超えていなかった場合に、計算モデルからの１つ以上の出力パラメータの値を用いてエンジンを制御するようにさらに構成される請求項９に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、制御システム、より詳しくは、数学的モデルベースの制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の作業機械は、多くの場合、広範囲の作動を制御するために複雑な制御システムを必要とする。例えば、複雑なエンジン制御システムによって、現在の作業機械のエンジンシステムの作動を制御することが可能である。エンジン制御システムは、閉ループ燃焼制御、燃料制御、ギヤ制御、トルク制御、および／または他のエンジン制御等のような一連の制御機能を提供し得る。物理モデルまたは工程モデルを用いて、エンジン制御システムのいくつかの機能を実行することが可能である。工程モデルは、プロセス変数を測定することによって工程の状態が監視される物理学ベースまたは数学ベースのモデルを指し得る。プロセス変数は、制御下のエンジンの状態に関連する変数を指すことが可能である。エンジン制御システムは、プロセス変数の値とモデルとを用いて、正常範囲内のエンジンの作動を制御し得る。
【０００３】
２００４年１１月３０日に出願されたブルネル（Ｂｒｕｎｅｌｌ）らへの（特許文献１）に記載されているような従来の工程モデルベースの制御システムは、特に、このような工程モデルの生成および／または最適化時に、多くの場合、個別の入力パラメータまたはプロセス変数を関連付けて、個別の入力パラメータ間の相互相関関係に配慮することなく機能を制御する。したがって、これらのシステムは、必要な入力パラメータ分布を同時に最適化できない。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，８２３，６７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開示されるシステムのいくつかの特徴に基づく方法およびシステムは、上記課題の１つ以上を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一形態は制御システム用の方法を含む。本方法は、１つ以上の入力変数および１つ以上の出力パラメータに関連するデータ記録を得るステップと、１つ以上の入力変数からの１つ以上の入力パラメータを選択するステップとを含み得る。本方法はまた、データ記録に基づいて、１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの相互関係を示す計算モデルを生成するステップと、計算モデルの１つ以上の入力パラメータの所望の個々の統計分布を決定するステップとを含み得る。
【０００７】
本開示の他の形態は制御システムを含む。制御システムは、制御システムに対する個々の１つ以上の入力パラメータを受け入れるように構成された１つ以上の入力要素と、個々の１つ以上の出力パラメータを受け入れるように構成された１つ以上の出力要素とを含むことが可能である。制御システムはまた、制御モデルに基づく１つ以上の出力パラメータを用いて１つ以上のハードウェア装置を制御するように構成されたプロセッサを含むことが可能である。１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとに関連するデータ記録を得て、そのデータ記録に基づき、１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの相互関係を示す計算モデルを生成することによって、制御モデルを生成し得る。また、制御モデルの生成ステップは、計算モデルの１つ以上の入力パラメータの所望の個々の統計分布を決定するステップと、その所望の統計分布に基づいて、１つ以上の入力パラメータを再較正するステップとを含むことが可能である。
【０００８】
本開示の他の形態は作業機械を含む。作業機械はエンジンとエンジン制御システムとを含み得る。エンジン制御システムは、１つ以上の入力パラメータの個々の値を得るように、また入力パラメータの値、および１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの相互関係を示す第１の計算モデルに基づいて、１つ以上の出力パラメータの個々の値を導出するように構成されたプロセッサを含むことが可能である。また、１つ以上の出力パラメータの値を用いて、エンジンを制御するように、プロセッサを構成することが可能である。
【０００９】
本開示の他の形態はコンピュータシステムを含む。コンピュータシステムは、１つ以上の入力変数および１つ以上の出力パラメータに関連するデータ記録を含むデータベースと、プロセッサとを含み得る。１つ以上の入力変数からの１つ以上の入力パラメータを選択するように、またデータ記録に基づいて、１つ以上の入力パラメータと１つ以上の出力パラメータとの相互関係を示す計算モデルを生成するように、プロセッサを構成し得る。さらに、計算モデルの１つ以上の入力パラメータの所望の個々の統計分布を決定するように、またその所望の統計分布に基づいて、１つ以上の入力パラメータを再較正するように、プロセッサを構成し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、添付図面に示されている模範的な実施形態について詳細に説明する。図面全体を通して同一または同様の部分を指すために、可能な限り、同一の参照番号が用いられる。
【００１１】
図１は、開示されるいくつかの実施形態による特徴および原理を組み込み得る模範的な作業機械１００を示している。作業機械１００は、鉱業、建築業、農業、運送業等のような特定の産業に関連するある種の作業を行いまた作業環境（例えば、建築現場、掘削現場、発電プラントおよび発電所、道路工事等）の間またはその中で動作する任意の種類の固定機械または移動機械を指すことが可能である。移動機械の限定的でない実施例は、トラック、クレーン、土工車両、掘削車両、バックホー、材料取扱い器具、農業用器具、船舶、航空機のような商業用機械と、作業環境で動作する任意の種類の可動機械とを含む。図１に示されているように、作業機械１００は土工用作業機械であるが、作業機械１００が任意の種類の作業機械であり得ることが考慮される。さらに、作業機械１００は、従来、動力式、ハイブリッド電気式、および／または燃料電池式であり得る。
【００１２】
図１に示されているように、作業機械１００はエンジン１１０とエンジン制御システム１２０とを含むことが可能である。エンジン１１０は、作業機械１００用の動力を発生させる任意の型式の適切なエンジン、例えば、内燃機関を含み得る。エンジン制御システム１２０は、数学的モデルに基づいてエンジン制御機能を実行するように構成された任意のタイプの適切な制御システムを含むことが可能である。図２は、エンジン制御システム１２０の模範的な機能ブロック図を示している。
【００１３】
図２に示されているように、エンジン制御システム１２０は、プロセッサ２０２、メモリモジュール２０４、データベース２０６、Ｉ／Ｏインターフェース２０８、およびネットワークインターフェース２１０を含み得る。エンジン制御システム１２０には、他の構成部材を組み込むことも可能である。エンジン制御システム１２０は、例えば、作業機械１００用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に一致し得る。
【００１４】
プロセッサ２０２は、適切なタイプの任意の汎用のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、またはマイクロ制御装置を含むことが可能である。エンジン１１０制御専用の別個のプロセッサモジュールとして、プロセッサ２０２を構成し得る。代わりに、エンジン制御に無関係な他の機能を実行するための共有のプロセッサモジュールとして、プロセッサ２０２を構成してもよい。
【００１５】
メモリモジュール２０４は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ダイナミックＲＡＭ、およびスタティックＲＡＭを含むが、それらに限定されない１つ以上のメモリ装置を含むことが可能である。プロセッサ２０２によって用いられる情報を記憶するように、メモリモジュール２０４を構成し得る。データベース２０６は、入力パラメータ、出力パラメータ、数学的モデルの特性に関する情報、および／または他の任意の制御情報を含む任意のタイプの適切なデータベースを含むことが可能である。さらに、Ｉ／Ｏインターフェース２０６を種々のセンサまたは他の構成部材（図示せず）に接続して、エンジン１１０の作動を監視および制御することも可能である。ネットワークインターフェース２１０は、１つ以上の通信プロトコルに基づいて他のコンピュータシステムと通信できる任意のタイプの適切なネットワークアダプタを含み得る。
【００１６】
エンジン制御システム１２０は、エンジン制御システム１２０への入力パラメータと出力パラメータとの関係を反映した制御モデルを含むことが可能である。出力パラメータを用いて、異なるエンジン構成部材を制御することが可能である。図３は、開示されるいくつかの実施形態によるエンジン制御システム１２０に組み込まれている模範的な制御モデル３００を示している。４つの入力パラメータおよび２つの出力パラメータのみが図３に示されているが、任意の数の入力パラメータおよび出力パラメータを用いてもよい。
【００１７】
図３に示されているように、エンジン制御システム１２０は制御モデル３００を含み得る。制御モデル３００は複数の入力パラメータおよび出力パラメータを有することが可能である。例えば、制御モデル３００は入力パラメータ３０２、３０４、３０６および３０８を有してもよい。入力パラメータ３０２はアクセルペダル指標に対応することが可能であり、入力パラメータ３０４はギヤ選択に対応することが可能であり、入力パラメータ３０６は気圧に対応することが可能であり、また入力パラメータ３０８はエンジン温度に対応することが可能である。制御モデル３００はまた、出力パラメータ３１２と３１４を含み得る。出力パラメータ３１２は絞り弁の設定であることが可能であり、また出力パラメータ３１４はブースト制御であることが可能である。動作時、制御モデル３００は、入力パラメータ３０２〜３０８のリアルタイム値を受信し、またエンジン１１０の作動を制御するためにエンジン制御システム１２０によって用いられる出力パラメータ３１２と３１４に関する値を導出することが可能である。図４に示されている工程に従って、制御モデル３００を生成して最適化し得る。
【００１８】
図４は、エンジン制御システム１２０によって、より具体的には、プロセッサ２０２によって実行される模範的なモデル生成工程およびモデル最適化工程を示している。代わりに、外部コンピュータシステム（例えば、任意のタイプの適切なコンピュータシステム）によって、工程を行うことも可能であり、その次に、モデルをエンジン制御システム１２０にロードすることが可能である。モデルを生成して最適化するために、外部コンピュータシステムが用いられた場合、プロセッサ２０２は、このような工程を行うために構成された外部コンピュータシステムの中央処理装置（ＣＰＵ）を指し得る。
【００１９】
モデル生成工程およびモデル最適化工程の開始時に、プロセッサ２０２は、入力パラメータと出力パラメータとに関連するデータ記録を得ることが可能である（ステップ４０２）。一定期間中、試験エンジンからまたは複数の作業機械およびエンジンから、データ記録を予め収集し得る。このようなデータを収集するために計画された試験から、データ記録を収集することも可能である。代わりに、計画工程のような関連する他の工程によって、データ記録を人工的に生成してもよい。データ記録は、統計分布、正常範囲、および／または公差等のような入力パラメータおよび出力パラメータの特性を反映し得る。
【００２０】
データ記録が得られると（ステップ４０２）、プロセッサ２０２は、データ記録を事前処理して、明らかなエラーに関するデータ記録を消去しまた重複を排除することが可能である（ステップ４０４）。プロセッサ２０２は、モデルの生成および最適化に対して有効であるようにするために、ほぼ同一のデータ記録を消去し、および／または妥当な範囲から外れているデータ記録を消去し得る。データ記録が事前処理された後に、プロセッサ２０２は、データ記録を分析することによって、適切な入力パラメータを選択することが可能である（ステップ４０６）。
【００２１】
データ記録は多数の入力変数を含み得る。入力変数の数は、制御モデル３００のために用いられる入力パラメータまたは入力変数の数よりも多くてもよい。例えば、アクセルペダル指標、ギヤ選択、気圧、およびエンジン温度の入力パラメータまたは入力変数に対応する値に加えて、データ記録は、燃料指標、トラッキング制御指標、および／または他のエンジンパラメータのような入力変数も含み得る。
【００２２】
いくつかの状況では、入力変数の数は、データ記録の数を超え、またスパースデータシナリオをもたらすことが可能である。いくつかの数学的モデルにおいて、追加の入力変数のいくつかを削除し得る。実際の計算制限時間内に数学的モデルを生成するために、入力変数の数を低減する必要がある場合がある。
【００２３】
プロセッサ２０２は、所定の基準に従って入力パラメータを選択することが可能である。例えば、プロセッサ２０２は、実験および／または専門家の意見によって入力パラメータを選択し得る。代わりに、いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２は、データ記録の正常データセットと異常データセットとの間のマハラノビス距離に基づいて入力パラメータを選択してもよい。任意の適切な方法でプロセッサ２０２によって、正常データセットおよび異常データセットを定義することが可能である。例えば、正常データセットは、所望の出力パラメータを生成する入力パラメータに関連付けられた特性データを含んでもよい。他方、異常データセットは、公差外であることがあるかまたは回避が必要であることがある任意の特性データを含んでもよい。プロセッサ２０２によって、正常データセットおよび異常データセットを予め定義し得る。
【００２４】
マハラノビス距離は、データセットのパラメータ間の相関関係に基づいてデータ分布を測定するために用いることが可能である数学的表現を指し得る。マハラノビス距離がデータセットの相関関係を考慮するという点で、マハラノビス距離はユークリッド距離とは異なる。データセットＸのマハラノビス距離（例えば多変数ベクトル）を次式として表すことが可能であり、
ＭＤｉ＝（Ｘｉ−μｘ）Σ−１（Ｘｉ−μｘ）’      （１）
ここで、μｘはＸの平均であり、またΣ−１はＸの逆分散・共分散行列である。同一の多変数正常密度輪郭にある観測値が同一の距離を有するように、ＭＤｉは、その平均のμｘからのデータ点Ｘｉの距離を重み付けする。このような観測値を用いて、異なる分散を有する別個のデータ群から、相関するパラメータを特定して選択することが可能である。
【００２５】
正常データセットと異常データセットとの間のマハラノビス距離が最大化または最適化されるように、プロセッサ２０２は入力パラメータの所望のサブセットを選択し得る。マハラノビス距離を最大化する目的では、プロセッサ２０２により、遺伝的アルゴリズムを用いて、所望のサブセットに関する入力パラメータを検索することが可能である。プロセッサ２０２は、所定の基準に基づいて入力パラメータの候補のサブセットを選択し、また正常データセットのマハラノビス距離ＭＤｎｏｒｍａｌと異常データセットのマハラノビス距離ＭＤａｂｎｏｒｍａｌとを計算することが可能である。プロセッサ２０２は、正常データセットと異常データセットとの間のマハラノビス距離（すなわち、マハラノビス距離ＭＤｘの偏差＝ＭＤｎｏｒｍａｌ−ＭＤｎｏｒｍａｌ）を計算することも可能である。また、他のタイプの偏差を用いることも可能である。
【００２６】
遺伝的アルゴリズムが収束した（すなわち、遺伝的アルゴリズムが、候補のサブセットに対応して、正常データセットと異常データセットとの間の最大化または最適化されたマハラノビス距離を求めた）場合、プロセッサ２０２は入力パラメータの候補のサブセットを選択し得る。遺伝的アルゴリズムが収束しなかった場合、さらなる検索のために、入力パラメータの異なる候補のサブセットを生成することが可能である。この検索工程は、遺伝的アルゴリズムが収束して、入力パラメータの所望のサブセットが選択されるまで継続し得る。
【００２７】
入力パラメータ（例えば、アクセルペダル指標、ギヤ選択、気圧、および温度等）を選択した後に、プロセッサ２０２は、計算モデルを生成して、入力パラメータと出力パラメータとの相互関係を作成することが可能である（ステップ４０８）。任意のタイプの適切なニューラルネットワークを用いて、計算モデルを作成することが可能である。用いられるニューラルネットワークモデルのタイプは、バックプロパゲーション、フィードフォワードモデル、カスケード式ニューラルネットワーク、および／またはハイブリッドニューラルネットワーク等を含み得る。用いられるニューラルネットワークの特定のタイプまたは構造は、特定の用途に依存することが可能である。線形システムモデルまたは非線形システムモデル等のような他のタイプのモデルを用いることも可能である。
【００２８】
選択されたデータ記録を用いることによって、ニューラルネットワーク計算モデルをトレーニングし得る。例えば、ニューラルネットワーク計算モデルは、出力パラメータ（例えば、ブート制御、絞り弁の設定等）と、入力パラメータ（例えば、アクセルペダル指標、ギヤ選択、気圧、およびエンジン温度等）との関係を含んでもよい。所定の基準によって、ニューラルネットワーク計算モデルを評価して、トレーニングが完了しているかどうかを決定することが可能である。基準は、反復トレーニングの所望の範囲の精度、時間、および／または数等を含み得る。
【００２９】
ニューラルネットワークがトレーニングされた（すなわち、計算モデルが、最初に、所定の基準に基づいて確立された）後に、プロセッサ２０２は計算モデルを統計的に検証することが可能である（ステップ４１０）。統計的検証は、ニューラルネットワーク計算モデルの出力と実際の出力とを比較して計算モデルの精度を決定するための分析工程を指し得る。検証工程で用いるために、データ記録の部分を保存することが可能である。代わりに、プロセッサ２０２は、検証工程で用いるためのシミュレーションまたは試験データを生成してもよい。
【００３０】
トレーニングされて検証されると、入力パラメータの値が与えられたときに、計算モデルを用いて、出力パラメータの値を決定することが可能である。例えば、プロセッサ２０２は、計算モデルを用いて、アクセルペダル指標、ギヤ選択、気圧、およびエンジン温度等の入力値に基づき絞り弁の設定およびブート制御を決定してもよい。次に、出力パラメータの値を用いて、エンジン制御システム１２０またはエンジン１１０のハードウェア装置を制御することが可能である。さらに、プロセッサ２０２は、入力パラメータと出力パラメータの所望の分布との関係に基づいて入力パラメータの所望の分布を決定することによって、モデルを最適化することが可能である（ステップ４１２）。
【００３１】
プロセッサ２０２は、特定用途に基づいて、入力パラメータの所望の分布と出力パラメータの所望の分布との関係を分析し得る。例えば、特定用途が、より高い燃料効率を必要とする場合、プロセッサ２０２は、狭い範囲の絞り弁の設定を用い、また広い範囲のブースト制御を用いてもよい。次に、プロセッサ２０２は、計算モデルのシミュレーションを行って、個別の入力パラメータ（例えば、アクセルペダル指標、ギヤ選択、気圧、またはエンジン温度等）に関する所望の統計分布を求めることが可能である。すなわち、プロセッサ２０２は、出力パラメータの正常範囲に対応する個別の入力パラメータの分布（例えば、平均、標準変化等）を別々に決定してもよい。次に、プロセッサ２０２は、すべての個別の入力パラメータに関する所望の分布を分析して、その分布を、入力パラメータに関する決定された所望の分布および特性に組み合わせることが可能である。
【００３２】
代わりに、プロセッサ２０２は、入力パラメータの所望の分布を同時に特定して、所望の結果を得る可能性を最大化してもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２は、ゼータ統計に基づいて入力パラメータの所望の分布を同時に決定し得る。ゼータ統計は、入力パラメータとそれらの価値範囲と所望の結果との関係を示すことが可能である。ゼータ統計は、
【００３３】
【数１】
2008536221.tif 000003
【００３４】
として表すことが可能であり、ここで、
【００３５】
【数２】
2008536221.tif 000004
【００３６】
はｉ番目の入力の平均値または期待値を表し、
【００３７】
【数３】
2008536221.tif 000005
【００３８】
はｊ番目の結果の平均値または期待値を表し、σｉはｉ番目の入力の標準偏差を表し、σｊはｊ番目の結果の標準偏差を表し、また｜Ｓｉｊ｜はｉ番目の入力に対するｊ番目の結果の部分導関数または部分感度を表す。
【００３９】
ニューラルネットワーク計算モデル（すなわち制御モデル）のゼータ統計が最大化または最適化されるように、プロセッサ２０２は入力パラメータの所望の分布を特定し得る。ゼータ統計を最大化する目的では、プロセッサ２０２によって、適切な種類の遺伝的アルゴリズムを用いて、入力パラメータの所望の分布を検索することが可能である。プロセッサ２０２は、所定の検索範囲を有する候補の組の入力パラメータを選択しまた制御モデルのシミュレーションを行って、入力パラメータと出力パラメータとニューラルネットワーク計算モデルとに基づきゼータ統計パラメータを計算することが可能である。プロセッサ２０２は、候補の組の入力パラメータを分析することによって
【００４０】
【数４】
2008536221.tif 000006
【００４１】
とσｉを得ることが可能であり、またシミュレーションの結果を分析することによって
【００４２】
【数５】
2008536221.tif 000007
【００４３】
とσｊを得ることが可能である。さらに、プロセッサ２０２は、トレーニングされたニューラルネットワークから、ｊ番目の結果に対するｉ番目の入力の影響の指標として｜Ｓｉｊ｜を得ることが可能である。
【００４４】
遺伝的アルゴリズムが収束した（すなわち、遺伝的アルゴリズムが、候補の組の入力パラメータに対応する制御モデルの最大化または最適化されたゼータ統計を求めた）場合、プロセッサ２０２は候補の組の入力パラメータを選択し得る。遺伝的アルゴリズムが収束しなかった場合、さらなる検索のために、遺伝的アルゴリズムによって、異なる候補の組の入力パラメータを生成することが可能である。この検索工程は、遺伝的アルゴリズムが収束して、入力パラメータの所望の組が特定されるまで継続し得る。プロセッサ２０２は、所望の入力パラメータセットに基づいて入力パラメータの所望の分布（例えば平均偏差および標準偏差）をさらに決定することが可能である。
【００４５】
制御モデル３００が最適化された後に（ステップ４１２）、プロセッサ２０２は入力パラメータを再較正し得る（ステップ４１４）。例えば、入力パラメータ３０６、すなわち気圧に関する所望の分布が大きかった（すなわち広い範囲にあった）場合、プロセッサ２０２は、制限なしに入力パラメータ３０６の種々の値を許容し得る。他方、入力パラメータ３０６に関する所望の分布が小さかった（すなわち狭い範囲にあった）場合、プロセッサ２０２は、通常の出力パラメータを生成し得るように入力パラメータの値を制限および／または調整する。このような最適化工程は、異なる要求を採用するように、プロセッサ２０２によってリアルタイムで行うことが可能である。例えば、より高い出力が他の用途で必要となった場合、プロセッサ２０２は、より高い出力に関する所望の分布に従ってモデルを最適化し得る。
【００４６】
動作時に、生成されて最適化された計算モデルを用いることが可能である。Ｉ／Ｏ装置２０８を介して、導出された絞り弁の設定およびブースト制御の指標を提供して、エンジン１１０の関連付けられたハードウェア装置および／またはサブシステムを制御することが可能である。選択的に、制御モデルは、図５に示されているように、制御モデル３００と組み合わせて用いられる第２の制御モデルを含み得る。
【００４７】
図５に示されているように、エンジン制御システム１２０は、制御モデル３００と第２の制御モデル５００と論理回路５０２とを含むことが可能である。制御モデル５００は任意のタイプの制御モデルであり得る。いくつかの実施形態では、制御モデル５００は、制御モデル３００と同一のタイプの制御モデルであってもよい。制御モデル５００には、制御モデル３００と同一の入力パラメータを設けることも可能である。制御モデル５００は、入力パラメータに基づき、同一の出力パラメータを独立して設けることも可能である。さらに、制御モデル３００と同様の生成工程および最適化工程を用いて、制御モデル５００を生成して最適化することが可能である。例えば、制御モデル５００を冗長性モデルとして用いてもよい。冗長性モデルとして用いられた場合、制御モデル３００が故障したときに、制御モデル５００を用いることが可能である。
【００４８】
代わりに、制御モデル５００を基準モデルとして用いてもよい。基準モデルとして用いられた場合、入力パラメータ（例えば、アクセルペダル指標、ギヤ選択、気圧、およびエンジン温度等）の基準分布に従って、制御モデル５００を生成して最適化することが可能である。制御モデル５００は、制御モデル３００とは独立して、出力パラメータ（例えば、絞り弁の設定、ブースト制御指標等）を同時に生成し得る。プロセッサ２０２は、論理回路５０２を用いて、制御モデル３００からの出力パラメータと制御モデル５００からの出力パラメータとを比較することが可能である。論理回路５０２は、制御モデル３００からの出力パラメータと制御モデル５００からの出力パラメータとの差を決定するように構成された任意のタイプの適切なコンピュータハードウェアコンポーネントまたはソフトウェアプログラムを含み得る。差が所定のしきい値を超えた場合、プロセッサ２０２は、制御モデル３００が特定の組の入力パラメータに応答しなかったことを決定することが可能である。プロセッサ２０２は、先の出力パラメータ値を用いた動作を継続しまた範囲外の出力パラメータを消去するか、または制御モデル５００からの出力パラメータを用いるかを選択し得る。制御モデル３００が範囲外の出力パラメータを生成した回数が、所定の制限を超えた場合、プロセッサ２０２は、制御モデル３００が故障したことを決定することが可能であり、また故障した制御モデル３００を置換するために、新たな制御モデルを生成して最適化することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
開示されるシステムおよび方法は、効率的で最適な解決方法をエンジン制御システムおよび他の作業機械制御システムのような広範囲の制御システムに提供し得る。計算モデルの生成中に、複雑な相互関係を分析して、モデルに対する入力パラメータの所望の分布を特定することによってモデルを最適化し、所望の出力を得ることが可能である。開示されるシステムおよび方法を用いることによって、制御システムの精度および効率を著しく向上させ得る。
【００５０】
開示されるシステムおよび方法はまた、同様に生成されて最適化された２つ以上の計算モデルを用いることによって、高い信頼性を提供することが可能である。モデルの出力をリアルタイムで分析して、モデルの状態、および／または所望の出力を決定し得る。
【００５１】
開示される模範的なシステムの他の実施形態、特徴、形態、および原理は、当業者に明らかであり、また種々の環境およびシステムで実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】開示されるいくつかの実施形態を組み込み得る模範的なシステムの概略図である。
【図２】エンジン制御システムの機能ブロック図である。
【図３】開示されるいくつかの実施形態を組み込んでいるエンジン制御モデルのブロック図である。
【図４】開示される実施形態による模範的なモデル生成工程およびモデル最適化工程の図面である。
【図５】開示されるいくつかの他の実施形態を組み込んでいるエンジン制御システムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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