本发明专利技术涉及使用等效时间采样的状态估计、诊断以及控制。一种用于使用等效时间采样改进传感器数据的有效采样率，并且使用改进的分辨率数据进行诊断与控制的方法与系统。提供来自现有传感器的数据采样，其中，现有传感器的采样率不足以准确表征正被测量的参数。使用等效时间采样重新构建高分辨率数据集。在系统模型中使用高分辨率输入数据集来模拟正被测量的系统的性能。将来自系统模型的结果，以及来自等效时间采样的高分辨率输出数据集提供至估计器，其提供对被测量量的准确估计以及未被测量量的准确估计。来自估计器的输出用于正被测量的系统的缺陷诊断与控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及数据采样技术，尤其涉及使用等效时间采样改进传感器数据的有效采样率，以及将改进的分辨率数据用于缺陷诊断与控制目的。
技术介绍
汽车与其他复杂系统广泛使用利用各种传感器的数据采集。随后，传感器数据用于经典的反馈控制、缺陷诊断、监督控制、以及其他目的。通常遇到的问题是，传感器数据不能以准确表征正被测量的参数的足够高的采样率被提供。例如，如果在汽车内燃机中正在测量气缸压力，那么在每个发动机冲程期间，为了描绘在压缩、燃烧、膨胀以及排放过程中的压力的快速变化而需要很多数据点。然而，对于能够以高速运转的发动机，以足够高采样率获得压力传感器数据是不可能或不实际的。这可能是由于传感器本身的限制，或模数转 换器、电路、其他元件或其组合的限制。对高采样率数据需求的一个解决方案就是增加所有数据采集传感器与系统的采样率。然而，在车辆以及其他复杂系统中使用的大量传感器的情况下，这可以是非常昂贵的解决方案。优选使用现有的低采样率传感器，但巧妙地处理数据，以使得其满足高采样率诊断与控制应用的需求。这种技术将能够发挥诊断与控制应用的益处，不需要增加花费与高采样率传感器与电路的复杂性。
技术实现思路
根据本专利技术的教导，公开了一种方法与系统，使用等效时间采样改进传感器数据的有效采样率，以及将改进的分辨率数据用于诊断与控制。提供来自现有传感器的数据采样，其中，现有传感器的采样率较低，并且不足以准确表征正被测量的参数。利用使用通过现有低采样率获得的传感器数据的等效时间采样构建高分辨率数据集。在系统模型中使用这些构建的高分辨率输入数据集，以模拟正被测量的系统的性能。向估计器提供系统模型的结果以及等效时间采样的高分辨率输出数据集，其提供准确的对被测量量的估计以及对未被测量量的估计。估计器的输出用于正被测量系统的缺陷诊断以及控制。本专利技术还提供了如下方案 方案I. 一种硬件系统的状态估计、诊断以及控制方法，所述方法包括 从所述硬件系统获取低采样率数据； 将等效时间采样(ETS)应用于低采样率数据，以构建高采样率数据； 在系统模型中使用高采样率数据，以模拟所述硬件系统的性能； 使用应用于从所述系统模型的输出的数值估计器表征所述硬件系统的性能；以及 使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作。方案2.根据方案I所述的方法，其中，使用数值估计器表征所述硬件系统的性能还包括在所述数值估计器中使用所述高采样率数据。方案3.根据方案2所述的方法，其中，使用数值估计器表征所述硬件系统的性能包括将所述高采样率数据与从所述系统模型的输出相比较。方案4.根据方案I所述的方法，其中，使用数值估计器表征所述硬件系统的性能包括使用卡尔曼滤波或扩展的卡尔曼滤波。方案5.根据方案I所述的方法，其中，使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作包括所述硬件系统的缺陷检测与诊断。方案6.根据方案I所述的方法，其中，使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作包括所述硬件系统的监督控制。方案7.根据方案I所述的方法，其中，所述硬件系统为汽车中的发动机。方案8.根据方案7所述的方法，其中，所述系统模型包括所述发动机中的进气、燃油输送、燃烧以及排气的模拟。 方案9. 一种硬件系统的状态估计、诊断以及控制方法，所述方法包括 从所述硬件系统获取低采样率数据； 将等效时间采样(ETS)应用于低采样率数据，以构建高采样率数据； 使用应用于所述高采样率数据的数值估计器表征所述硬件系统的性能；以及 使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作。方案10.根据方案9所述的方法，其中，使用数值估计器表征所述硬件系统的性能包括使用卡尔曼滤波或扩展的卡尔曼滤波。方案11.根据方案9所述的方法，其中，使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作包括所述硬件系统的缺陷检测与诊断。方案12.根据方案9所述的方法，其中，使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作包括所述硬件系统的监督控制。方案13.根据方案9所述的方法，其中，所述硬件系统为汽车中的发动机。方案14.根据方案13所述的方法，其中，表征所述硬件系统的性能包括基于高采样率气缸压力数据表征所述发动机中的进气、燃油输送、燃烧以及排气。方案15. —种用于机器的状态估计、诊断以及控制系统，所述系统包括 一个或多个用于从处于运转的所述机器获取低采样率数据的传感器； 用于使用来自所述传感器的所述低采样率数据构建高采样率数据的等效时间采样(ETS)模块； 用于使用所述高采样率数据作为输入模拟所述机器的性能的系统模型； 用于使用所述系统模型的输出与所述高采样率数据表征所述机器的性能的估计器模块；以及 用于基于所述估计器模块的输出实现所述机器的监控与配置操作的应用模块。方案16.根据方案15所述的系统，其中，所述估计器模块使用卡尔曼滤波或扩展的卡尔曼滤波。方案17.根据方案15所述的系统，其中，所述应用模块包括所述机器的缺陷检测与诊断。方案18.根据方案15所述的系统，其中，所述应用模块包括所述机器的监督控制。方案19.根据方案15所述的系统，其中，所述机器为汽车中的发动机。方案20.根据方案19所述的系统，其中，所述系统模型模拟所述发动机中的进气、燃油输送、燃烧以及排气。结合附图，本专利技术额外的特征将从以下说明与所附权利要求中变得易于理解。附图说明 出等效时间采样如何工作，以有效增加数据采样分辨率的示例； 图2为系统方框图，该系统使用等效时间采样以及系统模型，从而改进发动机的控制与缺陷诊断；以及 图3为使用等效时间采样与系统模型，以改进硬件系统的控制与缺陷诊断功能的方法的流程图。具体实施例方式涉及使用等效时间采样的状态估计、诊断以及控制的本专利技术的实施例的以下说明在本质上仅是示例性的，并且决不旨在限制本专利技术，其应用或使用。例如，描述了涉及汽车发动机的实施例；然而，公开的方法同样可应用于其他汽车系统，以及非汽车系统，其中，诊断与控制功能可以从比可用传感器可提供的数据采样率更高的数据采样率中获益。等效时间采样(ETS)为一种技术，在其中，可以实质上提高数据采样分辨率。ETS通过在多个波周期上累积采样构建输入信号的更高分辨率图片而工作。因为ETS采样许多周期上的波形，所以其可仅用于测量重复信号。ETS不能用于单发信号或非重复信号。ETS通常用于数字存储示波器，以提供高分辨率波形图像。例如，考虑发动机以每分钟3000转运转。该发动机速度等于每秒50转，或每秒25次完整吸气/做功循环。为了准确测量发动机中的现象，例如气缸压力，可能必须有大约100个数据点用于每个循环。但提供可以每秒采样2500次的压力传感器以及相关的电路是不可能、不现实或不经济的。ETS可以用于这种情况中，以使用可获得的低采样率传感器数据构建高分辨率数据追踪。图I为ETS如何工作，以有效提供比由数据传感器可获得的数据采样率更高的数据采样率的示例。曲线图10包括表示作为时间函数的某些参数值的曲线20。曲线20包含数据点22、24、26与28。其他数据点也在曲线20上示出。曲线20上的数据点是在给定的数据传感器限制的情况下以尽可能高的分辨率获得的，但该分辨率不足以俘获本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硬件系统的状态估计、诊断以及控制方法，所述方法包括：从所述硬件系统获取低采样率数据；将等效时间采样（ETS）应用于低采样率数据，以构建高采样率数据；在系统模型中使用高采样率数据，以模拟所述硬件系统的性能；使用应用于从所述系统模型的输出的数值估计器表征所述硬件系统的性能；以及使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作。
【技术特征摘要】
2011.05.10 US 13/104,6291.一种硬件系统的状态估计、诊断以及控制方法，所述方法包括 从所述硬件系统获取低采样率数据； 将等效时间采样(ETS)应用于低采样率数据，以构建高采样率数据； 在系统模型中使用高采样率数据，以模拟所述硬件系统的性能； 使用应用于从所述系统模型的输出的数值估计器表征所述硬件系统的性能；以及 使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作。2.根据权利要求I所述的方法，其中，使用数值估计器表征所述硬件系统的性能还包括在所述数值估计器中使用所述高采样率数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用数值估计器表征所述硬件系统的性能包括将所述高采样率数据与从所述系统模型的输出相比较。4.根据权利要求I所述的方法，其中，使用数值估计器表征所述硬件系统的性能包括使用卡尔曼滤波或扩展的卡尔曼滤波。5.根据权利要求I所述的方法，其中，使用从所述数值估计器的输出，用于所述硬件系统的监控与配置操作包括所述硬件系统的缺陷检测与诊断。6.根据权利要求I所述的方法，其中，使用从...
【专利技术属性】
技术研发人员：S德，PA卡拉帕，P班迪奥帕迪亚伊，S穆霍帕迪亚伊，S森古普塔，AK德布，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，克勒格布尔印度理工学院，
类型：发明
国别省市：
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