JPH1182137A - Parameter estimating device - Google Patents
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- JPH1182137A JPH1182137A JP10027300A JP2730098A JPH1182137A JP H1182137 A JPH1182137 A JP H1182137A JP 10027300 A JP10027300 A JP 10027300A JP 2730098 A JP2730098 A JP 2730098A JP H1182137 A JPH1182137 A JP H1182137A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D41/1405—Neural network control
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ニューラルネット
ワークを用いたパラメータ推定装置に関し、特に、入力
パラメータの範囲に対応した学習が可能なパラメータ推
定装置に関する。The present invention relates to a parameter estimating apparatus using a neural network, and more particularly to a parameter estimating apparatus capable of learning corresponding to a range of input parameters.
【0002】[0002]
【従来の技術】ニューラルネットワークを用いると物理
系や化学系において入力と出力の因果関係を理論的に導
き出すことが困難な場合であっても、学習機能に基づい
て入力の値から出力の値を推定するようにすることが可
能である。このことを利用してニューラルネットワーク
を複雑な制御系を制御する制御装置、特に、非線形性の
強い制御対象を制御する制御装置に応用することが近年
行われつつある。例えば、このようなニューラルネット
ワークを用いた制御装置として自動車の内燃エンジンの
空燃比制御装置が挙げられる。2. Description of the Related Art Even when it is difficult to theoretically derive a causal relationship between an input and an output in a physical or chemical system using a neural network, an output value is converted from an input value based on a learning function. It is possible to make an estimate. Utilizing this fact, neural networks are being applied to control devices for controlling complicated control systems, in particular, control devices for controlling highly nonlinear controlled objects. For example, as a control device using such a neural network, there is an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine of an automobile.
【0003】自動車より排出される排気ガス中に含まれ
る有毒ガスであるNOx、CO、HCは触媒を用いて低
減させるという方法が採られ、例えば代表的な触媒とし
て三元触媒が使用される。このような触媒がこれらの有
害ガスをより最も効果的に浄化するためには空燃比を触
媒が効果的に働くことのできる一定値に保つ必要があ
り、このために空燃比を自動車の運転状態にかかわらず
一定に保つ空燃比制御が必要となる。[0003] A method of reducing NOx, CO, and HC, which are toxic gases contained in exhaust gas emitted from automobiles, using a catalyst is employed. For example, a three-way catalyst is used as a typical catalyst. In order for such catalysts to purify these harmful gases more effectively, it is necessary to maintain the air-fuel ratio at a constant value at which the catalyst can work effectively. It is necessary to control the air-fuel ratio to keep constant regardless of the air-fuel ratio.
【0004】このような空燃比制御では通常スロットル
開度等の変化に応じて、燃料噴射量の増量補正、減量補
正等を行うフィードフォワード制御が行われ、さらにフ
ィードバック制御も併用されている。これらの制御は、
アイドル時や定速走行時などの定常運転域ではよい結果
を得ることができる。しかし、加減速時などの過渡状態
においては、空燃比センサの応答の遅れや気筒内に実際
に流入する燃料量等が運転状態や外部環境により変化し
ていく等の解析困難な要因により、空燃比を単純なフィ
ードフォワード制御やフィードバック制御のみで一定値
に保つのは現実には非常に困難である。In such air-fuel ratio control, feedforward control for increasing or decreasing the fuel injection amount is normally performed in accordance with a change in the throttle opening and the like, and feedback control is also used. These controls are
Good results can be obtained in a steady operation range such as when idling or running at a constant speed. However, in a transient state such as acceleration or deceleration, the air-fuel ratio sensor delays or the amount of fuel actually flowing into the cylinder changes due to the operating state or the external environment. It is actually very difficult to keep the fuel ratio at a constant value only by simple feedforward control or feedback control.
【0005】そこで、空燃比制御の精度を向上させるた
めに、例えば特開平8−74636号公報に、上記燃料
付着等の非線形要素をニューラルネットワークにより学
習させ、このニューラルネットワークを用いて燃料噴射
量の補正量を過渡時の応答性能の向上を図るように制御
する制御装置が提案されている。従来のニューラルネッ
トワークを用いた空燃比制御装置の一例を図22に示
す。この空燃比制御装置は、状態検出部210によりエ
ンジンEの状態を表す複数の物理量、ここではエンジン
の回転数(Ne)、吸入空気圧(Pb)、スロットル開
度(THL)、燃料噴射量(Gf)、吸入空気温(T
a)、冷却水温(Tw)、空燃比(A/F)を検出し、
ニューロ演算部220により、この状態検出部210で
検出した複数のパラメータを入力とし、空燃比センサで
は過渡時等においては追従できない真の空燃比(A/F
r)挙動をニューラルネットワークにより推定する。そ
して、燃料噴射量算出部230により、この推定された
空燃比(A/F)の値と目標空燃比(A/Fref)との
偏差を小さくするようにフィードバック制御により目的
の空燃比を実現する燃料噴射量(Gb)を算出する。こ
のように、通常のセンサでは得ることのできない過渡状
態等における空燃比(A/F)の値を得ることにより適
正な空燃比の制御が可能となる。In order to improve the accuracy of the air-fuel ratio control, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-74636 teaches a non-linear element such as the above-mentioned fuel adhesion by a neural network. There has been proposed a control device that controls the amount of correction so as to improve the response performance during a transition. FIG. 22 shows an example of an air-fuel ratio control device using a conventional neural network. In this air-fuel ratio control device, a plurality of physical quantities representing the state of the engine E, in this case, the engine speed (Ne), the intake air pressure (Pb), the throttle opening (THL), the fuel injection amount (Gf) ), Intake air temperature (T
a), the cooling water temperature (Tw) and the air-fuel ratio (A / F) are detected,
A plurality of parameters detected by the state detection unit 210 are input by the neuro operation unit 220, and the true air-fuel ratio (A / F) which cannot be followed by the air-fuel ratio sensor in a transient state or the like.
r) The behavior is estimated by a neural network. Then, the target air-fuel ratio is realized by the fuel injection amount calculation unit 230 by feedback control so as to reduce the deviation between the estimated value of the air-fuel ratio (A / F) and the target air-fuel ratio (A / Fref). The fuel injection amount (Gb) is calculated. As described above, by obtaining the value of the air-fuel ratio (A / F) in a transient state or the like that cannot be obtained by a normal sensor, it is possible to control the air-fuel ratio appropriately.
【0006】このような制御を可能とする、上記ニュー
ロ演算部220に用いられるニューラルネットワークの
構成を図23に示す。このニューラルネットワークは3
層により構成される。第1層へは入力パラメータとして
エンジン回転数(Ne)、吸入空気圧(Pb)、スロッ
トル開度(THL)、燃料噴射量(Gf)、吸入空気温
(Ta)、冷却水温(Tw)、検出空燃比(A/Fk)
が入力される。この検出空燃比(A/Fk)は制御周期
において空燃比センサが検出した最新の空燃比である。
もっとも、この空燃比(A/Fk)はセンサ遅れにより
真の空燃比(A/Fr)の値を示していない。入力され
た各パラメータはそれぞれのウエイト値を乗算されて第
2層の各ニューロンで総和されたのち閾値が加算され、
トランスファー関数により変換される。第2層で変換さ
れた値は、さらにそれぞれウエイト値を乗算されて第3
層のニューロンで総和される。そして、第3層のニュー
ロンでこの総和された値に別の閾値を加算したものを別
のトランスファー関数により変換して推定空燃比(A/
FNN)の値が算出される。FIG. 23 shows a configuration of a neural network used in the above-described neuro-calculating section 220 to enable such control. This neural network is 3
It is composed of layers. For the first layer, input parameters such as engine speed (Ne), intake air pressure (Pb), throttle opening (THL), fuel injection amount (Gf), intake air temperature (Ta), cooling water temperature (Tw), and detection air are input to the first layer. Fuel ratio (A / Fk)
Is entered. This detected air-fuel ratio (A / Fk) is the latest air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor in the control cycle.
However, this air-fuel ratio (A / Fk) does not indicate the value of the true air-fuel ratio (A / Fr) due to the sensor delay. Each input parameter is multiplied by its own weight value, summed up by each neuron in the second layer, and then a threshold is added.
It is converted by the transfer function. The values converted in the second layer are further multiplied by respective weight values to obtain a third value.
Summed by neurons in layers. Then, a value obtained by adding another threshold value to the sum of the values in the neurons of the third layer is converted by another transfer function, and the estimated air-fuel ratio (A /
FNN) is calculated.
【0007】このようなニューラルネットワークの学習
課程を図24を用いて説明する。図24はエンジン回転
数(Ne)等を入力パラメータとして、推定空燃比(A
/FNN)を得るニューラルネットワークの学習過程を示
す模式図である。まず、学習データ採取のために自動車
のエンジンEに図22と同じ状態検出部210を設けて
おき、実際に自動車を運転し学習用のデータを採取す
る。採取されたデータは学習用データ生成部aによりセ
ンサの応答遅れ等を調整した学習用データに変換され
る。学習用データには、教師データ用の空燃比(A/F
t)と、これに対応する入力パラメータ用のエンジン回
転数(Ne)等がある。教師データ用の空燃比(A/F
t)は空燃センサにより検出された空燃比(A/Fk)か
ら検出遅れを考慮して得ることができる。なお、各入力
パラメータは時系列的に過去のデータも含めるようにす
ることが望ましいが、ここでは、説明を簡略化するため
に過去のパラメータは入力していない。生成された学習
用データは学習用データ蓄積部bに蓄積される。そし
て、学習実施部cが蓄積された学習用データを用いてニ
ューラルネットワークの学習を行う。即ち、入力パラメ
ータ用のエンジン回転数(Ne)等をニューラルネット
ワークに入力して、出力として推定された空燃比(A/
FNN)と教師用の空燃比(A/Ft)の偏差eを検出
し、この偏差eをある許容値以内、例えば空燃比換算で
平均0.1以下となるようにバックプロパゲーション法
によりニューラルネットワークの構成、つまり、ウエイ
ト値やトランスファー関数等を変えていく。A learning process of such a neural network will be described with reference to FIG. FIG. 24 shows the estimated air-fuel ratio (A) using the engine speed (Ne) and the like as input parameters.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a learning process of a neural network for obtaining (/ FNN). First, the same state detection unit 210 as that shown in FIG. 22 is provided in the engine E of the vehicle for learning data collection, and the vehicle is actually driven to collect learning data. The collected data is converted by the learning data generator a into learning data in which the response delay of the sensor is adjusted. The learning data includes an air-fuel ratio (A / F) for teacher data.
t) and the corresponding engine speed (Ne) for the input parameter. Air-fuel ratio for teacher data (A / F
t) can be obtained from the air-fuel ratio (A / Fk) detected by the air-fuel sensor in consideration of the detection delay. It is desirable that each input parameter also include past data in a time series, but here, past parameters are not input in order to simplify the description. The generated learning data is stored in the learning data storage unit b. Then, the learning performing unit c performs learning of the neural network using the accumulated learning data. That is, the engine speed (Ne) and the like for the input parameters are input to the neural network, and the air-fuel ratio (A /
FNN) and a teacher's air-fuel ratio (A / Ft) deviation e is detected, and the deviation e is set within a certain allowable value, for example, an average of 0.1 or less in air-fuel ratio conversion. , That is, the weight value and the transfer function are changed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なニューラルネットワークを用いた制御系では、制御性
能を向上させるためには、ニューラルネットワークの高
精度な学習を行うことが不可欠となる。そこで、上記の
様な学習をさせる際に、学習用のデータを特定の範囲に
固まることなく、また、予め制御対象の動作範囲内の学
習データを揃えて学習を行うことが行われている。しか
し、この学習データで十分であるかどうかは結果からし
か知ることができず、通常は学習をしては評価を行い、
評価結果の悪い領域のデータを採取しては学習データを
作成し直し、再び学習を行うといった開発ルーチンを繰
り返す必要がある。なお、「領域」とは、少なくとも1
部の入力パラメータの範囲の組み合わせから定まる、エ
ンジンの運転状態を表す概念である。In a control system using a neural network as described above, it is indispensable to perform highly accurate learning of the neural network in order to improve control performance. Therefore, when the above-described learning is performed, learning is performed without setting the learning data in a specific range and aligning learning data within an operation range of a control target in advance. However, it is only possible to know from the results whether or not this training data is sufficient.
It is necessary to repeat a development routine such as collecting data in an area with a poor evaluation result, creating learning data again, and performing learning again. The “area” is at least one
5 is a concept representing an operating state of an engine determined from a combination of ranges of input parameters of a unit.
【0009】ところで、評価データにより評価した結
果、一部のデータの誤差が大きい場合、その誤差を小さ
くするためには、通常その誤差の大きい領域の学習デー
タを増加させ再学習する。このとき全体の学習データ分
布のバランスを取るように、即ち各領域毎の学習データ
の個数のバランスを考えながら追加データを選定し再度
学習データを作成しなければならない。しかし、この選
定した追加データを用いて再学習した結果、前回良好な
結果が得られていた領域が、今回の学習により良好な結
果が得られなくなる場合や、全体的に劣化する場合が生
じることがある。このような場合、再度学習データの選
定を行わなければならず、何度もデータ採取を行い学習
し直さなければならないため、良好な結果が得られるま
で多大な時間がかかってしまう。このように、ニューラ
ルネットワークの推定精度を広範な推定領域に渡って向
上させるのは大変困難であり現在試行錯誤を行うことで
しかこれを解決することができない。By the way, as a result of evaluation based on the evaluation data, when an error of some data is large, in order to reduce the error, usually, learning data in a region where the error is large is increased and re-learned. At this time, it is necessary to select additional data and create learning data again so as to balance the entire learning data distribution, that is, considering the balance of the number of learning data in each area. However, as a result of re-learning using the selected additional data, the region where good results were obtained last time may not be able to obtain good results by this learning, or the whole region may be deteriorated There is. In such a case, the learning data must be selected again, and the data must be collected and learned again many times, so that it takes a long time until a good result is obtained. As described above, it is very difficult to improve the estimation accuracy of the neural network over a wide estimation region, and this can only be solved by trial and error at present.
【0010】また、ニューラルネットワークの学習にお
いては全ての起こりうる動作状況を事前に学習・評価す
ることはできない。そのため、通常は起こりうると考え
られる動作範囲内の学習を上述のような試行錯誤により
行い、当該学習範囲内では高精度な制御性能を保証する
ようにしている。しかし、学習範囲外では推定精度が保
証できないため制御性能も保証できず、通常は学習範囲
外の入力があった場合は制御を中止する等のフェールセ
ーフ機能が必要となる。Further, in learning of a neural network, it is not possible to learn and evaluate all possible operating conditions in advance. For this reason, learning in an operation range that is usually considered to be possible is performed by trial and error as described above, and high-precision control performance is guaranteed in the learning range. However, the control performance cannot be guaranteed because the estimation accuracy cannot be guaranteed outside the learning range, and a fail-safe function such as stopping the control when there is an input outside the learning range is usually required.
【0011】例えば、前述したようなニューラルネット
ワークを用いた空燃比制御装置では、予め通常考えられ
る運転モードの範囲の学習データで学習・評価したニュ
ーラルネットワークが使用される。このため、学習範囲
外の走行状態では高精度な制御は保証できず、例えばド
ライバーが山岳路を主に走行する場合、さらには、空燃
比センサ等が劣化した場合などには、良好な空燃比制御
を行うことができなくなる。For example, in an air-fuel ratio control device using a neural network as described above, a neural network that has been learned and evaluated in advance using learning data in a normally conceivable operating mode range is used. For this reason, high-precision control cannot be guaranteed in a driving state outside the learning range. For example, when the driver mainly drives on mountain roads, or when the air-fuel ratio sensor or the like has deteriorated, a good air-fuel ratio Control cannot be performed.
【0012】そこで、本発明ではニューラルネットワー
クを用いたパラメータ推定装置において推定精度の悪い
領域を再学習しても、他の推定精度の良好な領域を劣化
させることなく、悪い領域だけの推定精度を向上させる
ことを可能として、当該パラメータ推定装置の開発の効
率化を図ることを目的とする。Therefore, in the present invention, even if a region having a poor estimation accuracy is re-learned in a parameter estimating apparatus using a neural network, the estimation accuracy of only a bad region can be reduced without deteriorating other regions having a good estimation accuracy. It is an object of the present invention to improve the parameter estimating device and improve the efficiency of the development thereof.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は推定対象パラメータに関連する複数の入力
パラメータ値の入力を受け付け、受け付けた入力パラメ
ータ値からニューラルネットワークにより推定対象パラ
メータ値を推定するパラメータ推定装置において、前記
ニューラルネットワークを、前記複数の入力パラメータ
の一部のパラメータにより表される領域ごとに予め定め
てあるように結合の仕方を変更して学習を行ったものと
し、受け付けた前記複数の入力パラメータ値のうちの前
記一部のパラメータ値から前記領域のいずれに属するか
を判定する領域判定手段と、領域判定手段が判定した領
域に応じて前記ニューラルネットワークの結合の仕方を
学習したときと同じように変更する経路変更手段とを設
けたものである。なお、本願ではパラメータの一部とい
う場合にはパラメータの全部も含むものとする。In order to solve the above problem, the present invention receives an input of a plurality of input parameter values related to a parameter to be estimated, and calculates the parameter value to be estimated by a neural network from the received input parameter values. In the parameter estimating device for estimating, it is assumed that the neural network has learned by changing a coupling method as previously determined for each region represented by some of the plurality of input parameters, and Area determining means for determining which of the areas belongs to the partial parameter values of the plurality of input parameter values, and a method of connecting the neural networks according to the area determined by the area determining means. A route changing means for changing the route in the same manner as when learning is provided. In the present application, when referring to a part of the parameter, the whole parameter is included.
【0014】また、前記ニューラルネットワークを前記
複数の入力パラメータの一部のパラメータにより表され
る領域ごとに結合の経路を変えて学習を行ったものとし
て、前記経路変更手段を領域判定手段が判定した領域に
応じて前記ニューラルネットワークの結合の経路を選択
するようにすることができる。さらに、前記ニューラル
ネットワークを前記複数の入力パラメータの一部のパラ
メータにより表される領域ごとに結合経路の重みを変え
て学習を行ったものとして、前記経路変更手段を領域判
定手段が判定した領域に応じて前記ニューラルネットワ
ークの結合経路の重みを変更するようにすることもでき
る。[0014] Further, assuming that the neural network has been learned by changing the connection path for each area represented by some of the plurality of input parameters, the area determination means has determined the path change means. The connection route of the neural network can be selected according to the area. Further, assuming that the neural network has learned by changing the weight of the connection path for each of the areas represented by some of the plurality of input parameters, the path change means is set to the area determined by the area determination means. The weight of the connection path of the neural network may be changed accordingly.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 (実施の形態1)図1に本願発明に係るパラメータ推定
装置を用いた空燃比制御装置の概略を示す模式図を示
す。この空燃比制御装置の概略の動作を、以下に簡単に
説明すると、まず、スロットル開度センサl、吸入空気
圧センサm、吸入空気温センサn、水温センサo、クラ
ンク角センサpおよび空燃比センサqの出力がコントロ
ールユニットCに入力される。そして、この入力に基づ
きコントロールユニットCは実際の空燃比(A/Fr)
を目標空燃比(A/Fref)に保つような燃料噴射量
(Gf)を算出してインジェクタIへ出力する。それか
らインジェクタIは算出された燃料噴射量(Gf)だけ
エンジン内に燃料を噴射する。このような動作により空
燃比を目標空燃比(A/Fref)に保つことが可能とな
る。なお、空燃比センサqの出力は冷間時には使用され
ない。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an air-fuel ratio control device using a parameter estimating device according to the present invention. The operation of the air-fuel ratio control device will be briefly described below. First, a throttle opening sensor l, an intake air pressure sensor m, an intake air temperature sensor n, a water temperature sensor o, a crank angle sensor p, and an air-fuel ratio sensor q Is input to the control unit C. Then, based on this input, the control unit C determines the actual air-fuel ratio (A / Fr).
Is calculated to maintain the target air-fuel ratio (A / Fref), and the calculated fuel injection amount (Gf) is output to the injector I. Then, the injector I injects fuel into the engine by the calculated fuel injection amount (Gf). Such an operation makes it possible to maintain the air-fuel ratio at the target air-fuel ratio (A / Fref). Note that the output of the air-fuel ratio sensor q is not used during a cold period.
【0016】コントロールユニットCのハードウエア構
成図を図2に示す。図2に示すようにコントロールユニ
ットCは、演算処理を行うCPU101、制御プログラ
ム、各種マップ、ニューラルネットワークのウエイト
値、閾値、トランスファ関数等を格納したROM10
2、演算処理時の数値記憶等に用いるRAM103、セ
ンサ入力をデジタル値に変換するA/D変換部104、
デジタル出力をアナログ出力に変換するD/A変換部1
05により構成される。FIG. 2 shows a hardware configuration diagram of the control unit C. As shown in FIG. 2, the control unit C includes a CPU 101 for performing arithmetic processing, a ROM 10, which stores a control program, various maps, weight values of neural networks, threshold values, transfer functions, and the like.
2. A RAM 103 used for storing numerical values at the time of arithmetic processing, an A / D converter 104 for converting a sensor input into a digital value,
D / A converter 1 for converting digital output to analog output
05.
【0017】上記ハードウエアにより実現されるコント
ロールユニットCを含む空燃比制御装置の機能ブロック
図を図3に示す。この空燃比制御装置は制御対象である
エンジンEの状態を表す物理量を検出する状態検出部
3、コントロールユニットCにより構成され、コントロ
ールユニットCはニューロ演算部1と燃料噴射量算出部
2より構成される。なお、本願発明に係るパラメータ推
定装置は、上記ニューロ演算部1によって構成される。FIG. 3 shows a functional block diagram of an air-fuel ratio control device including a control unit C realized by the above hardware. The air-fuel ratio control device includes a state detection unit 3 for detecting a physical quantity representing a state of an engine E to be controlled and a control unit C. The control unit C includes a neuro-calculation unit 1 and a fuel injection amount calculation unit 2. You. Note that the parameter estimating device according to the present invention is configured by the neuro operation unit 1.
【0018】状態検出部3はエンジンEの状態を表す検
出可能な複数の物理量を検出する部分である。ここでは
物理量として上述したセンサ出力から検知できるエンジ
ン回転数(Ne)、吸入空気圧(Pb)、スロットル開
度(THL)、燃料噴射量(Gf)、吸入空気温(T
a)、冷却水温(Tw)、空燃比(A/Fk)を検出す
るものとし、状態検出部3はこれらの物理量を検出する
上記各種センサやセンサの値を用いて上記パラメータに
対し所定の演算を行うCPU、過去の制御周期における
燃料噴射量等を記憶しているRAM等により構成され
る。なお、上記燃料噴射量(Gf)はRAMに記憶され
る1制御周期前の燃料噴射量である。また、空燃比セン
サが検出する空燃比はセンサの応答の遅れにより本当の
空燃比(A/Fr)を表していない。ここでは、このセ
ンサが検出する空燃比を検出空燃比(A/Fk)と表し
ている。さらに、検出される複数の物理量はこれらに限
られるものではなく、さらに多くの物理量を検出するよ
うにしてもよいのはいうまでもない。The state detecting section 3 is a section for detecting a plurality of detectable physical quantities representing the state of the engine E. Here, the engine speed (Ne), intake air pressure (Pb), throttle opening (THL), fuel injection amount (Gf), intake air temperature (T
a), the cooling water temperature (Tw), and the air-fuel ratio (A / Fk) are detected. The state detection unit 3 performs a predetermined calculation on the parameters using the various sensors for detecting these physical quantities and the values of the sensors. And a RAM that stores the fuel injection amount and the like in the past control cycle. The fuel injection amount (Gf) is the fuel injection amount one control cycle before stored in the RAM. Further, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor does not represent the true air-fuel ratio (A / Fr) due to a delay in the response of the sensor. Here, the air-fuel ratio detected by this sensor is represented as a detected air-fuel ratio (A / Fk). Further, the plurality of physical quantities to be detected are not limited to these, and it goes without saying that more physical quantities may be detected.
【0019】コントロールユニットC中のニューロ演算
部1はニューロ推定部11、領域判定部12、経路変更
部13より構成される。ニューロ推定部11は状態検出
部3より検出された物理量をパラメータとして入力し、
ニューラルネットワークを用いて空燃比(A/FNN)を
推定する。図4に、ニューロ推定部11で用いられるニ
ューラルネットワークの概念図を示す。このニューラル
ネットワークは4層で構成される。第1層へは入力パラ
メータとしてエンジン回転数(Ne)、吸入空気圧(P
b)、スロットル開度(THL)、燃料噴射量(G
f)、吸入空気温(Ta)、冷却水温(Tw)、検出空
燃比(A/Fk)が入力される。なお、空燃比(A/F
k)は冷間時においては空燃比センサが働かないので0
となる。また、各入力パラメータについても過去の制御
周期におけるデータも加えるようにすることが望まし
い。入力された各パラメータにはそれぞれの結合係数に
より示されるウエイト値が乗算されて第2層の各ニュー
ロンで総和される。この総和結果は閾値を加えられトラ
ンスファー関数により変換される。変換された値は、さ
らにそれぞれウエイト値を乗算されて第3層で総和さ
れ、第2層と同様の操作の後に第4層へと出力される。
そして第4層のニューロンで各値が総和されて別の閾値
が加えられ、これを別のトランスファー関数により変換
して推定空燃比(A/FNN)の値を算出する。このニュ
ーラルネットワークの特徴は、入力パラメータによって
異なる経路構成により空燃比を推定する点である。これ
については、後に詳述するこのニューラルネットワーク
の学習方法と関連するので、これとともに説明する。The neuro operation unit 1 in the control unit C comprises a neuro estimation unit 11, an area determination unit 12, and a route change unit 13. The neuro estimation unit 11 inputs the physical quantity detected by the state detection unit 3 as a parameter,
The air-fuel ratio (A / FNN) is estimated using a neural network. FIG. 4 shows a conceptual diagram of a neural network used in the neuro estimation unit 11. This neural network is composed of four layers. To the first layer, as input parameters, the engine speed (Ne) and the intake air pressure (P
b), throttle opening (THL), fuel injection amount (G
f), the intake air temperature (Ta), the cooling water temperature (Tw), and the detected air-fuel ratio (A / Fk) are input. The air-fuel ratio (A / F
k) is 0 because the air-fuel ratio sensor does not work in the cold state.
Becomes It is also desirable to add data in the past control cycle to each input parameter. Each input parameter is multiplied by a weight value indicated by each coupling coefficient and summed up by each neuron in the second layer. This sum result is added with a threshold value and converted by a transfer function. The converted values are further multiplied by the respective weight values, summed up in the third layer, and output to the fourth layer after the same operation as in the second layer.
Then, the values are summed up by the neurons in the fourth layer and another threshold value is added. This value is converted by another transfer function to calculate the value of the estimated air-fuel ratio (A / FNN). The feature of this neural network is that the air-fuel ratio is estimated by a different path configuration depending on the input parameter. This is related to the neural network learning method described later in detail, and will be described together therewith.
【0020】領域判定部12は、ニューロ推定部11に
入力された上記パラメータの一部からエンジンの運転状
態が予め設定した当該一部のパラメータの各範囲により
定まる領域のいずれに属するのかを判定する。ここでは
領域を定めるパラメータとしてエンジン回転数(N
e)、吸入空気圧(Pb)、吸入空気温(Ta)、冷却
水温(Tw)を用いるものとし、この4つのパラメータ
により構成される4次元空間において予め区分けした領
域のいずれに該当するのかを判定する。これらのパラメ
ータの選択は入力パラメータの内、空燃比との関係で非
線形性の傾向が大きいものが選ばれる。The region determining unit 12 determines from a part of the parameters input to the neuro estimating unit 11 to which of the regions determined by the ranges of the predetermined parameters the engine operating state belongs. . Here, the engine speed (N
e), the intake air pressure (Pb), the intake air temperature (Ta), and the cooling water temperature (Tw) are used, and it is determined which of the areas divided in advance in the four-dimensional space constituted by these four parameters. I do. For selection of these parameters, input parameters having a large non-linear tendency in relation to the air-fuel ratio are selected.
【0021】ここでは4次元空間における「領域」を用
いるので、これを図示することができないが、仮にエン
ジン回転数(Ne)と、吸入空気圧(Pb)の2つのパ
ラメータにより領域を分けるものとすれば、例えば、領
域は図5のように分けることができる。図5ではエンジ
ン回転数(Ne)と、吸入空気圧(Pb)の範囲をそれ
ぞれ3つに分けることで、領域を9つに分けている。即
ち、4次元空間における領域は、4次元空間内で各パラ
メータごとに区分けした範囲の交わりに囲まれる各部分
を意味する。なお、パラメータの数により空間の次元は
定まり、パラメータが1つの場合は直線上の範囲となる
が、ここではこれも領域というものとする。Here, since the "region" in the four-dimensional space is used, this cannot be illustrated, but it is assumed that the region is divided by two parameters of the engine speed (Ne) and the intake air pressure (Pb). For example, the regions can be divided as shown in FIG. In FIG. 5, the range of the engine speed (Ne) and the range of the intake air pressure (Pb) are each divided into three, thereby dividing the region into nine. In other words, the region in the four-dimensional space means each part surrounded by the intersection of the range divided for each parameter in the four-dimensional space. The dimension of the space is determined by the number of parameters, and when there is one parameter, the range is a straight line. Here, this range is also referred to as a region.
【0022】経路変更部13は、この領域判定部12が
判定した領域に対応させて予め定めた経路に従って、ニ
ューラルネットワークの経路を変更する。前記領域に対
応させたニューラルネットワークの経路として、例え
ば、前述したように4次元空間で切り分けた領域ごと
に、第1層の各ニューロンから第2層に至る経路を特定
のニューロンへ向かう一本だけとしたり、あるいは、数
本だけとしたりすることができる。また、領域ごとに各
経路の重みを変更するようにしても良い。The route changing unit 13 changes the route of the neural network according to a route predetermined according to the area determined by the area determining unit 12. As a route of the neural network corresponding to the region, for example, for each region divided in the four-dimensional space as described above, only one route from each neuron of the first layer to the second layer is directed to a specific neuron. Or just a few. Further, the weight of each route may be changed for each area.
【0023】図6に経路変更部13の一部を模式的に表
した図を示す。図6(a)はエンジンの回転数(Ne)
を入力とするニューロンについて、経路を1つ選択する
構成を示しており、領域判定結果の出力する領域に応じ
てスイッチX1を切り替えることにより、経路を決定す
る。その他のパラメータ(Pb、THL、・・・)が入力
されるニューロンも同様に、入力される領域に応じた経
路を選択するように構成してある。なお、実際の経路の
切替はROM内に格納されるプログラムの処理によって
行われる。FIG. 6 is a diagram schematically showing a part of the route changing unit 13. FIG. 6A shows the engine speed (Ne).
Is shown, a route is determined by switching the switch X1 according to the region to which the region determination result is output. Similarly, the neuron to which the other parameters (Pb, THL,...) Are input is configured to select a path according to the input area. The actual switching of the path is performed by processing of a program stored in the ROM.
【0024】経路の選択としては、例えば、ある領域に
ついては全てのスイッチが図の一番上の経路を選択し、
別の領域には全てのスイッチが上から2番目のスイッチ
を選択する等、全てのスイッチが第2層の同一のニュー
ロンへ向かう経路を選択させることが考えられる。図7
に全てのスイッチが一番上の経路を選択した場合に得ら
れる経路を示す。図から理解できるように、このような
構成とすると領域ごとに第2層の特定のニューロンに出
力が集中するので、第2層から第3層へ向かう経路の結
合係数を変更するようにすれば、それぞれの領域につい
て再学習させる際に他のニューロンに影響を与えること
を避けることができる。As a route selection, for example, for a certain area, all switches select the top route in the figure,
In another area, it is conceivable that all the switches select the route to the same neuron in the second layer, for example, all the switches select the second switch from the top. FIG.
Shows the path obtained when all switches select the top path. As can be understood from the figure, with such a configuration, the output is concentrated on a specific neuron of the second layer for each region, so that the coupling coefficient of the path from the second layer to the third layer can be changed. In addition, it is possible to avoid affecting other neurons when re-learning each area.
【0025】なお、経路の選択はこれに限られず、ある
領域に対して第2層の一群のニューロンへ向かう経路を
選択するようにでき、各領域に対応する当該一群のニュ
ーロンは互いに共通部分を含むようにしてもよく、完全
に相違するようにするようにしてもよい。図6(b)は
エンジンの回転数(Ne)を入力とするニューロンにつ
いて、各経路の重みを変更する構成を示しており、領域
に対応させて重み付け係数(S1〜S8)を変更し、これ
らの重み付け係数をそれぞれの経路に対して乗算する構
成を示している。The selection of the route is not limited to this, and a route toward a group of neurons in the second layer can be selected for a certain region, and the group of neurons corresponding to each region share a common part with each other. It may be included, or may be completely different. FIG. 6B shows a configuration in which the weight of each path is changed for a neuron that receives the engine speed (Ne) as an input. The weighting coefficients (S1 to S8) are changed in accordance with the area. Is shown to multiply the respective paths by the weighting coefficient of.
【0026】例えば、図7に示すような経路選択では特
定の領域について第2層の一つのニューロンしか用いら
れないが、特定のニューロンをメインとして最も重みを
付けるとともに、他のニューロンにもいくらかの重み付
けを行うことで、他のニューロンも用いるようにするこ
とができる。また、重み付けを変えることで経路の種類
を増やすことが可能であるので領域の種類に対応した柔
軟な経路を構成していくことができる。For example, in the route selection as shown in FIG. 7, only one neuron in the second layer is used for a specific area, but the specific neuron is weighted as the main and some other neurons are weighted. By performing weighting, other neurons can be used. Also, by changing the weighting, the number of types of routes can be increased, so that a flexible route corresponding to the type of region can be configured.
【0027】図8にエンジンの回転数(Ne)を入力と
する第1層のニューロンから第2層のニューロンへの向
かう各経路に対する重み付けの例を示す。なお、図にお
いて他のパラメータが入力されるニューロンにおいても
上の経路から順に同様の重み付けがなされているものと
する。このようにすれば、第1層の全てのニューロンか
ら第2層の一番上のニューロンへ向かう経路に重み付け
値として「0.6」を乗算することによりこの一番上の
ニューロンをメインのニューロンとし、第2層の他のニ
ューロンへの経路には軽い重み付け値を乗算することで
他のニューロンを補助的なニューロンとすることができ
る。そして、パラメータより定まる領域ごとにメインの
ニューロンを変え、また、補助的なニューロンの重みを
変えることで種々の経路を構築していくことができる。FIG. 8 shows an example of weighting for each path from the neurons of the first layer to the neurons of the second layer which receives the engine speed (Ne) as an input. In the figure, it is assumed that the same weight is sequentially applied to neurons to which other parameters are input from the upper path. In this way, the path from all the neurons in the first layer to the top neuron in the second layer is multiplied by “0.6” as a weight value, so that the top neuron is a main neuron. By multiplying the path to the other neuron in the second layer by a light weight value, the other neuron can be made an auxiliary neuron. Then, various paths can be constructed by changing the main neuron for each area determined by the parameters and changing the weight of the auxiliary neuron.
【0028】コントロールユニットC中の燃料噴射量算
出部2は、ニューロ演算部1で推定された空燃比(A/
FNN)と目標空燃比(A/Fref(=14.7))との
偏差Dより燃料噴射量(Gf)を算出する。具体的に
は、空燃比推定値(A/FNN)と目標空燃比との偏差D
からP制御系、PI制御系、PID制御系等として与え
た式によって計算する。例えば、下の式によって計算す
る。但し、Kp、Kd、KiはPIDゲインであり、実験
的に求められる。The fuel injection amount calculation unit 2 in the control unit C calculates the air-fuel ratio (A /
The fuel injection amount (Gf) is calculated from the deviation D between the FNN) and the target air-fuel ratio (A / Fref (= 14.7)). Specifically, the deviation D between the estimated air-fuel ratio (A / FNN) and the target air-fuel ratio
From the P, P, and PID control systems. For example, it is calculated by the following equation. Here, Kp, Kd, and Ki are PID gains, which are experimentally obtained.
【0029】Gf=Kp・D+Kd・ΔD+Ki・ΣD なお、ここでは推定空燃比(A/FNN)と目標空燃比
(A/Fref)との偏差Dから直接、燃料噴射量(G
f)を算出したが、これは、次のようにしてもよい。即
ち、燃料噴射量算出部2へ状態検出部3の検出した各物
理量を入力し、これらの値から実験により得たマップを
用いてフィードフォワード制御により基本となる燃料噴
射量(Gfb)を求める。一方、ニューロ推定部11に
より推定された空燃比(A/FNN)と目標空燃比(A/
Fref)の偏差からこれを小さくするようにPID制御
系等として与えた式により燃料噴射量の補正量(ΔG
f)を算出する。そして、基本燃料噴射量(Gfb)と
補正量(ΔGf)を足し合わせることで燃料噴射量(G
f)を算出する。このようにすると、万一ニューラルネ
ットワークに大きなノイズがのり、ニューラルネットワ
ークの推定値が大きく外れた場合に、異常な燃料噴射が
行われるのを防ぐことができる。Gf = Kp ・ D + Kd ・ ΔD + KiΣΣD Here, the fuel injection amount (G) is directly obtained from the deviation D between the estimated air-fuel ratio (A / FNN) and the target air-fuel ratio (A / Fref).
Although f) was calculated, this may be performed as follows. That is, the respective physical quantities detected by the state detection unit 3 are input to the fuel injection amount calculation unit 2, and a basic fuel injection amount (Gfb) is obtained from these values by feedforward control using a map obtained by experiment. On the other hand, the air-fuel ratio (A / FNN) estimated by the neuro estimation unit 11 and the target air-fuel ratio (A / FNN)
Fref), the fuel injection amount correction amount (ΔG
f) is calculated. Then, by adding the basic fuel injection amount (Gfb) and the correction amount (ΔGf), the fuel injection amount (G
f) is calculated. This can prevent abnormal fuel injection from being performed in the event that a large noise is added to the neural network and the estimated value of the neural network deviates significantly.
【0030】次に、以上のような構成を有するニューロ
推定部11ニューラルネットワークの学習課程について
説明する。図9にエンジン回転数(Ne)、吸入空気圧
(Pb)、スロットル開度(THL)、燃料噴射量(G
f)、吸入空気温(Ta)、冷却水温(Tw)、検出空
燃比(A/Fk)を入力項として、空燃比(A/FNN)
を推定するニューラルネットワークの学習過程を示す模
式図である。Next, a description will be given of a learning process of the neural network 11 having the above configuration. FIG. 9 shows the engine speed (Ne), the intake air pressure (Pb), the throttle opening (THL), and the fuel injection amount (G
f), the intake air temperature (Ta), the cooling water temperature (Tw), and the detected air-fuel ratio (A / Fk) as input items, and the air-fuel ratio (A / FNN)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a learning process of a neural network for estimating.
【0031】まず、学習データ採取のために自動車のエ
ンジンEに図4と同じ状態検出部3を設けている。そし
て、実際に自動車を運転し学習用のデータを採取する。
なお、低温時においては状態検出部の空燃比センサが働
かないので、空燃比センサは最初に暖めておき、エンジ
ン自体が低温状態であっても、空燃比を検出できるよう
にしておく。First, the same state detector 3 as that shown in FIG. 4 is provided in the engine E of the automobile for collecting learning data. Then, the user actually drives the car and collects learning data.
Since the air-fuel ratio sensor of the state detection unit does not operate at a low temperature, the air-fuel ratio sensor is warmed first so that the air-fuel ratio can be detected even when the engine itself is in a low temperature state.
【0032】採取したデータは学習用データ生成部aに
よりセンサの検出遅れに対する位相遅れ補償等を行い、
学習用のエンジン回転数(Ne)、吸入空気圧(Pb)
等を学習用の入力データ、また、これらに対応する空燃
比(A/Ft)を教師データとして、これらを関連付け
て学習用データ蓄積部bへ蓄積していく。但し、冷間時
の検出空燃比(A/Fk)は実際の運転では入力されな
いので入力データからは削除される。The collected data is subjected to phase delay compensation for the detection delay of the sensor by the learning data generator a,
Engine speed for learning (Ne), intake air pressure (Pb)
And the like are stored as input data for learning and the air-fuel ratio (A / Ft) corresponding thereto as teacher data in the learning data storage unit b in association with these. However, since the detected air-fuel ratio (A / Fk) at the time of cold is not inputted in the actual operation, it is deleted from the input data.
【0033】そして、これらの学習用データを用いて学
習実施部cにより、各入力データをニューラルネットワ
ークの入力パラメータとし、出力として推定された空燃
比(A/FNN)と前記教師用データ(A/Ft)の偏差
eを検出し、この偏差eを小さくするようにニューラル
ネットワークの結合係数、即ちニューロンからニューロ
ンへ向かう各経路において積算されるウエイト値を変え
ていく。Using the learning data, the learning execution unit c uses the input data as input parameters of the neural network, and estimates the air-fuel ratio (A / FNN) as the output and the teacher data (A / FNN). The deviation e of Ft) is detected, and the coupling coefficient of the neural network, that is, the weight value integrated in each path from the neuron to the neuron, is changed so as to reduce the deviation e.
【0034】この際、入力データの内のエンジン回転数
(Ne)、吸入空気圧(Pb)、吸入空気温(Ta)、
冷却水温(Tw)の各データは図4に示す空燃比制御装
置のと同じ領域判定部12に入力されて、当該入力デー
タについての領域判定が行われ、この結果に基づいてこ
れも図4に示す空燃比制御装置と同じ経路変更部13に
より、当該入力データに対応してニューラルネットワー
クの経路を変える。即ち、各入力データに対応する領域
に応じてニューラルネットワークの構成が変更されなが
ら学習が行われていく。At this time, the engine speed (Ne), the intake air pressure (Pb), the intake air temperature (Ta),
Each data of the cooling water temperature (Tw) is input to the same region determination unit 12 as that of the air-fuel ratio control device shown in FIG. 4, and the region determination is performed on the input data. The route changing unit 13 that is the same as the air-fuel ratio control device shown changes the route of the neural network according to the input data. That is, learning is performed while the configuration of the neural network is changed according to the area corresponding to each input data.
【0035】偏差eによるニューラルネットワークの結
合係数の変更は、バックプロパゲ−ション法を用い、各
入力パラメータをトランスファ−関数によって変換し、
これに乗算されるウエイト値の値および各処理ユニット
での閾値の値を偏差eに従って所定の手法で変換して行
くことにより行う。また、ここでは、トランスファー関
数として、正接シグモイド関数(f(x)=tanh
(x))が用いられる。なお、ニューラルネットワーク
は各パラメータから求める空燃比値が得られるならば種
々の形式のものが採用できる。In order to change the coupling coefficient of the neural network by the deviation e, each input parameter is converted by a transfer function using a back propagation method.
This is performed by converting the value of the weight value multiplied by this and the value of the threshold value in each processing unit by a predetermined method according to the deviation e. Here, the tangent sigmoid function (f (x) = tanh
(X)) is used. Various types of neural networks can be adopted as long as an air-fuel ratio value obtained from each parameter can be obtained.
【0036】以上のような学習が終了すると、学習に使
用しなかったデータや、さらに自動車を動かして得た新
たなデータから学習用データを生成して、かかる学習用
データから得られる入力パラメータを学習後のニューラ
ルネットワークに入力して、各領域ごとに推定した空燃
比(A/FNN)が、教師用データの空燃比(A/Ft)
と比較して推定精度および汎化性つまり学習データ以外
の入力パラメータに対して良い推定ができている度合い
が良好かどうかを判断する。例えば、推定空燃比(A/
FNN)と教師用データの空燃比(A/Ft)との偏差
が、0.5を越えるデータが20%以上ある領域を推定
精度又は汎化性が悪いと判断する。When the above learning is completed, learning data is generated from data not used for learning or new data obtained by moving the automobile, and input parameters obtained from the learning data are generated. The air-fuel ratio (A / FNN) input to the trained neural network and estimated for each region is the air-fuel ratio (A / Ft) of the teacher data.
Then, it is determined whether the degree of estimation accuracy and generalization, that is, the degree of good estimation with respect to input parameters other than learning data is good. For example, the estimated air-fuel ratio (A /
It is determined that the estimation accuracy or generalization is poor in a region where 20% or more of the data has a deviation between the FNN) and the air-fuel ratio (A / Ft) of the teacher data exceeding 0.5.
【0037】そして、このように推定精度等の悪い領域
が存在する場合は、当該領域に対応させて、経路変更部
13によりニューラルネットワークの経路を設定して、
当該領域の学習用データで再学習を行う。このような学
習をすることで、他の領域に属する入力パラメータを用
いて空燃比を推定する経路についてはほとんど影響を与
えることなく、推定精度や汎化性の悪い領域に属する入
力パラメータを用いて空燃比を推定する経路のみを改善
することができる。When there is an area with poor estimation accuracy or the like, a path of the neural network is set by the path changing unit 13 in correspondence with the area.
Re-learning is performed using the learning data of the area. By performing such learning, the path for estimating the air-fuel ratio using the input parameters belonging to other regions has almost no effect, and the input parameters belonging to the regions having poor estimation accuracy and generalization properties are used. Only the route for estimating the air-fuel ratio can be improved.
【0038】このような学習の結果、上記ニューラルネ
ットワークは経路変更部により変更される各経路ごと
に、原則的に上記パラメータを入力として空燃比(A/
F)を予測推定することができるようになる。なお、以
下の実施の形態に示されるニューラルネットワークの学
習においても製造時には同様の手法が採用される。続い
て、以上の構成を有する空燃比制御装置の動作について
説明する。図10に当該空燃比制御装置の一制御周期に
おける動作を表すフローチャートを示す。As a result of such learning, the above-described neural network receives the air-fuel ratio (A / A
F) can be predicted and estimated. Note that a similar method is employed in manufacturing the neural network described in the following embodiments during manufacturing. Next, the operation of the air-fuel ratio control device having the above configuration will be described. FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation in one control cycle of the air-fuel ratio control device.
【0039】まず、状態検出部3がエンジンEの状態を
表す物理量としてエンジン回転数(Ne)、吸入空気圧
(Pb)、スロットル開度(THL)、燃料噴射量(G
f)、吸入空気温(Ta)、冷却水温(Tw)、空燃比
(A/F)を検出する(S101)。次に、領域判定部
12が検出された物理量の内、エンジン回転数(N
e)、吸入空気圧(Pb)、吸入空気温(Ta)、冷却
水温(Tw)の値からエンジンの運転状態がどの領域で
あるかを判定する(S102)。この領域判定結果によ
り、経路変更部13が、ニューロ推定部11のニューラ
ルネットワークの経路の構成を変更する(S103)。First, the state detector 3 determines the physical state of the engine E as physical quantities such as engine speed (Ne), intake air pressure (Pb), throttle opening (THL), and fuel injection amount (G
f), intake air temperature (Ta), cooling water temperature (Tw), and air-fuel ratio (A / F) are detected (S101). Next, among the physical quantities detected by the area determination unit 12, the engine speed (N
e), the region of the engine operating state is determined from the values of the intake air pressure (Pb), the intake air temperature (Ta), and the cooling water temperature (Tw) (S102). Based on this region determination result, the route changing unit 13 changes the configuration of the route of the neural network of the neuro estimation unit 11 (S103).
【0040】そして、この経路の構成を変更されたニュ
ーラルネットワークによりニューロ推定部11が、検出
された複数のパラメータを入力パラメータとして空燃比
(A/FNN)を推定する(S104)。最後に、推定さ
れた空燃比(A/FNN)を用いて燃料噴射量算出部2が
燃料噴射量(Gf)を算出する(S105)。算出され
た燃料噴射量(Gf)はエンジンのインジェクタIへと
出力されて、この量の燃料がエンジンEへと噴射され
る。このような動作により過渡時等においても適切な空
燃比制御が可能となる。Then, the neural estimating unit 11 estimates the air-fuel ratio (A / FNN) using the plurality of detected parameters as input parameters by the neural network having the changed route configuration (S104). Finally, the fuel injection amount calculation unit 2 calculates the fuel injection amount (Gf) using the estimated air-fuel ratio (A / FNN) (S105). The calculated fuel injection amount (Gf) is output to the injector I of the engine, and this amount of fuel is injected into the engine E. With such an operation, appropriate air-fuel ratio control can be performed even during a transition or the like.
【0041】ところで、上記の説明においては領域はパ
ラメータの範囲に応じて明瞭に区分され、この明瞭に区
分された各領域ごとにニューラルネットワークの経路構
成を変えるようにしたが、パラメータの範囲の区分けは
明瞭にするのではなく、境界は曖昧にして、ファジィ推
論規則により領域判定部12は入力パラメータがどの領
域に属するのかを判定し、これに応じてニューラルネッ
トワークの経路を変更するようにすることも考えられ
る。以下、このようなファジィ推論規則を用いた領域判
断および経路変更の方法について説明する。In the above description, the regions are clearly divided according to the range of the parameters, and the route configuration of the neural network is changed for each of the clearly divided regions. Is not clear, but the boundary is ambiguous, and the area determining unit 12 determines to which area the input parameter belongs by the fuzzy inference rule, and changes the route of the neural network accordingly. Is also conceivable. Hereinafter, a method of determining an area and changing a route using such a fuzzy inference rule will be described.
【0042】説明を簡単するために、ここでは領域を定
めるパラメータをエンジン回転数(Ne)と吸入空気圧
(Pb)の二つにして、図11のようにエンジン回転数
(Ne)と吸入空気圧(Pb)をそれぞれ小さい
(S)、中くらい(M)、大きい(B)の3つに分割し
て、大雑把にD1〜D9の境界の曖昧な9つの領域に分け
るものとする。For the sake of simplicity, here, the parameters for determining the region are two, the engine speed (Ne) and the intake air pressure (Pb), and as shown in FIG. 11, the engine speed (Ne) and the intake air pressure ( Pb) is divided into three small (S), medium (M), and large (B), respectively, and roughly divided into nine regions in which the boundaries between D1 to D9 are ambiguous.
【0043】また、ニューロ推定部11のニューラルネ
ットワークの第2層は上記領域ごとに4つのニューロン
を割り当てるような構成にし、経路変更部13は領域ご
とに割り当てられた4つのニューロンへ向かう経路のみ
を選択するものとする。例えば経路変更部13は領域D
5に対しては図12のようにD5に割り当てられた4つの
ニューロンへ向かう経路のみを選択することになる。The second layer of the neural network of the neuro estimating unit 11 has a configuration in which four neurons are assigned to each of the above regions, and the route changing unit 13 only assigns routes to the four neurons assigned to each of the regions. Shall be selected. For example, the route changing unit 13 sets the area D
With respect to 5, only the routes to the four neurons assigned to D5 are selected as shown in FIG.
【0044】上記D1〜D9の各領域は、ファジィ制御ル
ールにより次のように表せる。 if Ne=S and Pb=S then 領域F=D1 if Ne=M and Pb=S then 領域F=D2 if Ne=B and Pb=S then 領域F=D3 if Ne=S and Pb=M then 領域F=D4 ・・・(α) if Ne=M and Pb=M then 領域F=D5 ・・・(β) if Ne=B and Pb=M then 領域F=D6 if Ne=S and Pb=B then 領域F=D7 if Ne=M and Pb=B then 領域F=D8 if Ne=B and Pb=B then 領域F=D9 また、エンジン回転数(Ne)と吸入空気圧(Pb)の
各変数のメンバシップ関数をそれぞれ図13(a)、図
13(b)ような三角型であるものとする。なお、メン
バシップ関数は三角型の他、釣り鐘型や台形型等種々の
ものを採用することができる。The respective areas D1 to D9 can be expressed as follows according to the fuzzy control rules. if Ne = S and Pb = S then area F = D1 if Ne = M and Pb = S then area F = D2 if Ne = B and Pb = S then area F = D3 if Ne = S and Pb = M then area F = D4 ... (α) if Ne = M and Pb = M then area F = D5 ... (β) if Ne = B and Pb = M then area F = D6 if Ne = S and Pb = B then area F = D7 if Ne = M and Pb = B then Region F = D8 if Ne = B and Pb = B then Region F = D9 Membership function of each variable of engine speed (Ne) and intake air pressure (Pb) Are triangular as shown in FIGS. 13A and 13B, respectively. Various membership functions such as a bell shape and a trapezoidal shape can be adopted in addition to the triangular shape.
【0045】今、例えば、エンジン回転数(Ne)の値
が1000rpm、吸入空気圧(Pb)の値が−300mmH
g であるとする。これらの値より領域判定部12は以
下のようなファジィ推論を行う。図13(a)(b)の
メンバシップ関数より、エンジン回転数(Ne)および
吸入空気圧(Pb)のそれぞれの適合度は以下のように
なる。Now, for example, the value of the engine speed (Ne) is 1000 rpm, and the value of the intake air pressure (Pb) is -300 mmH.
g. From these values, the area determination unit 12 makes the following fuzzy inference. Based on the membership functions shown in FIGS. 13A and 13B, the fitness levels of the engine speed (Ne) and the intake air pressure (Pb) are as follows.
【0046】 Ne: S=0.8, M=0.2, B=φ Pb: S=φ, M=1, B=φ これらより、上記ファジィ制御ルールに適合できると考
えられる組み合わせを求めると、上記(α)(β)であ
り、MIN演算により(α)即ち領域F=D4になるこ
との適合度は、S=0.8(Ne)、M=1(Pb)よ
り0.8であり、(β)即ち領域F=D5になることの
適合度は、M=0.2(Ne)、M=1(Pb)より
0.2となる。Ne: S = 0.8, M = 0.2, B = φ Pb: S = φ, M = 1, B = φ From these, a combination considered to be compatible with the above fuzzy control rule is obtained. (Α) and (β), and the degree of conformity of (α), that is, the area F = D4 by the MIN operation is 0.8 from S = 0.8 (Ne) and M = 1 (Pb). Yes, (β), that is, the degree of conformity for the region F = D5 is 0.2 from M = 0.2 (Ne) and M = 1 (Pb).
【0047】これを図示すると図14のハッチング部分
のようになる。なお、図14は領域Fのファジィ変数の
メンバシップ関数である。そして、MAX演算により、
このハッチング部分の重心Gを求め、この点をエンジン
回転数(Ne)の値が1000rpm、吸入空気圧(P
b)の値が−300mmHgにより表される領域とする。こ
のようにして求められた重心Gから経路変更部13は次
のように経路を選択する。即ち、上記重心Gの位置はD
4の領域からややD5の領域側へずれた位置にあるので、
第2層のD4に対応するニューロンとD5に対応するニュ
ーロンとの構成比率をこの重心の位置に対応させて決め
るようにする。具体的には図15に示すように領域Fの
メンバシップ関数の各領域に対応させて、ニューラルネ
ットワークの第2層の対応するニューロンを並べた時
に、重心位置を中心にした一領域に対応する幅の中に入
るニューロンを選択して、これらのニューロンに向かう
経路のみを選択するようにする。This is illustrated as a hatched portion in FIG. FIG. 14 shows the membership function of the fuzzy variable in the area F. And, by the MAX operation,
The center of gravity G of the hatched portion is determined, and this point is determined by setting the engine speed (Ne) to 1000 rpm and the intake air pressure (P
The value of b) is an area represented by -300 mmHg. From the center of gravity G obtained in this way, the route changing unit 13 selects a route as follows. That is, the position of the center of gravity G is D
Since it is located at a position slightly shifted from the area of 4 to the area of D5,
The composition ratio of the neurons corresponding to D4 and D5 in the second layer is determined according to the position of the center of gravity. More specifically, as shown in FIG. 15, when the corresponding neurons in the second layer of the neural network are arranged in correspondence with each region of the membership function of the region F, they correspond to one region centered on the position of the center of gravity. Select neurons that fall within the width so that only routes to these neurons are selected.
【0048】なお、ここでは経路変更部13はファジィ
推論の結果に応じて、選択する経路の割合を変えるよう
にしているが、これは、重心に応じて各経路に対する重
み付けを変更するようにしてもよい。例えば、各領域に
対して第2層の1つのニューロンへ向かう経路のみが選
択されるような構成において、ファジィ推論の結果、ニ
ューロンAへ向かうことになる領域が約80%、ニュー
ロンBへ向かうことになる領域が20%であると判定さ
れたとする。この場合にはニューロンAに向かう各経路
に0.8の重み付け係数を積算し、ニューロンBに向か
う各経路に0.2の重み付け係積算するようにする。こ
のようにすれば、ファジィ推論の結果を重み付けによる
経路構成の変更に反映させることが可能となる。Here, the route changing unit 13 changes the ratio of the selected route according to the result of the fuzzy inference. This is done by changing the weight for each route according to the center of gravity. Is also good. For example, in a configuration in which only a path to one neuron in the second layer is selected for each area, as a result of fuzzy inference, about 80% of the area to be directed to neuron A is directed to neuron B. Is determined to be 20%. In this case, a weighting coefficient of 0.8 is added to each path toward the neuron A, and a weighting factor of 0.2 is added to each path toward the neuron B. In this way, the result of the fuzzy inference can be reflected in the change of the route configuration by weighting.
【0049】(実施の形態2)次に、第2の実施の形態
について説明する。図16に本実施の形態に係る空燃比
制御装置の機能ブロック図を示す。この空燃比制御装置
は実施の形態1に係る空燃比制御装置と異なり、オンラ
イン学習が可能な構成としてある。このため、実施の形
態1に係る空燃比制御装置とニューロ演算部1の構成が
異なっている。(Embodiment 2) Next, a second embodiment will be described. FIG. 16 shows a functional block diagram of the air-fuel ratio control device according to the present embodiment. This air-fuel ratio control device is different from the air-fuel ratio control device according to Embodiment 1 in that it has a configuration that allows online learning. For this reason, the configuration of the neuro calculation unit 1 is different from that of the air-fuel ratio control device according to the first embodiment.
【0050】即ち、ニューロ演算部1には、新たな構成
として基準値取得部14、推定データ記録部15、推定
精度判定部16、汎化性判定部17a、再学習部17
c、学習用データ生成部18a、学習用データ蓄積部1
8b、学習実施部18c、ニューラルネットワーク更新
部20、初期結合係数格納部19a、初期状態復帰部1
9bがさらに付加されている。その他の構成は実施の形
態1に係る空燃比制御装置と同様である。That is, the neuro operation unit 1 includes a reference value acquisition unit 14, an estimation data recording unit 15, an estimation accuracy judgment unit 16, a generalization judgment unit 17a, and a relearning unit 17 as new components.
c, learning data generation unit 18a, learning data storage unit 1
8b, a learning execution unit 18c, a neural network updating unit 20, an initial coupling coefficient storage unit 19a, and an initial state return unit 1
9b is further added. Other configurations are the same as those of the air-fuel ratio control device according to the first embodiment.
【0051】基準値取得部14は、一つの制御周期にお
いてニューロ推定部11で推定した空燃比(A/FNN)
の値に対する、実際の空燃比(A/Fr)を基準値とし
て取得する部分であり、具体的には状態検出部3の空燃
比センサより検出される検出空燃比値(A/Fk)から
センサの応答遅れ時間分経過したものを実際の空燃比
(A/Fr)、即ち、基準値とする。The reference value acquisition unit 14 calculates the air-fuel ratio (A / FNN) estimated by the neuro estimation unit 11 in one control cycle.
Is a part for obtaining the actual air-fuel ratio (A / Fr) as a reference value with respect to the value of the air-fuel ratio (A / Fk) detected by the air-fuel ratio sensor of the state detection unit 3. Of the air-fuel ratio (A / Fr), that is, the reference value.
【0052】推定データ記録部15は、状態検出部3か
ら検出される入力パラメータと、当該入力パラメータか
ら領域判定部12により判定される領域および、当該入
力パラメータに対応する前記基準値を関連付けて記録し
ていく。推定精度判定部16は、 推定した空燃比(A
/FNN)とこれに対応する基準値とを比較して各領域に
おける推定精度の良否を判定する。具体的には、所定の
精度判定期間内における各領域内における前記推定空燃
比(A/FNN)と、前記基準値との差の絶対値の平均が
所定の設定値以下であれば、その領域の推定精度は良い
と判断し、設定値以上で在れば、その領域の推定精度は
悪いと判定する。ここでは精度判定期間は1時間とし、
また、上記設定値を0.8とする。The estimated data recording unit 15 records the input parameters detected by the state detecting unit 3, the area determined by the area determining unit 12 based on the input parameters, and the reference value corresponding to the input parameters. I will do it. The estimation accuracy determination unit 16 calculates the estimated air-fuel ratio (A
/ FNN) and the corresponding reference value are compared to determine whether or not the estimation accuracy in each region is good. Specifically, if the average of the absolute value of the difference between the estimated air-fuel ratio (A / FNN) and the reference value in each region within a predetermined accuracy determination period is equal to or smaller than a predetermined set value, the region Is determined to be good, and if it is equal to or larger than the set value, it is determined that the estimation accuracy of the area is poor. Here, the accuracy judgment period is one hour,
The above set value is set to 0.8.
【0053】但し、推定された空燃比(A/FNN)の個
数が所定量、例えば10個を越えない場合は推定精度の
判断は行わない。このようにするのは推定精度悪化がセ
ンサノイズ等の一時的な原因に起因する場合は新たな学
習を行わせることは妥当ではないので、このような場合
を排除するためである。なお、精度判定期間は時間間隔
で規定してもニューロ推定部11の推定回数で規定して
もよく、さらには、各領域ごとにデータの個数が所定の
個数、例えば50個に達する期間としてもよい。また、
ここでは推定空燃比(A/FNN)と基準値との差の平均
が所定の設定値以下かどうかを判断したが、差の分散の
値が所定の設定値以下かどうかを判断するようにしても
よい。これらのことは、以下の各期間についても同様で
ある。However, if the number of estimated air-fuel ratios (A / FNN) does not exceed a predetermined amount, for example, 10, the judgment of the estimation accuracy is not performed. The reason for this is to eliminate such a case because it is not appropriate to perform new learning when the estimation accuracy deterioration is caused by a temporary cause such as sensor noise. Note that the accuracy determination period may be defined by a time interval or by the number of times of estimation by the neuro estimation unit 11, and may be a period in which the number of data for each region reaches a predetermined number, for example, 50. Good. Also,
Here, it is determined whether the average of the difference between the estimated air-fuel ratio (A / FNN) and the reference value is equal to or smaller than a predetermined set value, but it is determined whether the value of the variance of the difference is equal to or smaller than the predetermined set value. Is also good. The same applies to each of the following periods.
【0054】さらに、推定空燃比(A/FNN)と基準値
との差の平均や分散が所定の設定値以下か否かを判断せ
ずに、制御周期ごとに、各領域について推定空燃比(A
/FNN)と基準値との差の絶対値が所定値(例えば、
0.8)以上となるものをカウントしていき、これが所
定時間(例えば、1時間)の間に、所定個数(例えば、
20個)を越えた領域を推定精度が悪い領域と判断し、
越えなかった領域を推定精度が良い領域と判断するよう
にしてもよい。Further, without judging whether the average or variance of the difference between the estimated air-fuel ratio (A / FNN) and the reference value is equal to or smaller than a predetermined set value, the estimated air-fuel ratio ( A
/ FNN) and the absolute value of the difference between the reference value and a predetermined value (for example,
0.8) or more are counted, and this is counted for a predetermined number (for example, one hour) during a predetermined time (for example, one hour).
20) is determined as a region with poor estimation accuracy,
A region that does not exceed the region may be determined as a region having a good estimation accuracy.
【0055】学習用データ生成部18aは、推定精度判
定部16によって推定精度が悪いと判定された領域につ
いて、当該領域に対応する入力パラメータと前記基準値
とを前記推定データ記録部15から読み出し、これらを
用いてニューロ推定部11のニューラルネットワーク用
の学習用の入力データと教師用のデータを生成する。学
習用データ蓄積部18bは、生成された学習用データを
領域ごとに記録して蓄積する。The learning data generation unit 18a reads, from the estimation data recording unit 15, the input parameters and the reference values corresponding to the region for which the estimation accuracy determination unit 16 has determined that the estimation accuracy is low, Using these, the input data for learning of the neural network of the neuro estimation unit 11 and the data for teachers are generated. The learning data storage unit 18b records and stores the generated learning data for each area.
【0056】学習実施部18cは、所定の蓄積期間の間
に学習用データ蓄積部18bに蓄積された学習用データ
を用いて、各領域ごとに対応する結合の仕方をもつ前記
ニューラルネットワークについてニューロ学習を行い新
たな結合係数を得る。具体的には、学習実施部18cは
ニューロ推定部11のニューラルネットワークを実現す
るためのプログラムを呼び出して、これを用いて領域ご
とに経路変更部13によりニューラルネットワークの経
路を変更しながら、各領域に対応する学習データを用い
て変更した経路におけるニューラルネットワークの構成
をバックプロパゲーション法により変えていき新たな結
合係数を得る。これらの学習用データ生成部18a、学
習用データ蓄積部18b、学習実施部18cにより学習
部18が形成される。The learning execution unit 18c uses the learning data stored in the learning data storage unit 18b during a predetermined storage period to perform neural learning on the neural network having a connection method corresponding to each region. To obtain a new coupling coefficient. Specifically, the learning performing unit 18c calls a program for realizing the neural network of the neuro estimating unit 11, and uses this to change the route of the neural network by the route changing unit 13 for each region. By changing the configuration of the neural network on the path changed using the learning data corresponding to the above by the back propagation method, a new coupling coefficient is obtained. The learning unit 18 is formed by the learning data generation unit 18a, the learning data storage unit 18b, and the learning execution unit 18c.
【0057】ニューラルネットワーク更新部20は、学
習実施部18cにより新たな結合係数が得られると、こ
の新たな結合係数によりニューロ推定部11のニューラ
ルネットワークを更新する。汎化性判定部17aは、更
新されたニューラルネットワークを用いて推定される推
定空燃比値(A/FNN)と基準値とを比較して、前記各
領域ごとに更新されたニューラルネットワークの汎化性
の良否を判定する。汎化性は、主に、前記学習実施部1
8cが行う学習が過学習となりすぎている場合や、学習
結果が収束すべき値でない極小値(ローカルミニマム)
に陥った場合に悪くなるので、このような場合に対処す
べく汎化性判定部17aにより汎化性の良否を判断する
ものである。When a new coupling coefficient is obtained by the learning performing unit 18c, the neural network updating unit 20 updates the neural network of the neuro estimation unit 11 with the new coupling coefficient. The generalization determining unit 17a compares the estimated air-fuel ratio value (A / FNN) estimated using the updated neural network with the reference value, and generalizes the updated neural network for each region. The quality of the sex is judged. The generalization is mainly based on the learning execution unit 1
If the learning performed by 8c is too much learning or the learning result does not converge to a minimum value (local minimum)
The generalization determining unit 17a determines whether the generalization is good or not in order to deal with such a case.
【0058】具体的には、学習が行われた領域における
所定個数の推定空燃比値(A/FNN)と基準値取得部1
4が取得した対応する基準値との差の平均の値が所定の
設定値以下であれば汎化性が良いと判断し、設定値以上
であれば汎化性が悪いと判断する。ここでは所定個数と
してニューラルネットワーク更新部20によりニューラ
ルネットワークが更新されてから100個としてあり、
また、設定値は0.3としてある。More specifically, a predetermined number of estimated air-fuel ratio values (A / FNN) in the region where learning has been performed and the reference value acquisition unit 1
If the average value of the difference from the corresponding reference value acquired by No. 4 is equal to or less than a predetermined set value, it is determined that generalization is good, and if it is equal to or more than the set value, it is determined that generalization is bad. Here, the predetermined number is set to 100 after the neural network is updated by the neural network updating unit 20.
The set value is 0.3.
【0059】学習無効部17bは、更新前の結合係数を
記録しておき、汎化性判定部17aにより特定の領域に
ついて汎化性が悪いと判断された場合には、当該領域に
ついて更新された結合係数を以前の値に戻す。初期結合
係数格納部19aは製造段階で設定した当初のニューラ
ルネットワークの結合係数を格納し、初期状態復帰部1
9bは、初期結合係数格納部19aに格納された結合係
数を用いて、ニューロ推定部11のニューラルネットワ
ークを初期状態へ戻す。この初期状態復帰部19bは、
使用者が所定のスイッチを操作することにより起動する
ようにしてある。なお、初期状態復帰部19bの起動
は、劣化による性能の変化が激しい空燃比センサの交換
を行った場合等に所定の信号を発するようにしておき、
この信号により起動するようにすること等も考えられ
る。The learning invalidating unit 17b records the coupling coefficient before updating, and when the generalization determining unit 17a determines that the generalization is poor in a specific area, the learning invalidating unit 17b updates the area. Returns the coupling coefficient to its previous value. The initial coupling coefficient storage unit 19a stores the initial coupling coefficient of the neural network set at the manufacturing stage, and stores the initial state return unit 1
9b returns the neural network of the neuro estimating unit 11 to the initial state using the coupling coefficients stored in the initial coupling coefficient storage unit 19a. This initial state return unit 19b
The system is activated by a user operating a predetermined switch. It should be noted that the activation of the initial state return unit 19b is designed to emit a predetermined signal when the air-fuel ratio sensor whose performance greatly changes due to deterioration is replaced, or the like.
It is also conceivable to activate by this signal.
【0060】以上の構成を有する空燃比制御装置の動作
について、以下に説明する。空燃比の制御動作について
は実施の形態1に係る空燃比制御装置と同じであるので
ここでは説明を省略し、オンラインによる学習動作につ
いて説明する。なお、以下の実施の形態においても空燃
比の制御制御動作は実施の形態1に係るものと同様であ
る。The operation of the air-fuel ratio control device having the above configuration will be described below. The control operation of the air-fuel ratio is the same as that of the air-fuel ratio control device according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here, and the online learning operation will be described. In the following embodiments, the control operation of controlling the air-fuel ratio is the same as that according to the first embodiment.
【0061】図17に学習動作の1学習サイクルにおけ
る動作を表すフローチャートを示す。まず、基準値取得
部14が1制御周期における実際の空燃比(A/Fr)
を基準値として取得し、推定精度判定部16へ出力す
る。そして、推定精度判定部16はこの制御周期におい
てニューロ推定部11において推定された空燃比(A/
FNN)と、出力された基準値(A/Fr)との偏差を計
算し、この偏差の絶対値を領域判定部12により判定さ
れた領域に対応付けて記録し加算していく。同時に、推
定データ記録部15には当該制御周期におけるニューロ
推定部11の入力パラメータと基準値と領域が対応づけ
られて記録される。FIG. 17 is a flowchart showing the operation in one learning cycle of the learning operation. First, the reference value acquisition unit 14 sets the actual air-fuel ratio (A / Fr) in one control cycle.
Is obtained as a reference value, and is output to the estimation accuracy determination unit 16. Then, the estimation accuracy determination unit 16 determines the air-fuel ratio (A / A) estimated by the neuro estimation unit 11 in this control cycle.
FNN) and a deviation between the output reference value (A / Fr) are calculated, and the absolute value of the deviation is recorded and added in association with the area determined by the area determination unit 12. At the same time, the estimated data recording unit 15 records the input parameters of the neuro estimation unit 11 in the control cycle, the reference value, and the area in association with each other.
【0062】そして、推定精度判定部16はかかる動作
を1時間繰り返したのち、各領域ごとに記録した偏差の
絶対値の総和から平均を計算して、これを設定値と比較
して、これを越えている領域があるか否かを判断する
(S201)。なお、推定精度判定部16においては、
ここで、再びS201にもどり、以下の処理は平行に行
われる。After the above operation is repeated for one hour, the estimation accuracy judgment section 16 calculates an average from the sum of absolute values of the deviations recorded for each area, compares the average with a set value, and compares this with a set value. It is determined whether or not there is an area that exceeds (S201). In the estimation accuracy determination unit 16,
Here, returning to S201, the following processing is performed in parallel.
【0063】次に、学習用データ生成部18aが、推定
精度判定部16が推定精度が悪いと判定した領域につい
て、推定データ記録部15に記録されている当該入力パ
ラメータと前記基準値を読み出して学習用の入力データ
と教師用データを生成し、学習用データ蓄積部18bに
蓄積する。そして、学習実施部18cがニューロ推定部
11のニューラルネットワークを実現するプログラムを
呼び出して、これを用いて領域に応じて経路変更部13
によりニューラルネットワークの経路を変更し、バック
プロパゲーション法により領域ごとにニューラルネット
ワークにつき新たな結合係数を得る(S202)。Next, the learning data generation unit 18a reads the input parameters and the reference values recorded in the estimation data recording unit 15 for the area in which the estimation accuracy determination unit 16 determines that the estimation accuracy is low. The learning input data and the teacher data are generated and stored in the learning data storage unit 18b. Then, the learning performing unit 18c calls a program for realizing the neural network of the neuro estimating unit 11, and uses this to change the route changing unit 13 according to the region.
, The path of the neural network is changed, and a new coupling coefficient is obtained for the neural network for each region by the back propagation method (S202).
【0064】推定精度が悪いとして抽出されたそれぞれ
領域についての学習が終了して最終的な結合係数が得ら
れると、エンジンがアイドリング状態の時等、空燃比制
御が問題とならない定常時にニューラルネットワーク更
新部20がニューロ推定部11のニューラルネットワー
クを新たな結合係数により更新する(S203)。ニュ
ーラルネットワークが更新されると、汎化性判定部17
aは学習された領域についてニューロ推定部11が推定
した空燃比(A/FNN)と基準値となる空燃比(A/F
r)との差の絶対値を加算していく。そして、一つの領
域について100個の値が加算されると汎化性判定部1
7aは、これらの差の平均値を算出し、この値が所定値
(0.3)以上か否かを判定する(S204)。When learning for each region extracted as having poor estimation accuracy is completed and a final coupling coefficient is obtained, the neural network is updated in a steady state when the air-fuel ratio control is not a problem, such as when the engine is idling. The unit 20 updates the neural network of the neuro estimation unit 11 with the new coupling coefficient (S203). When the neural network is updated, the generalization determining unit 17
a is the air-fuel ratio (A / FNN) estimated by the neuro estimation unit 11 for the learned region and the air-fuel ratio (A / F
Add the absolute value of the difference from r). Then, when 100 values are added for one region, the generalization determining unit 1
7a calculates the average value of these differences, and determines whether or not this value is equal to or greater than a predetermined value (0.3) (S204).
【0065】ここで、平均値が所定の値未満であるなら
ば汎化性は良いのでそのまま何もしない。一方、平均値
が所定値以上であれば汎化性が悪いので、ニューラルネ
ットワーク更新部20がニューロ推定部11のニューラ
ルネットワークを更新前の状態に戻す(S205)。以
上の動作を終了すると、ここでは学習用データ蓄積部1
8bのデータをクリアする(S206)。もっとも、学
習用データ蓄積部18bのデータはクリアすることな
く、次回の学習周期に際して、新たな学習用データとと
もに利用してもよく、また、最新の1時間分のデータを
常に残し、残りの古いデータをクリアする等のようにす
ることも考えられる。Here, if the average value is less than the predetermined value, the generalization property is good and nothing is performed as it is. On the other hand, if the average value is equal to or larger than the predetermined value, the generalization property is poor, so the neural network updating unit 20 returns the neural network of the neuro estimation unit 11 to the state before the update (S205). When the above operation is completed, here, the learning data storage unit 1
8b is cleared (S206). Of course, the data in the learning data storage unit 18b may be used together with new learning data in the next learning cycle without clearing, and the latest one-hour data may always be left, and the remaining old data may be used. It is also conceivable to clear the data.
【0066】以上のような動作により、製造時に学習し
ていなかった領域における運転状態での走行や、空燃比
センサの劣化等により空燃比の推定精度が悪くなって
も、再学習により推定精度を良い値にすることができ、
さらに、推定精度が悪くなった領域に対応するニューラ
ルネットワークの経路に対して学習が行われるので、そ
れまでに推定精度の良かった領域に対する推定にあまり
影響を与えることがない。By the above operation, even if the accuracy of the estimation of the air-fuel ratio is deteriorated due to the driving in the operating state in the region where the learning was not performed at the time of manufacturing or the deterioration of the air-fuel ratio sensor, etc., the estimation accuracy is improved by the re-learning. Good value,
Further, since the learning is performed on the path of the neural network corresponding to the region where the estimation accuracy has deteriorated, the estimation of the region where the estimation accuracy has been good is not significantly affected.
【0067】続いて、初期結合係数格納部19aおよび
初期状態復帰部19bの動作について説明する。まず、
初期状態復帰部19bに対して使用者が所定のスイッチ
を操作して、信号を送る。すると初期状態復帰部19b
は初期結合係数格納部19aに記録されている製造段階
で設定した当初のニューラルネットワークの結合係数に
よりニューラルネットワークをもとの状態にもどす。Next, the operation of the initial coupling coefficient storage section 19a and the initial state return section 19b will be described. First,
The user operates a predetermined switch to send a signal to the initial state return section 19b. Then, the initial state return unit 19b
Restores the neural network to the original state by the initial neural network coupling coefficient set at the manufacturing stage recorded in the initial coupling coefficient storage unit 19a.
【0068】例えば、空燃比センサの劣化により空燃比
の推定値が悪化したことが原因でオンライン学習を行い
ニューロ推定部11のニューラルネットワークの結合係
数が更新されている場合に、空燃比センサを新しいもの
に交換すると更新したニューラルネットワークでは良い
推定値を得ることができない。かかる場合は出荷当初の
結合係数に戻すことが妥当である。そのほかに、オンラ
イン学習の結果、ニューラルネットワークの構成が収拾
がつかなくなったり、自動車の所有者が変更になり、運
転環境が変わった場合などには、出荷当初の結合係数に
戻した方が良い場合がある。このような場合を想定して
初期結合係数格納部19a、初期状態復帰部19bが設
けてある。For example, if the estimated value of the air-fuel ratio is deteriorated due to the deterioration of the air-fuel ratio sensor and online learning is performed and the coupling coefficient of the neural network of the neuro estimation unit 11 is updated, the air-fuel ratio sensor is replaced with a new one. A good estimate cannot be obtained with the updated neural network if it is replaced. In such a case, it is appropriate to return to the original coupling coefficient. In addition, if the neural network configuration becomes uncontrollable as a result of online learning, or if the owner of the car changes and the driving environment changes, it is better to return to the original coupling coefficient when shipping There is. Assuming such a case, an initial coupling coefficient storage unit 19a and an initial state return unit 19b are provided.
【0069】(実施の形態3)実施の形態2では汎化性
判定部17aで汎化性がないと判定された領域につい
て、学習結果を無効にして更新前の結合係数に戻した
が、学習結果をそのまま利用して再学習を行うことも考
えられる。本実施の形態では、更新されたニューラルネ
ットワークをさらに再学習するように構成した空燃比制
御装置を示す。図18にかかる空燃比制御装置の機能ブ
ロック図を示す。(Embodiment 3) In the second embodiment, the learning result is invalidated and returned to the pre-update coupling coefficient for the region determined to have no generalization by the generalization determining section 17a. It is also conceivable to perform relearning using the result as it is. In the present embodiment, an air-fuel ratio control device configured to re-learn an updated neural network will be described. FIG. 18 shows a functional block diagram of the air-fuel ratio control device according to FIG.
【0070】図18に示す空燃比制御装置の図16に示
す空燃比制御装置との違いは学習無効部17bが再学習
部17cに置き換わっている点であり、他の構成は同様
である。再学習部17cは、前記学習部18に働きかけ
て、汎化性判定部17aで汎化性が悪いと判定された領
域について再学習を行わせる。即ち、学習用データ生成
部18aが汎化性が悪いと判定された領域に対応する入
力パラメータと基準値とを前記推定データ記録部15か
ら読み出して学習データを生成し、学習用データ蓄積部
18bに蓄積し、学習実施部18cが蓄積された学習デ
ータを用いて当該領域に対応する結合に変更したニュー
ラルネットワークにつき再学習を行う。The air-fuel ratio control device shown in FIG. 18 is different from the air-fuel ratio control device shown in FIG. 16 in that the learning invalidation unit 17b is replaced by a relearning unit 17c, and the other configuration is the same. The re-learning unit 17c causes the learning unit 18 to perform re-learning on the region determined to be poor in generalization by the generalization determining unit 17a. That is, the learning data generation unit 18a reads input parameters and reference values corresponding to the area determined to have poor generalization from the estimation data recording unit 15, generates learning data, and generates the learning data storage unit 18b. The learning execution unit 18c uses the stored learning data to re-learn the neural network changed to a connection corresponding to the region.
【0071】なお、ここでは、この再学習においては過
学習や極小値になっている可能性が高いことを鑑みて、
最初の学習の時と条件を変え、例えば学習用データの数
を間引いて再学習を行うようにさせる。もっとも、再学
習におけるデータの採り方は、新たにデータを加える
等、種々のものが採用できることはいうまでもない。か
かる構成の空燃比制御装置のオンライン学習時の1周期
の動作を以下に説明する。図19に、この動作を表すフ
ローチャートを示す。このフローチャートは図17に示
すフローチャートとほぼ同じであるが、図17のフロー
チャートにおけるS205で学習を無効にせずに再学習
を行っている点で異なる。Here, in this re-learning, considering that there is a high possibility that over-learning or a minimum value is obtained,
The condition is changed from that at the time of the first learning, and for example, re-learning is performed by thinning out the number of learning data. However, it goes without saying that various data can be adopted in re-learning, such as adding new data. The operation of the air-fuel ratio control device having such a configuration in one cycle during online learning will be described below. FIG. 19 is a flowchart showing this operation. This flowchart is almost the same as the flowchart shown in FIG. 17, but differs in that re-learning is performed without invalidating the learning in S205 in the flowchart of FIG.
【0072】推定精度の判定(S201)から汎化性の
判定(S204)までの動作は、実施の形態2に係る空
燃比制御装置と同様なので説明を省略する。S204に
おける汎化性判定部17aによる判定の結果、更新領域
の汎化性が良ければ実施の形態2の場合と同様に学習用
データ蓄積部18bのデータをクリアする(S20
6)。一方、汎化性判定部17aによる判定の結果、更
新領域の汎化性が悪ければ再学習部17cは汎化性の悪
い更新領域について、学習部18に働きかけて再学習を
行わせ、ニューラルネットワークの当該更新領域に対応
する新たな結合係数を取得させる(S305)。The operations from the determination of the estimation accuracy (S201) to the determination of generalization (S204) are the same as those of the air-fuel ratio control device according to the second embodiment, and will not be described. As a result of the determination by the generalization determining unit 17a in S204, if the generalization of the update area is good, the data in the learning data storage unit 18b is cleared as in the case of the second embodiment (S20).
6). On the other hand, as a result of the determination by the generalization determining unit 17a, if the generalization of the update region is poor, the relearning unit 17c causes the learning unit 18 to perform relearning on the update region with poor generalization, and A new coupling coefficient corresponding to the update area is acquired (S305).
【0073】さらに新たな結合係数が取得されると、S
203にもどり、ニューラルネットワーク更新部20
は、この結合係数をもってニューラルネットワークをさ
らに更新する。以下、更新領域の汎化性が良くなるま
で、S204、S305、S203の動作が繰り返され
る。このような動作により、推定精度を学習により高め
たニューラルネットワークをそのまま用いて、再学習に
よりさらに汎化性を高めることができ、効率良くニュー
ラルネットワークの構成を所望のものに変えていくこと
ができる。When a new coupling coefficient is obtained, S
203, the neural network updating unit 20
Further updates the neural network with this coupling coefficient. Hereinafter, the operations of S204, S305, and S203 are repeated until the generalization of the update area is improved. By such an operation, the generalization property can be further improved by re-learning by using the neural network whose estimation accuracy has been improved by learning as it is, and the configuration of the neural network can be efficiently changed to a desired one. .
【0074】(実施の形態4)実施の形態2および3に
係る空燃比制御装置では、学習実施部18cによりニュ
ーラルネットワークの新たな結合係数が得られた場合に
は、ニューラルネットワーク更新部20が即座にニュー
ロ推定部11のニューラルネットワークを更新したが、
本実施の形態に係る空燃比制御装置では、更新を行う前
に得られた新たな結合係数が汎化性の良いニューラルネ
ットワークを与えるか否かをまず判断するようにする。(Embodiment 4) In the air-fuel ratio control devices according to Embodiments 2 and 3, when a new coupling coefficient of the neural network is obtained by the learning execution unit 18c, the neural network updating unit 20 immediately starts. Updated the neural network of the neuro estimation unit 11,
In the air-fuel ratio control device according to the present embodiment, it is first determined whether or not a new coupling coefficient obtained before updating gives a neural network with good generalization.
【0075】図20に本実施の形態係る空燃比制御装置
の機能ブロック図を示す。この空燃比制御装置が実施の
形態3に係る空燃比制御装置と異なるのは、汎化性判定
部17aに置き換わって仮汎化性判定部17a*が設け
てあり、ニューラルネットワーク更新部20aの機能が
変更してある点である。仮汎化性判定部17a*は、学
習実施部18cが得た新たな結合係数を仮に置き換えた
仮のニューラルネットワークを用いて推定される推定空
燃比(A/FNN)と基準値とを比較して所定の基準に基
づき、各領域ごとに当該仮のニューラルネットワークの
汎化性の良否を判定する。具体的には、仮汎化性判定部
17a*は、ニューロ推定部11のニューラルネットワ
ークを実現するプログラムを学習実施部18cが得た結
合係数に置き換えたものを仮のニューラルネットワーク
として取得しておき、所定の汎化性判定期間における各
領域ごとの仮のニューラルネットワークが推定した推定
空燃比値(A/FNN)と基準値取得部14が取得した対
応する基準値との差の絶対値の平均の値が所定の設定値
以下であれば汎化性が良いと判断し、設定値以上であれ
ば、汎化性が悪いと判断する。ここでは、実施の形態3
に係る汎化性判定部17aと同様に、所定個数としてニ
ューラルネットワーク更新部20によりニューラルネッ
トワークが更新されてから100個としてあり、また、
設定値は0.3としてある。FIG. 20 shows a functional block diagram of the air-fuel ratio control device according to the present embodiment. This air-fuel ratio control device differs from the air-fuel ratio control device according to Embodiment 3 in that a provisional generalization determining unit 17a * is provided instead of the generalization determining unit 17a, and the function of the neural network updating unit 20a Has been changed. The temporary generalization determining unit 17a * compares the estimated air-fuel ratio (A / FNN) estimated using the temporary neural network in which the new coupling coefficient obtained by the learning performing unit 18c is temporarily replaced with a reference value. Then, based on a predetermined criterion, the quality of the generalization of the temporary neural network is determined for each region. Specifically, the temporary generalization determining unit 17a * obtains, as a temporary neural network, a program obtained by replacing the program for realizing the neural network of the neuro estimation unit 11 with the coupling coefficient obtained by the learning performing unit 18c. Average of the absolute value of the difference between the estimated air-fuel ratio value (A / FNN) estimated by the provisional neural network and the corresponding reference value acquired by the reference value acquiring unit 14 for each region during the predetermined generalization determination period If the value is equal to or less than a predetermined set value, it is determined that generalization is good. If the value is equal to or more than the set value, it is determined that generalization is poor. Here, Embodiment 3
Similarly to the generalization determining unit 17a according to the above, the predetermined number is set to 100 after the neural network is updated by the neural network updating unit 20, and
The set value is 0.3.
【0076】また、再学習部17cは実施の形態3に係
るものとほぼ同様であるが、仮汎化性判定部17a* で
汎化性が悪いと判定された領域について再学習を行わせ
る点で異なる。即ち、再学習部17cは仮汎化性判定部
17a* で汎化性が悪いと判定された領域に対応する入
力パラメータと基準値とを学習用データ生成部18aに
働きかけて前記推定データ記録部15から読み出させて
学習データを生成させ、学習用データ蓄積部18bに蓄
積させた後に、当該学習データを用いて当該領域に対応
する結合に変更したニューラルネットワークにつき再学
習を行わせる。なお、再学習において学習データをある
程度変更するのは実施の形態3と同様である。The relearning unit 17c is substantially the same as that according to the third embodiment, except that the tentative generalization determining unit 17a * re-learns an area determined to have poor generalization. Different. That is, the re-learning unit 17c operates the learning data generation unit 18a to input the input parameters and the reference values corresponding to the region determined to be poor in generalization by the provisional generalization determination unit 17a * to the estimation data recording unit. 15, the learning data is generated and stored in the learning data storage unit 18b, and then the learning data is used to re-learn the neural network changed to a connection corresponding to the region. Note that changing learning data to some extent in re-learning is the same as in the third embodiment.
【0077】ニューラルネットワーク更新部20aは前
記仮汎化性判定部17a*により汎化性が良いと判定さ
れた場合のみ、前記学習実施部18cにより得られた結
合係数を用いて前記ニューロ推定部11のニューラルネ
ットワークを更新する。かかる構成を有する空燃比制御
装置のオンライン学習の1周期の動作を以下に説明す
る。図21にこの動作を表すフローチャートを示す。こ
のフローチャートに示す動作は図17に示すフローチャ
ートとS201、S202までは同様の動作を行うの
で、説明を省略する。The neural network updating unit 20a uses the coupling coefficient obtained by the learning execution unit 18c to execute the neural estimation unit 11 only when the temporary generalization determining unit 17a * determines that generalization is good. Update the neural network of. The operation of the air-fuel ratio control device having such a configuration in one cycle of online learning will be described below. FIG. 21 is a flowchart showing this operation. The operations shown in this flowchart are the same as those in the flowchart shown in FIG. 17 up to S201 and S202, and therefore description thereof is omitted.
【0078】S202で学習により新たな結合係数が得
られると、仮汎化性判定部17a*は当該学習係数より
仮のニューラルネットワークを得て、所定の期間、即
ち、新たなデータが100個得られる期間の推定空燃比
(A/FNN)と基準値(A/Fr)との絶対値の平均
が、設定値以下か否かを判断する(S403)。ここ
で、汎化性が良いと判断された領域については、ニュー
ラルネットワーク更新部20aが学習実施部18cで得
られた結合係数を用いて、ニューロ推定部11のニュー
ラルネットワークを更新する(S404)。When a new coupling coefficient is obtained by learning in S202, the temporary generalization determining unit 17a * obtains a temporary neural network from the learning coefficient and obtains a new neural network for a predetermined period, that is, 100 new data. It is determined whether or not the average of the absolute values of the estimated air-fuel ratio (A / FNN) and the reference value (A / Fr) during the given period is equal to or less than a set value (S403). Here, for the region determined to have good generalization, the neural network updating unit 20a updates the neural network of the neuro estimation unit 11 using the coupling coefficient obtained by the learning execution unit 18c (S404).
【0079】一方、仮汎化性判定部17a* による判定
の結果、仮のニューラルネットワークの汎化性が悪けれ
ば再学習部17cは汎化性の悪い領域について、学習部
18に働きかけて再学習を行わせ、仮のニューラルネッ
トワークの当該領域に対応する新たな結合係数を取得さ
せる(S405)。さらに新たな結合係数が取得される
と、S403にもどり、仮汎化性判定部17a*は当該
学習係数よりさらに新たな仮のニューラルネットワーク
を得て再び汎化性の良否が判断され、汎化性が悪ければ
汎化性が良くなるまで、S405、S403の動作を繰
り返す。そして、汎化性が良いと判断されるとニューラ
ルネットワーク更新部20aが学習実施部18cで得ら
れた結合係数を用いて、ニューロ推定部11のニューラ
ルネットワークを更新する(S404)。以上の動作が
終了すると実施の形態2の場合と同様に学習用データ蓄
積部18bの データをクリアして処理を終了する(S
206)。On the other hand, as a result of the determination by the provisional generalization determining section 17a *, if the generalization of the temporary neural network is poor, the re-learning section 17c operates the learning section 18 for the area with poor generalization and re-learns. To obtain a new coupling coefficient corresponding to the area of the temporary neural network (S405). When a new coupling coefficient is further obtained, the process returns to S403, and the temporary generalization determining unit 17a * obtains a new temporary neural network from the learning coefficient to determine whether generalization is good or not again. If the performance is poor, the operations of S405 and S403 are repeated until the generalization is improved. Then, when it is determined that the generalization property is good, the neural network updating unit 20a updates the neural network of the neuro estimation unit 11 using the coupling coefficient obtained by the learning execution unit 18c (S404). When the above operation is completed, the data in the learning data storage unit 18b is cleared as in the case of the second embodiment, and the processing is terminated (S
206).
【0080】このような動作によって、汎化性の悪い結
果を与える結合係数を用いたニューラルネットワークの
更新は行われないので、誤学習により学習データ以外の
運転状態において急激に空燃比の推定精度が悪化し、ひ
いて制御精度の悪化が生じることを確実に防ぐことがで
き、オンライン学習における安全性を確保することがで
きる。By such an operation, since the neural network is not updated using the coupling coefficient that gives a poor generalization result, the accuracy of the estimation of the air-fuel ratio suddenly decreases in an operation state other than the learning data due to erroneous learning. It is possible to surely prevent the deterioration of the control accuracy and the control accuracy, thereby ensuring the safety in online learning.
【0081】また、上記各実施の形態においては制御対
象をエンジンEの空燃比としたが、非線形性の強い、且
つニューロ出力として推定したい状態量に関連するパラ
メータが検出可能である制御対象で有れば上記のニュー
ロ演算部1を使用することができ、さらに、制御装置以
外にも何らかのある複数の入力値から因果関係があるが
解析が困難な出力値を推定するあらゆる装置に使用する
ことも可能である。In each of the above embodiments, the control target is the air-fuel ratio of the engine E. However, the control target has a strong nonlinearity and can detect a parameter related to a state quantity to be estimated as a neuro output. Then, the above-described neuro-calculating unit 1 can be used, and further, besides the control device, it can be used for any device that estimates an output value that has a causal relationship but is difficult to analyze from some input values. It is possible.
【0082】[0082]
【発明の効果】以上の説明から、本発明は以下のような
効果を奏する。まず、本発明に係るパラメータ推定装置
には、推定対象パラメータに関連する複数の入力パラメ
ータ値の入力を受け付け、受け付けた入力パラメータ値
からニューラルネットワークにより推定対象パラメータ
値を推定するパラメータ推定装置において、前記ニュー
ラルネットワークが、前記複数の入力パラメータの一部
のパラメータにより表される領域ごとに予め定めてある
ように結合の仕方を変更して学習を行ったものとしてあ
り、領域判定手段が受け付けた前記複数の入力パラメー
タ値のうちの前記一部のパラメータ値から前記領域のい
ずれに属するかを判定し、経路変更手段が領域判定手段
が判定した領域に応じて前記ニューラルネットワークの
結合の仕方を学習したときと同じように変更する。As described above, the present invention has the following effects. First, the parameter estimating device according to the present invention is a parameter estimating device that receives input of a plurality of input parameter values related to an estimation target parameter and estimates an estimation target parameter value by a neural network from the received input parameter values. The neural network has learned by changing the coupling method as predetermined for each region represented by a part of the plurality of input parameters, and the plurality of regions received by the region determination means. When it is determined which of the areas belongs to the partial parameter values of the input parameter values, and the route changing means learns how to connect the neural networks according to the area determined by the area determining means. Make the same changes as
【0083】このような動作により入力パラメータによ
り表される領域に応じた結合の仕方で推定対象パラメー
タ値が推定されることになる。そして、このように入力
パラメータにより定まる領域ごとに異なる結合構成とし
たニューラルネットワークで、推定対象パラメータ値を
推定するので、ニューラルネットワークの学習の際に領
域ごとの学習が可能となる。By such an operation, the parameter value to be estimated is estimated in a combining manner according to the area represented by the input parameter. Then, the estimation target parameter value is estimated by the neural network having a different connection configuration for each region determined by the input parameters as described above, so that learning can be performed for each region when learning the neural network.
【0084】即ち、学習領域(考えられる制御対象の動
作範囲)を入力パラメータにより分割し、領域に応じ
て、ニューロの入力層から中間層への結合係数のつなが
り方等を変更することにより、一つのニューロ構成の中
に各領域毎に対応した小さなニューロ構成を持たせるこ
とができる。これにより、特定の領域について推定精度
等が悪い場合に、当該領域に対応する結合構成としたニ
ューラルネットワークについてのみ学習を行えばよいの
で、他の領域に対応するニューラルネットワークの結合
構成に及ぶ影響を少なくして、ほぼ領域ごとの学習を行
うことができるようになる。That is, by dividing the learning area (possible operating range of the controlled object) by the input parameters and changing the connection of the coupling coefficient from the input layer of the neuro to the intermediate layer according to the area, One neuro configuration can have a small neuro configuration corresponding to each region. With this, when the estimation accuracy or the like is low for a specific area, learning needs to be performed only for a neural network having a connected configuration corresponding to the area, so that the influence on the connected configuration of the neural networks corresponding to other areas is not affected. With less, learning can be performed for each area.
【0085】従って、精度が良く学習の不要な領域の結
合係数等はほぼ保存されるので、従来の追加学習では精
度が良好であった領域の推定精度が保証できないと言う
問題が解決でき、学習時の試行錯誤を減少させて学習効
率を上げることが可能となるる。更に、精度の悪い領域
のデータだけを用いて再学習すれば足りるので、従来の
ように全てのデータを用いて再学習する必要がなくなっ
て、データ数が少なくして学習時間を大幅に削減するこ
とができるので、このことによっても学習が高速に行え
ることとなる。Therefore, since the coupling coefficients and the like of the regions that do not need to be learned with high accuracy are almost preserved, the problem that the estimation accuracy of the regions that were good in the conventional additional learning cannot be guaranteed can be solved. It becomes possible to increase learning efficiency by reducing trial and error at the time. Furthermore, since it is sufficient to re-learn using only the data in the inaccurate area, it is not necessary to re-learn using all the data as in the conventional case, and the number of data is reduced to greatly reduce the learning time. Therefore, the learning can be performed at high speed.
【0086】さらに、前記ニューラルネットワークを前
記複数の入力パラメータの一部のパラメータにより表さ
れる領域ごとに、結合の経路を変えて学習を行ったもの
とし、前記経路変更手段が領域判定手段を判定した領域
に応じて前記ニューラルネットワークの結合の経路を選
択するようにすれば、領域ごとに特有のニューロンを経
由するようにする等の構成とすることができ、このよう
にすることで領域ごと固有のニューラルネットワークの
結合の仕方を実現することができる。Further, it is assumed that the neural network has learned by changing the connection route for each of the regions represented by some of the plurality of input parameters, and the route changing means determines the area determining means. If the route of the connection of the neural network is selected in accordance with the region that has been set, it is possible to adopt a configuration in which a specific neuron passes through each region and so on. Of the neural network can be realized.
【0087】一方、前記ニューラルネットワークを前記
複数の入力パラメータの一部のパラメータにより表され
る領域ごとに、結合経路の重みを変えて学習を行ったも
のとし、前記経路変更手段が領域判定手段が判定した領
域に応じて前記ニューラルネットワークの結合経路の重
みを変更するようにすれば、領域ごとに特有のニューロ
ンを経由する結合経路に大きな重みをつけると共に、他
のニューロンに小さな重みをつける等の構成とすること
ができ、領域ごとに非常に多種類のニューラルネットワ
ークの結合の仕方を実現することができる。On the other hand, it is assumed that the neural network has learned by changing the weight of the connection path for each of the areas represented by some of the plurality of input parameters, and the path change means has the area determination means If the weight of the connection path of the neural network is changed in accordance with the determined area, a large weight is applied to the connection path passing through a specific neuron for each area, and a small weight is applied to other neurons. It is possible to realize a configuration in which a very large number of types of neural networks can be connected for each area.
【図1】実施の形態に係る空燃比制御装置の概略を示す
模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an air-fuel ratio control device according to an embodiment.
【図2】コントロールユニットのハードウエア構成を示
す図。FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration of a control unit.
【図3】実施の形態1に係る空燃比制御装置の機能ブロ
ック図。FIG. 3 is a functional block diagram of the air-fuel ratio control device according to the first embodiment.
【図4】実施の形態に係るニューラルネットワークの概
念図。FIG. 4 is a conceptual diagram of a neural network according to the embodiment.
【図5】領域の分け方の一例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of how to divide an area.
【図6】(a)は経路を変更する経路変更部の一部を模
式的に示す図であり、(b)は経路の重み付けを変える
経路変更部の一部を模式的に示す図。6A is a diagram schematically illustrating a part of a route changing unit that changes a route, and FIG. 6B is a diagram schematically illustrating a part of the route changing unit that changes the weight of a route;
【図7】経路変更したニューラルネットワークの一例を
示す概念図。FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of a neural network whose route has been changed.
【図8】経路の重み付けを与えたニューラルネットワー
クの一例を示す概念図。FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of a neural network to which path weights are given.
【図9】実施の形態1に係るニューラルネットワークの
学習課程を模式的に示す図。FIG. 9 is a diagram schematically showing a learning process of the neural network according to the first embodiment.
【図10】実施の形態1に係る空燃比制御装置の制御動
作を示すフローチャート。FIG. 10 is a flowchart showing a control operation of the air-fuel ratio control device according to the first embodiment.
【図11】ファジィ推論規則を適用するための領域分け
の一例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of area division for applying a fuzzy inference rule.
【図12】ファジィ推論規則を適用するためのニューラ
ルネットワークの構成の一例を示す概念図。FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of a neural network for applying a fuzzy inference rule.
【図13】(a)はエンジン回転数のメンバシップ関数
を示す図であり、(b)は吸入空気圧(Pb)のメンバ
シップ関数を示す図。13A is a diagram showing a membership function of an engine speed, and FIG. 13B is a diagram showing a membership function of an intake air pressure (Pb). FIG.
【図14】領域のメンバシップ関数を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a membership function of an area.
【図15】ファジィ推論の結果に応じて経路を選択する
方法の一例を模式的に示す図。FIG. 15 is a diagram schematically illustrating an example of a method of selecting a route according to a result of fuzzy inference.
【図16】実施の形態2に係る空燃比制御装置の機能ブ
ロック図。FIG. 16 is a functional block diagram of an air-fuel ratio control device according to a second embodiment.
【図17】実施の形態2に係る空燃比制御装置のオンラ
イン学習の動作を示すフローチャート。FIG. 17 is a flowchart showing an online learning operation of the air-fuel ratio control device according to the second embodiment.
【図18】実施の形態3に係る空燃比制御装置の機能ブ
ロック図。FIG. 18 is a functional block diagram of an air-fuel ratio control device according to a third embodiment.
【図19】実施の形態3に係る空燃比制御装置のオンラ
イン学習時の動作を示すフローチャート。FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the air-fuel ratio control device according to the third embodiment during online learning.
【図20】実施の形態4に係る空燃比制御装置の機能ブ
ロック図。FIG. 20 is a functional block diagram of an air-fuel ratio control device according to a fourth embodiment.
【図21】実施の形態4に係る空燃比制御装置のオンラ
イン学習時の動作を示す機能ブロック図。FIG. 21 is a functional block diagram showing an operation at the time of online learning of the air-fuel ratio control device according to the fourth embodiment.
【図22】従来のニューラルネットワークを用いた空燃
比制御装置の機能ブロック図。FIG. 22 is a functional block diagram of an air-fuel ratio control device using a conventional neural network.
【図23】図22の空燃比制御装置に用いられるニュー
ラルネットワークの概念図。FIG. 23 is a conceptual diagram of a neural network used in the air-fuel ratio control device of FIG.
【図24】従来のニューラルネットワークの学習過程を
模式的に示す図。FIG. 24 is a diagram schematically showing a learning process of a conventional neural network.
1 ニューロ演算部 2 燃料噴射量算出部 3 状態検出部 11 ニューロ推定部 12 領域判定部 13 経路変更部 14 基準値取得部 15 推定データ記録部 16 推定精度判定部 17a* 仮汎化性判定部 17a 汎化性判定部 17b 学習無効部 17c 再学習部 18 学習部 18a 学習用データ生成部 18b 学習用データ蓄積部 18c 学習実施部 19a 初期結合係数格納部 19b 初期状態復帰部 20、20a ニューラルネットワーク更新部 E エンジン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Neuro calculation part 2 Fuel injection amount calculation part 3 State detection part 11 Neuro estimation part 12 Area judgment part 13 Route change part 14 Reference value acquisition part 15 Estimation data recording part 16 Estimation accuracy judgment part 17a * Temporal generalization judgment part 17a Generalization determining section 17b Learning invalidation section 17c Re-learning section 18 Learning section 18a Learning data generation section 18b Learning data storage section 18c Learning execution section 19a Initial coupling coefficient storage section 19b Initial state return section 20, 20a Neural network update section E engine
Claims (3)
力パラメータ値の入力を受け付け、受け付けた入力パラ
メータ値からニューラルネットワークにより推定対象パ
ラメータ値を推定するパラメータ推定装置であって、 前記ニューラルネットワークが、前記複数の入力パラメ
ータの一部のパラメータにより表される領域ごとに予め
定めてあるように結合の仕方を変更して学習を行ったも
のであり、 受け付けた前記複数の入力パラメータ値のうちの前記一
部のパラメータ値から前記領域のいずれに属するかを判
定する領域判定手段と、 領域判定手段が判定した領域に応じて前記ニューラルネ
ットワークの結合の仕方を学習したときと同じように変
更する経路変更手段と、 を有するパラメータ推定装置。1. A parameter estimating apparatus that receives input of a plurality of input parameter values related to an estimation target parameter and estimates an estimation target parameter value by a neural network from the received input parameter values, wherein the neural network is Learning is performed by changing the combination method as predetermined for each region represented by some of the plurality of input parameters, and the one of the received plurality of input parameter values is Area determining means for determining to which of the areas the parameter belongs from the parameter value of the section; And a parameter estimating device comprising:
数の入力パラメータの一部のパラメータにより表される
領域ごとに、結合の経路を変えて学習を行ったものであ
り、 前記経路変更手段が、領域判定手段が判定した領域に応
じて前記ニューラルネットワークの結合の経路を選択す
る請求項1に記載のパラメータ推定装置。2. The method according to claim 1, wherein the neural network performs learning by changing a connection path for each of the regions represented by some of the plurality of input parameters. 2. The parameter estimating apparatus according to claim 1, wherein a path of connection of the neural network is selected according to the region determined by the means.
数の入力パラメータの一部のパラメータにより表される
領域ごとに、結合経路の重みを変えて学習を行ったもの
であり、 前記経路変更手段が、領域判定手段が判定した領域に応
じて前記ニューラルネットワークの結合経路の重みを変
更する請求項1〜2のいずれか1項に記載のパラメータ
推定装置。3. The neural network learns by changing a weight of a connection path for each area represented by a part of the plurality of input parameters. The parameter estimation device according to claim 1, wherein a weight of a connection path of the neural network is changed according to a region determined by the determination unit.
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