專利名稱：用于校正來自壓力傳感器的信號的漂移的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于校正來自壓力傳感器的信號的漂移的方法。本發(fā)明對于測量內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓力的壓力傳感器是特別有用的。
背景技術(shù)：
在柴油機(jī)氣缸的燃燒室中占優(yōu)勢的壓力由位于例如預(yù)熱塞(bougie de prechauffage)中的壓力傳感器測量。給出作為在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣)期間的時(shí)間的函數(shù)的壓力的曲線呈現(xiàn)出理想地是直線的并且以零為中心的基本信號，壓力尖峰周期性地覆蓋在該基本信號上。這種類型的傳感器通常配備有壓電敏感元件。顧及該傳感器的操作環(huán)境，使該傳感器遭受溫度和壓力變化。特別地，溫度變化創(chuàng)建了傳感器的壓電敏感元件中的熱電性(pyr0-6lectricit6)，該熱電性修改了該傳感器遞送的壓力信號的值。因此，給出作為傳感器輸出時(shí)的時(shí)間的函數(shù)的壓力的曲線與在氣缸中占優(yōu)勢的真實(shí)壓力的曲線表現(xiàn)不同。更具體地
眷基本信號不再以零為中心，也就是說，所測量的平均壓力值偏移了常量B， 眷基本信號不再平行于橫坐標(biāo)軸，也就是說，不再是水平的，而是呈現(xiàn)斜率A并且具有類型少=』χ χ,
斜率A和常量B在時(shí)間上不是固定的并且因此可以因發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)而異。因此，可以將基本信號看作直線，其等式具有類型7 =Axx + B ,壓力尖峰周期性地覆蓋在該基本信號上。因此，必須對該基本信號進(jìn)行處理，以便向發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)(calculateur moteur) 提供真實(shí)且可靠的壓力測量結(jié)果，從而正確地回到為零(或者為預(yù)先定義的常量值)的中心位置并且沒有時(shí)間漂移。該信號的處理算法必須校正由傳感器供給的信號，也就是說必須因此使得能 確定B，
確定A，
通過確定壓力尖峰的位置和持續(xù)時(shí)間來相對于基本信號的漂移區(qū)別峰值。實(shí)際上， 如果不獨(dú)立于信號漂移對由于尖峰而引起的壓力的突然增大進(jìn)行處理，則使斜率A和常量 B的確定失真，
從傳感器供給的信號減去所確定的基本信號(』xx + 5)，以使其回到為零(或者為預(yù)先定義的常量值)的中心位置。信號可以在捕獲信號期間并且由傳感器直接處理，或者在捕獲信號之后由外部微處理器處理。后一種解決方案呈現(xiàn)出一旦捕獲信號就執(zhí)行處理的優(yōu)點(diǎn)，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)控制計(jì)算機(jī)中有計(jì)算裝置以及需要的時(shí)間可用。然而，這也呈現(xiàn)了持久地使計(jì)算機(jī)的存儲容量過載的缺點(diǎn)。由壓力傳感器直接處理呈現(xiàn)了諸多限制該壓力傳感器必須是快速的、準(zhǔn)確的并且受限于所使用的存儲容量，因?yàn)樵搲毫鞲衅鞅徊⑷氩⒉痪哂泄δ軓?qiáng)大的配備有大存儲器的內(nèi)置計(jì)算機(jī)的傳感器。從現(xiàn)有技術(shù)已知，信號的直接處理可以(根據(jù)最小二乘法)通過在包含N個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)的滑動(dòng)窗口上對線性模型進(jìn)行估計(jì)來完成。這樣的處理的主要缺陷在于對于計(jì)算需要大存儲容量?？梢赃M(jìn)行簡化和近似以減小這種缺陷，這接著引起了計(jì)算精度和穩(wěn)定性的問題?？梢栽O(shè)想用于處理信號的其它方法，諸如例如使用卡爾曼(Kalman)濾波器。該濾波器依賴于用于在信號及其按增益衰減的預(yù)測之間糾錯(cuò)的遞歸方法。信號的預(yù)測是基于在前一測量時(shí)刻被濾波和經(jīng)校正的信號來計(jì)算的。然而，將這樣的方法應(yīng)用于包括具有規(guī)律間隔的尖峰的壓力信號呈現(xiàn)了如下缺陷
如果校正過大，則斜率A和常量B的確定失真，因?yàn)槠溆捎趬毫夥宓拇嬖诙贿^度估計(jì)，
如果校正是低的，則經(jīng)校正的信號并未考慮由于壓力尖峰的存在造成的誤差并且因而接近直線。因此，斜率A和常量B的值是正確的，但是壓力尖峰被忽視了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了在不要求相當(dāng)大的計(jì)算存儲容量的情況下以可靠的方式確定斜率A 和常量B的值以及壓力尖峰。本發(fā)明的這些目的是借助于用于校正來自測量內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓力的壓力傳感器的信號(Sb)的漂移的方法而實(shí)現(xiàn)的，其中該信號相當(dāng)于形成了由斜率A和常量B的等式j(luò) =』xz + S的直線表示的基本信號(Sa)的一連串點(diǎn)，壓力尖峰覆蓋在該基本信號上， 所述校正方法包括如下步驟
I 使用快速卡爾曼濾波器，也就是說，使用包括斜率(Kali)和常量(KbK)的值接近于 1的增益的快速卡爾曼濾波器，用于檢測屬于壓力尖峰的點(diǎn)，
II 使用慢速卡爾曼濾波器，也就是說，使用包括斜率(Ka)和常量(KbJ的值接近于 0的增益的慢速卡爾曼濾波器，用于確定表示基本信號的直線的斜率(A)和常量(B)，
III 對于每個(gè)點(diǎn)，根據(jù)這些點(diǎn)是否屬于在步驟I期間確定的檢測到的壓力尖峰并且根據(jù)在步驟II期間確定的斜率(A)和常量(B)的值來校正信號漂移，以便確定在氣缸中占優(yōu)勢的壓力的真實(shí)信號(Sr)。所述方法在如下方面是值得注意的在步驟I期間，
“使用所用的快速卡爾曼濾波器來估計(jì)信號的點(diǎn)上的預(yù)測誤差(印sK)， -該預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差(epS_Sigma)被濾波并且被最大化，以估計(jì)該點(diǎn)相對于先前的點(diǎn)的穩(wěn)定性，
-根據(jù)如下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個(gè)來確定該點(diǎn)處的壓力尖峰的開始和/或結(jié)束 〇該點(diǎn)上的預(yù)測誤差(印sK)在尖峰開始閾值(deltal_Up)以上， 〇該點(diǎn)上的預(yù)測誤差的經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差(印s_sigma)在尖峰開始標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值(印s_sigma_Sl)以上。優(yōu)選地，尖峰開始標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值等同于經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最后的最小值乘以尖峰開始系數(shù)。以互補(bǔ)的方式，根據(jù)如下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個(gè)在點(diǎn)處確定尖峰的結(jié)束 該點(diǎn)上的預(yù)測誤差在尖峰結(jié)束閾值以下，
該點(diǎn)上的誤差的經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差在尖峰結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值以下。有利地，尖峰結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值等同于經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最后的最大值乘以尖峰結(jié)束系數(shù)。在另一實(shí)施例中，在步驟II期間
根據(jù)慢速卡爾曼濾波器估計(jì)直線的斜率和常量，
在步驟I期間由快速卡爾曼濾波器確定的屬于壓力尖峰的點(diǎn)被替換為慢速卡爾曼濾波器通過使用先前估計(jì)的斜率和常量所預(yù)測的點(diǎn)。在補(bǔ)充實(shí)施例中，在步驟III期間，在從傳感器獲得的信號中減去(在步驟II期間確定的)直線。根據(jù)本發(fā)明，快速卡爾曼濾波器的斜率增益大于慢速卡爾曼濾波器的斜率增益， 并且快速卡爾曼濾波器的恒定增益大于慢速卡爾曼濾波器的恒定增益。明智地，快速卡爾曼濾波器的斜率增益小于快速卡爾曼濾波器的恒定增益，并且慢速卡爾曼濾波器的斜率增益小于慢速卡爾曼濾波器的恒定增益。本發(fā)明還涉及實(shí)施呈現(xiàn)出前述特性中的任何一個(gè)的本方法的用于校正信號的任何設(shè)備，其中該信號可能是壓力信號。因此，本發(fā)明應(yīng)用于包括根據(jù)本發(fā)明的用于校正壓力信號的設(shè)備的任何壓力信號傳感器。并且本發(fā)明還涉及包括根據(jù)本發(fā)明的用于校正壓力信號的設(shè)備的任何電子計(jì)算機(jī)。


通過閱讀下列作為非限制實(shí)例給出的描述并且通過研究附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中
圖Ia是內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的真實(shí)壓力隨著時(shí)間推移、即在壓縮期間的曲線的示意性表不，
圖Ib是內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的如由壓力傳感器遞送的壓力隨著時(shí)間推移、即在壓縮期間的曲線的示意性表示，
圖2a是在沒有校正的情況下將卡爾曼濾波器應(yīng)用于信號的示意性表示， 圖2b是在有校正的情況下將卡爾曼濾波器應(yīng)用于信號的示意性表示， 圖3a是根據(jù)本發(fā)明將快速卡爾曼濾波器應(yīng)用于壓力信號的示意性表示， 圖3b是根據(jù)本發(fā)明將慢速卡爾曼濾波器應(yīng)用于壓力信號的示意性表示， 圖4是根據(jù)本發(fā)明將卡爾曼濾波器應(yīng)用于壓力尖峰的檢測的示意性表示， 圖5是根據(jù)本發(fā)明的對壓力信號進(jìn)行處理的示意性圖解。
具體實(shí)施例方式在圖Ia中表示了給出作為時(shí)間的函數(shù)的在氣缸的燃燒室中占優(yōu)勢的真實(shí)壓力Sr 的變化的曲線。該曲線相當(dāng)于以零為中心的直線，壓力尖峰覆蓋在該直線上。為了簡化，在圖Ia中表示了單個(gè)壓力尖峰。
圖Ib表示了如由壓力傳感器測量并供給的噪聲信號Sb。更具體地
眷基本信號Sa不再以零為中心，也就是說，測量的平均壓力值偏移了常量B， 眷基本信號Sa不再平行于橫坐標(biāo)軸，也就是說不再是水平的，而是呈現(xiàn)出如下類型的增加的斜率A J = Jxx,
斜率A和常量B在時(shí)間上不是固定的并且因此可以因循環(huán)而異。因此，可以將基本信號Sa看作如下直線對于該直線，等式具有類型 χ+ 5 ,壓力尖峰周期性地覆蓋在該基本信號上。因此，為了獲得表示在氣缸中占優(yōu)勢的真實(shí)壓力Sr的信號，對所測量的信號Sb的校正是必需的。為此，信號的處理從由傳感器Sb測量并供給的信號的每個(gè)點(diǎn)中減去表示所述信號(就是說Sa)的漂移的直線J=』x ζ+ 5 ,以便重新得到不受噪聲影響且沒有漂移的信號Sr。圖2a和2b圖示了將卡爾曼濾波器應(yīng)用于類型為7 = + 5的信號，其中χ表示測量時(shí)刻t，以便確定斜率A和常量B。通過將該等式應(yīng)用于每個(gè)測量時(shí)刻η并且通過假設(shè)斜率A保持恒定而且該斜率A在點(diǎn)η-1和η之間是相同的，獲得了如下參考模型(圖2a):
權(quán)利要求
1.一種用于校正來自測量內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓力的壓力傳感器的信號(Sb)的漂移的方法，其中所述信號相當(dāng)于形成由斜率A和常量B的等式 ^ = jxx + S的直線表示的基本信號(Sa)的一連串點(diǎn)，壓力尖峰覆蓋在所述信號上，所述校正方法包括如下步驟 I 使用快速卡爾曼濾波器，也就是說，使用包括斜率(Kali)和常量(KbK)的值接近于 1的增益的快速卡爾曼濾波器，用于檢測屬于壓力尖峰的點(diǎn)， II 使用慢速卡爾曼濾波器，也就是說，使用包括斜率(Ka)和常量(KbJ的值接近于 0的增益的慢速卡爾曼濾波器，用于確定表示基本信號的直線的斜率(A)和常量(B)， III 對于每個(gè)點(diǎn)，根據(jù)所述點(diǎn)是否屬于在步驟I期間確定的檢測到的壓力尖峰并且根據(jù)在步驟II期間確定的斜率(A)和常量(B)的值來校正信號漂移，以便確定在氣缸中占優(yōu)勢的壓力的真實(shí)信號(Sr)，其特征在于，在步驟I期間眷使用所用的快速卡爾曼濾波器來估計(jì)信號的點(diǎn)上的預(yù)測誤差(印sK)， 所述預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差(印s_sigma)被濾波并且被最大化，以估計(jì)該點(diǎn)相對于先前的點(diǎn)的穩(wěn)定性，眷根據(jù)如下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個(gè)確定該點(diǎn)處的壓力尖峰的開始和/或結(jié)束-該點(diǎn)上的預(yù)測誤差(印sK)在尖峰開始閾值(deltal_Up)以上，-該點(diǎn)上的預(yù)測誤差的經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差(印s_sigma)在尖峰開始標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值(印s_sigma_Sl)以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，尖峰開始標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值(epS_Sigma_Sl) 等同于經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最后的最小值(印s_sigma_min)乘以尖峰開始系
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，尖峰開始系數(shù)(delta2_Up)的值介于0和 10之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟I期間，根據(jù)如下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個(gè)在點(diǎn)處確定尖峰的結(jié)束 該點(diǎn)上的預(yù)測誤差(印sK)在尖峰結(jié)束閾值(deltal_d0Wn)以下， 該點(diǎn)上的誤差的經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差(印s_sigma)在尖峰結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值(印s_sigma_S2)以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，尖峰結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值(epS_Sigma_S2) 等同于經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差的最后的最大值(印s_sigma_maX)乘以尖峰結(jié)束系 ^delta2_down)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟II期間 根據(jù)慢速卡爾曼濾波器估計(jì)直線的斜率(A)和常量(B)， 屬于在步驟I期間由快速卡爾曼濾波器確定的壓力尖峰的點(diǎn)被替換為慢速卡爾曼濾波器通過使用先前估計(jì)的斜率和常量(BJ預(yù)測的點(diǎn)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟III期間，在從傳感器獲得的信號中減去在步驟II期間確定的所預(yù)測的直線7 = Λ￡ X￡ + Bz。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，快速卡爾曼濾波器的斜率增益(Kali)大于慢速卡爾曼濾波器的斜率增益(Κα)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，快速卡爾曼濾波器的恒定增益(KbK)大于慢速卡爾曼濾波器的恒定增益(KbJ。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，快速卡爾曼濾波器的斜率增益(Kali)小于快速卡爾曼濾波器的恒定增益(KbK)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，慢速卡爾曼濾波器的斜率增益(KaJ小于慢速卡爾曼濾波器的恒定增益(KbJ。
12.一種用于校正信號的設(shè)備，其實(shí)施如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述信號是來自內(nèi)燃機(jī)的氣缸的壓力信號。
14.一種壓力信號傳感器，其包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于校正壓力信號的設(shè)備。
15.一種電子計(jì)算機(jī)，其包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于校正壓力信號的設(shè)備。
全文摘要
一種用于校正來自測量內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的壓力的傳感器的信號(Sb)的漂移的方法，其中該信號相當(dāng)于等式的直線，壓力尖峰覆蓋在該信號上，所述校正方法包括如下步驟I使用快速卡爾曼濾波器用于檢測屬于壓力尖峰的點(diǎn)，II使用慢速卡爾曼濾波器用于確定斜率(A)和常量(B)，III對于每個(gè)點(diǎn)，根據(jù)這些點(diǎn)是否屬于在步驟I期間確定的檢測到的壓力尖峰并且根據(jù)在步驟II期間確定的斜率(A)和常量(B)的值來校正信號漂移，其特征在于，在步驟I期間使用所用的快速卡爾曼濾波器來估計(jì)信號的點(diǎn)上的預(yù)測誤差(epsR)，該預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差(eps_sigma)被濾波并且被最大化，根據(jù)如下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個(gè)確定該點(diǎn)處的壓力尖峰的開始和/或結(jié)束該點(diǎn)上的預(yù)測誤差(epsR)在尖峰開始閾值(delta1_up)以上，該點(diǎn)上的預(yù)測誤差的經(jīng)濾波的和被最大化的標(biāo)準(zhǔn)偏差(eps_sigma)在尖峰開始標(biāo)準(zhǔn)偏差閾值(eps_sigma_S1)以上。
文檔編號G01L23/08GK102216749SQ200980145841
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者拉蒙德 A., 桑斯 M., 文扎爾 S-D. 申請人:法國歐陸汽車公司