موتورهاي آزمايشي و حالات مختلف تست موتور

تمام تحقيقاتي كه در اين زمينه انجام شده بودند بر اساس استفاده از موتورهاي آزمايشي نشان داده شده در شكل ۹-۵ بودند. راه انداختن آزمايشي موتورهاي test
cell شامل يك موتور Ford 3.0 LV-6 بود كه از دينامومتر الكتريكي در سيستم انتقال نيرو اتوماتيكي تشكيل شده بود. يك سنسور حرارتي كنترل كننده هوا، يك سنسور كنترل كننده جريان بنزين و يك ستسور كنترل كننده جزيان هوا در موتور نصب

شده اند تا دماي هوا و جريان بنزين و درجه جريان هوا در موتور نصب شده اند تا دماي هوا و جريان بنزين و درجه جريان هوا را اندازه گيري كنند. دو سنسور
اندازه گير گاز اكسيژن در لوله اگزوز جاسازي شده است. نتيجه اطلاعات جريان هوا و ورودي سنسورهاي مختلف درون موتور براي محاسبه مقدار جريان سوخت لازم براي تعيين درصد هوا و سوخت براي عملكرد موتور به كار مي رود. قسمت پردازش مركزي، پهناي پالس تزريقي و زمان جرقه را تعيين مي كند و به تزريق كننده فرمان

مي دهد كه مقدار دقيق سوخت را اندازه گيري كند و جعبه EMC(مدل كنترل كننده الكتريكي) براي مهيا كردن ارتباط سطحي به كنترل كننده EEC-IV و سيستم اكتساب اطلاعات به كا مي رود. سيستم سنسور تعيين سرعت زاويه اي تشكيل شده است از سنسور مغناطيسي ديجيتالي و تبديل كننده فركانس به ولتاژ كه فركانس سيگنالي را كه متناسب با سرعت چرخش موتور است را به ولتاژ آنالوگ تبديل مي كند. از تمام دورهاي موتور نمونه برداري مي شود و به صورت اطلاعات در مي آيد. بار الكتريكي متغيري به وسيله دينامومتر توليد مي شودكه به وسيله DYNLOC IV يعني

كنترل كننده سرعت و گشتاور در محل اتصال با DTC-1 كنترل كننده دريچه بنزين كه به وسيله كارخانه Dynesystem نصب شده است تنظيم مي شود. مقدار گشتاور سرعت دينامومتر به ترتيب از باتري و سرعت سنج بدست مي آيند. معيار ورودي دريچه كنترل بنزين و دينامومتر به وسيله برنامه كامپيوتري تعيين مي شود و به وسيله خط ارتباطي سريال RS-232 به كنترل كننده فرستاده مي شوند. مقدار فيزيكي بهره به صورت رقم درآمده و از برد تنظيم وقت AT-MIO-16F-5A/D براي كامپيوترهاي شخصي استفاده مي كند.

به خاطر حكم دولت، بازرسي دوره اي و نگهداري و تعمير موتورها به صورت يك امر عادي در آمده اند يك چنين تستي كه به وسيله مؤسسه محافظت محيط (EPA) گسترش يافته است از بازديد و تعمير در ۲۴۰ دوره تشكيل شده است. دوره EPA IM240 (به تصوير ۱۰-۵ مربوط به سرعت وسيله نقليه در مقابل زمان الودگي نگاه كنيد)سناريو رانندگي به قصد برآوردن آزمايش سيستم بيرون دا

دن وسيله نقليه براي مشاجره جز در مورد مونواكسيدكربن، هيدروكربن سوخته و اكسيد نيتروژن را نشان مي دهد.
دوره IM240 طراحي شده براي اينكه زير نظر آزمايشگاه با چهارچوب دينامومتر كار كند و از تقويم رانندگي شهري (UDS) الگوبرداري شده است كه تقريبا جزئي از رفت و آمد صبحگاهي در مناطق شهري مي باشد. اين تست براي ارزيابي انتشار وسايل نقليه در دنياي واقعي طراحي شده است. در [۹۷] نويسندگان يك تست تشخيص اضافي را پيشنهاد كردند تا در دوره IM240 اجرا شود به منظور نمايان ساختن و جدا كردن عيب هاي موتورهاي كوچك تشخيص و تصحيح شوند و بدين سان مقدار زيادي از آلودگي تعداد زيادي از وسايل نقليه كاسته مي شود.

۵٫۸٫۲-ساختمان كلي تخمين فازي و نتايج آن
در سييتم تشخيص كه اساس تكنيك FDI ما را شكل مي دهد ما مي خواهيم مدلي از يك سيستم ديناميكي كه از اطلاعات ورودي و خروجي سيستم استفاده مي كند طراحي كنيم. نوع عيب موتور كه استراتژي FDI سعي در شناسايي آن دارد شامل خطاي كاليبر كه در جدول ۵٫۳ ارائه شده است مي باشد اين خطاها به طور مستقيم درصد سوخت و هوا و زمان جرقه در احتراق كه متعاقبا در مقدار گاز زائد مؤثر است تأثيرگذار مي باشد. كشف عيبها و استراتژي ايزوله كردن بر اساس تخمين W (سرعت موتور بر حسب دور بر دقيقه) (مقدار هواي وارد شده در اثر مكش منيفلد) (مقدار تحريك دريچه بنزين گوشه اي كه بر حسب درصدي از باز بودن كامل دريچه بيان مي شود.

(مقدار سوخت وارد شده در محفظه احتراق بر حسب IB-m) و (مقدار گشتاور موتور بر ح

سب ft-Lb) (كه ما آن ها را به ترتيب با مشخص كرده ايم)كه با مدل شناسايي در نظر گرفته شده اند و بيان
مي كنند كه موتور چگونه كار مي كند به طور خاص داريم:
فرمول هاي ۵٫۵۸ تا ۵٫۶۲
ورودي ها در معادله ۵٫۶۳ تا ۵٫۶۷ داده شده اند(L زمان گسسته اي است در قلمرو لنگ كه مقدار آن از نمونه برداري در هر دو ميل لنگ موتور بدست مي آيد)

فرمول هاي ۵٫۶۳ تا ۵٫۶۷
يك خروجي از دينامومتر است. اين بردارهاي برگشت كه انتخاب شده بوده اند از شبيه سازي و مطالعات آزمايشي استفاده كنند براي تشخيص اينكه متغيرها براي تخمين زدن بقيه كاربرد دارند و چند ثابت به تأخير افتاده براي تخمين دقيق بايد استفاده شوند.
يك روش ارائه شده در سيستم تشخيص غير خطي كه براي اين منظور خاص قابل استفاده بودند و ما بايد از آن در مطالعات جاري علاوه بر روش تخمين فازي استفاده كنيم روش NARMAX (ARMAX غير خطي) مي باشد كه توسعه يافته سيستم تشخيص خطي ARMAX مي باشد. ساختار كلي مدل NARMAX از مقياس تركيب چند جمله اي حاوي بردار برگشت استفاده ميكند.

در اينجا ما از ساختار NARMAX به صورت داده شده استفاده مي كنيم(فرمول ۵٫۶۸) پارامترهايي هستند كه تغيير مي كنند تا تا حد ممكن به براي تمام (ما فقط از نصف چند جمله ها در ساختار مدلي خود استفاده مي كنيم) نزديك شود.
مطابق آنچه كه معمول است در اين حالت ما از دست ورودي هاي استانداردي كه مربع آن ها كمترين مقدار داشته باشد براي تنظيم تا زماني كه آن ها به طور خطي داده شوند.
به منظور يادگيري اطلاعات براي محاسبه مدل مورد نياز
جمع آوري شده اند. به خاطر قيد مكانيكي در دينامومتر الكتريكي، ما دوره IM240 را به ۷۰۰۰ دور موتور كاهش داديم علاوه بر اين به طور يكسان تصادفي به اگزوز اضافه شد و گشتاور نيز براي تحريك كردن سيستم اضافه شده اطلاعات بدست امده براي ايجاد كردن ۵ ورودي همزمان و سيگنال خروجي مورد استفاده قرار گرفت. هركدام براي ورودي پنج معادله (۵٫۶۲) (۵٫۵۸) در نمودار خوشه اي فازي ما ۱۰ شاخه انتخاب مي كنيم. فاكتور (fuzzines) m=2 و تلرانس براي هركدام از سيستم هاي فازي ساخته شده در نظر مي گيريم. اين ها از طريق آزمايش استنتاج شده بودند تا اينكه دقت مطلوب بدست آمد(براي مثال كاهش دادن R از مقدار ۱۰ دقت تخمين لازم را نمي داد). در مقايسه ما همچنين مدل مورد استفاده از تكنيك ARMAX غير خطي با استفاده از همان اطلاعات ورودي ازمايشي را نيز محاسبه
مي كرديم. سپس باطري تست آزمايشي به كار افتاد و مدل ناشي از گروه فازي، تكنيك ARMAX غير خطي به وسيله جمع آوري اطلاعات براي تستس مشابه در روزهاي متفاوت معتبر شدند.
نتايج حاصل در سيستم تشخيص به همراه اطلاعات معتبرساز(نه اطلاعات اموزشي) براي هر دو روش دو نمودراهاي ۵٫۱۱ تا ۵٫۱۵ نمايش داده شده اند. (a) نتايج حاصل از روش تشخيص فازي را نشان مي دهد و (b) نتايج NARMAX را نشان مي دهد. ما خطاي نزديك به واقعيت را با ارزيابي مربع خطا بين مقدار واقعي و مقدار تخمين زده شده اند انداره گيري مي كنيم(كه ما با نمايش داده ايم كه k زمان كامل شبيه سازي را مرتب مي كند.) همان طور كه نتايج نشان مي دهند هر دو

روش سيستم واقعي را به خوبي تقريب مي زنند. اگرچه براي اندازه گيري مقدار هوا و تخمين سرعت موتور روش NARMAX كمي بهتر از روش نموداري عمل مي كند. براي گاز خارج شده مقدار گشتاور و تخمين مقدار سوخت روش نموداري تخمين نسبتا بهتري نسبت به روش NARMAX دارد.
رويهم رفته مشاهده كرديم كه هيچ مزيت قابل ذكري در استفاده از NARMAX و يا تخمين فازي اگرچه مقدار كار آزمايشي زيادي لازم است براي تشخيص اينكه كجا بسط چند جمله اي در معادله (۵٫۶۸) براي ساختار NARMAX بايد متوقف شود.
اگر پارامترهاي R، m ، براي ساختار تخمين فازي در انتخاب آسان بودن. علاوه بر اين روش تخمين فازي مقداري اطلاعات اضافي سودمندي را تأمين مي كند كه سيستم ذكر شده بنظر مي رسد كه به مقدار كافي با اضافه كردن خروجي حاصل از ۱۰ دستور در ميان ۱۰ سيستم (R=10) بيان كرده باشد.

نمودار ۵٫۱۱ (در (a) مقدار هوا براي روش نمودار (پارازيت ها) اندازه گيري شده،(سيگنال هاي بدون پارازيت)تخمين زده شده است و (b) براي NARMAX، (سيگنال نويز) را اندازه گيري كرده و سيگنال بدون پارازيت را تخمين زده است)
نمودار ۵٫۱۲ (در (a) سرعت موتور براي روش نموداري با تخميني بالاتر از ۷۰۰۰ دور موتور اندازه گيري شده است و (b) براي روش NARMAX مقدار ماده را اندازه گيري كرده و سرعت را تخيمن زده است)

۵٫۸٫۳ ناتواني در كشف و شناخت استراتژي FDI
مدلي كه از روش نمودار فازي و خروجي بهينه بدست آمد به ما اجازه مي دهد تا از باقيمانده سيستم براي مثال استفاده كنيم تا خطاها را پيدا كرده و جدا كنيم. يك خطاي ويژه ممكن است با مراجعه به خطاهاي منطقي كه در نمودار ۵٫۴ داده شده است پيدا شود كه اين نمودار به وسيله روش تجزيه غير مستقيم در شكل [۹۸] بدست آمده است. در بدنه اصلي نمودار ۵-۴ به علامت هاي «صفر»، «غير صفر» و «-» اشاره كرديم كه به ما اجازه مي دهند تا خطاهاي خاصي را پيدا

كنيم. ما از آستانه ها استفاده مي كنيم تا منظور خود را از «صفر» و «غير صفر» مشخص كنيم.
نمودار ۵٫۱۳ {در (a) جريان بنزين در روش نموداري نشان داده شده و مقدار مواد اندازه گيري شده و نقطه چين ها تخمين زده شده است و در (b) براي روش NARAMAX پارازيت ها اندازه گيري شده و سيگنال هاي بدون پارازيت تخمين زده شده است)
نمودار ۵٫۱۴ (در (a) مقدار گشتاور در روش نموداري نشان داده شده پارازيت ها اندازه گيري شده و سيگنال هاي بدون پارازيت تخمين زده شده است و در (b) براي روش NARAMAX پارازيت ها اندازه گيري شده و سيگنال هاي بدون پارازيت تخمين زده شده است.