[发明专利]用于计算神经元层的模型计算单元和控制设备

说明书

本发明涉及一种用于选择性地计算多层感知器模型的层和至少一个另外的基于数据的函数模型的模型计算单元，其具有以硬件构造的固定接线的计算内核，计算内核用于计算在耦合的功能块中固定地预先给定的计算算法，其中，计算内核具有状态机和运算块，其中状态机预先给定用于计算多层感知器模型的所述层和所述至少一个另外的基于数据的函数模型的计算操作，其中状态机此外还被构造用于可选择地在计算感知器模型的所述层之前或者计算所述至少一个另外的基于数据的函数模型之前进行对输入参量的输入变换和/或在计算感知器模型的所述层之后或者计算所述至少一个另外的基于数据的函数模型之后进行对输出参量的输出变换。

技术领域

本发明涉及对单独的硬接线的模型计算单元中的函数模型、尤其是用于计算多层感知器模型的函数模型的计算。

背景技术

经常利用模型来实现对技术系统（诸如内燃机、电动驱动装置、蓄电池和诸如此类）的控制的功能，所述模型表示真实系统的数学模型（Abbild）。然而，在物理模型情况下、尤其是在复杂关系的情况下缺乏必要的计算精确度，并且在如今的计算能力的情况下通常难以在对于控制设备来说所需的实时要求之内对这样的模型计算。针对这种情况设想使用基于数据的模型，所述基于数据的模型仅仅基于借助于试验台或者诸如此类所得到的训练数据来描述在输出参量和输入参量之间的关系。尤其是，基于数据的模型适合用于对复杂关系进行建模，在所述复杂关系的情况下，在模型中以适当的方式考虑多个输入参量，在所述输入参量之间存在相互关系。此外，借助于基于数据的模型进行的建模还提供如下可能性：通过添加单个输入参量来对该模型补充。

基于数据的函数模型通常基于大量控制点（Stützstellen），以便实现对于相应应用足够的建模精确度。由于大量控制点，为了利用基于数据的函数模型（诸如高斯过程模型）计算模型值，需要高计算能力。因而，为了可以在控制设备应用中实时地计算这样的基于数据的函数模型，可以设置基于硬件设计方案的模型计算单元。

发明内容

根据本发明，设置用于计算多层感知器模型的层的模型计算单元以及控制设备和所述控制设备的用途。

在具体实施方式中说明另外的设计方案。

上述模型计算单元规定如下设计方案，所述设计方案实现：计算具有可变数目的神经元的多层感知器模型（MLP模型）的神经元层或者至少一个另外的基于数据的函数模型。

根据第一方面是一种用于选择性地计算多层感知器模型的神经元层和至少一个另外的基于数据的函数模型的模型计算单元，其中所述模型计算单元具有以硬件构造的固定接线的计算内核（Rechenkern）,所述计算内核用于计算在耦合的功能块（Funktionsblöcken）中固定地预先给定的计算算法，其中所述计算内核具有状态机和运算块，其中所述状态机预先给定用于计算多层感知器模型的神经元层和至少一个另外的基于数据的函数模型的计算操作，其中所述状态机此外还被构造用于可选择地在计算感知器模型的神经元层之前或者计算至少一个另外的基于数据的函数模型之前进行对输入参量的输入变换和/或在计算感知器模型的神经元层之后或者计算至少一个另外的基于数据的函数模型之后进行对输出参量的输出变换。

上述模型计算单元的思想在于：所述模型计算单元在硬件结构中在控制设备中的计算内核中单独地被构造用于计算多层感知器模型的神经元层和至少一个另外的基于数据的函数模型。以这种方式可以提供基本上固定接线的硬件电路用于实现如下功能，所述功能实现：计算多层感知器模型的一个或多个神经元层并且在此在控制设备的软件控制的微处理器中只引起非常小的计算负荷。通过由模型计算单元提供的硬件加速可以实时地计算多层感知器模型或者另一基于数据的函数模型，使得将这种模型用于机动车中的内燃机的控制设备应用的用途变得令人感兴趣。

由于进行或跳过对输入参量或输出参量的输入变换和/或输出变换的可能性，可以根据要计算的模型的类型而定地来进行输入参量或输出参量的适配。