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申请/专利权人：上海交通大学

摘要：一种内燃机技术领域的基于注意力机制的柴油机颗粒物瞬态排放实时预测方法，包括以下步骤：根据归一化公式对柴油机连续运行5秒的转速与扭矩运行数据进行处理，并作为预测模型输入；根据位置编码公式对预测模型输入进行位置编码，获得带有时间序列特征的转速与扭矩位置输入向量；针对位置输入向量，分别建立每一个注意力头下的权重矩阵，并根据注意力计算公式得到注意力值；计算获得多层注意力值；根据全连接层计算公式和反归一化公式对多层注意力值进行处理，预测出下一时刻的瞬态颗粒物排放值；进行矩阵和全连接层参数的训练和调整。本发明解决了柴油机瞬态工况下颗粒物排放预测精度差、计算时间长的问题，能够为基于模型的优化控制与虚拟传感器的开发提供支持。

主权项：1.一种基于注意力机制的柴油机颗粒物瞬态排放实时预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据归一化公式对柴油机连续运行5秒的转速与扭矩运行数据进行处理，并作为预测模型输入；步骤二，根据位置编码公式对预测模型输入进行位置编码，获得带有时间序列特征的转速与扭矩位置输入向量；步骤三，针对位置输入向量，分别建立每一个注意力头下的权重矩阵，并根据注意力计算公式得到注意力值；步骤四，计算获得多层注意力值；步骤五，根据全连接层计算公式和反归一化公式对多层注意力值进行处理，预测出下一时刻的瞬态颗粒物排放值；步骤六，进行矩阵和全连接层参数的训练和调整；其中，在步骤一中，所述归一化的计算公式为： 式中：nor转速为归一化后的转速；x转速为柴油机转速信号，单位为rmin；x转速，min为柴油机转速最小值，单位为rmin；x转速，max为柴油机转速最大值，单位为rmin；nor扭矩为归一化后的扭矩；x扭矩为柴油机扭矩信号，单位为N·m；x扭矩，min为柴油机扭矩最小值，单位为N·m；x扭矩，max为柴油机扭矩最大值，单位为N·m；在步骤二中，所述位置编码的计算公式为：PEK，转速＝sinK+norK，转速PEK，扭矩＝cosK+norK，扭矩式中：K＝1，2，...，5，为模型输入数据的时刻，单位为t；PEK，转速为K时刻下位置编码后的转速向量；PEK，扭矩为K时刻下位置编码后的扭矩向量；norK，转速为K时刻下归一化转速；norK,扭矩为K时刻下归一化扭矩；在步骤三中，所述注意力计算公式为： 式中：Q为查询矩阵，矩阵维度为5，64；PE为位置编码后的转速与扭矩矩阵，矩阵维度为5，2；WQ为查询矩阵的权重矩阵，维度为2，64；K为键值矩阵，矩阵维度为5，64；WK为键值矩阵的权重矩阵，维度为2，64；V为值矩阵，矩阵维度为5，64；Wv为值矩阵的权重矩阵，维度为2，64；Z为注意力矩阵，矩阵维度为5，64；softmax为对矩阵每一行进行归一化处理，即矩阵每一行中元素之和为1；在步骤五中，所述全连接层计算公式为： 式中：Ynor为颗粒物排放归一化预测值；W1为权值矩阵，维度为1，5；W2为权值矩阵，维度为2，1；Zmul为多层注意力值，维度为5，2；B1为偏置值；B2为偏置值；在步骤五中，所述反归一化计算公式为：Y＝Ynorymax-ymin+ymin式中：Y为颗粒物排放预测值，单位为gh；Ynor为颗粒物排放归一化预测值，ymax为颗粒物排放最大值，单位为gh；ymin为颗粒物排放最小值，单位为gh。

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