CN101479682A

CN101479682A - 流体的特定量的流量控制器输送

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Publication number: CN101479682A
Application number: CNA2007800215603A
Authority: CN
Inventors: M·麦克唐纳; A·斯米尔诺夫; B·李; M·J·佐罗克
Original assignee: Advanced Energy Industries Inc
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2027-04-18
Also published as: KR20090005140A; TW200848966A; JP2009534756A; KR101360871B1; EP2008008A4; US20070246102A1; TWI432930B; EP2008008A2; WO2007124324A3; US7971604B2; CN101479682B; WO2007124324A2

Abstract

描述一种使用基于流体输送分布的流量控制器输送流体的特定量的系统和方法。一个实施方式包括流体输送分布，该流体输送分布包括具有多个设定值的输送时间窗，每个设定值对应于输送时间窗内特定的瞬时时间。该方法还包括使用流量控制器根据通过可变阀的流体输送分布和流量传感器的反馈信号输送流体。

Description

流体的特定量的流量控制器输送

技术领域

本发明涉及控制系统，具体地但是非限制性地，本发明涉及控制流体流量的系统和方法。

背景技术

典型地，将流量控制器配置成基于关于流体流量的设定值(例如，立方厘米每分钟或克每分钟)来输送流体。当接收设定值时，流量控制器例如调节阀，以便在稳态模式下，以特定流体流量设定值输送流体。流量控制器通常调节阀的位置，以便使用例如基于比例积分微分(PID)控制的控制算法控制设定值附近的流体流量。

已知的流量控制器设计成通过例如接收脉冲宽度和设定值输送流体，这非常像燃料喷射器。但是，流体流量中例如由于压力变化而造成远离设定值的意外偏差会在相对于设定值输送的最终量的流体中产生显著的偏差。当前的流量控制器不具有基于反馈控制改变/调节设定值和/或输送时间(例如，输送时间窗)以精确地输送流体的特定量的能力。另外，已知的流量控制器可以校正远离稳态流体流量设定值的偏差，但是不能配置成校正远离数量设定值的偏差。

当前的流量控制器是有功能的，但是如果用于输送流体的特定量则不是足够精确或满意的。因此，需要一种响应于接收数量设定值、基于反馈控制接收和输送流体的特定量的方法和器械。

发明内容

下面总结在图中表示的本发明的示范性实施方式。这些和其它实施方式在具体实施方式部分更全面地描述。然而，应当理解，本发明不限于发明内容或具体实施方式中描述的形式。本领域的技术人员可以认识到：许多修改、等同物和可选结构都落入如权利要求所表述的本发明的精神和范围内。

在一些实施方式中，本发明的特征在于一种根据流体输送分布(fluiddelivery profile)输送流体的特定量的系统和方法。在这些实施方式中，流体输送分布包括具有多个设定值的输送时间窗，每个设定值对应于输送时间窗内特定的瞬时时间。在变形中，有关流体的输送利用流量传感器的反馈信号。

在另一个实施方式中，本发明的特征在于：用于流体输送的方法包括：流量控制器的可变位置阀的位置从关闭位置变化到第一位置，以响应于接收数量指示来开始流体的输送，该数量指示表示流体的特定量，以及从第一位置调节可变位置阀的位置，直到输送了流体的特定量。在本实施方式中，该调节是基于流量指示和流体输送分布的，该流量指示表示流体的流量。

而在另一个实施方式中，本发明的特征在于：一种器械，其包括配置成存储流体输送分布的存储器。另外，在本实施方式中，该器械包括处理器，该处理器被配置成访问流体输送分布，以根据流体输送分布来控制可变阀，以便输送流体的特定量。

附图说明

通过结合附图参照下面的具体实施方式和权利要求，本发明的不同目的和优点以及更全面的理解将变得显而易见并且更加容易理解，其中：

图1是根据本发明实施方式的、配置成输送流体的特定量的流量控制器的示意图。

图2是根据本发明实施方式的、配置成输送流体的特定量的流量控制器的部件的示意图。

图3A是根据本发明实施方式的、输送流体的特定量的流体输送分布的曲线图。

图3B是根据本发明实施方式的、在输送流体的特定量期间阀位移比时间的曲线图。

图3C是根据本发明实施方式的、在输送流体的特定量期间流体的输送量比时间的曲线图。

图4是说明根据本发明实施方式的、根据流量输送分布输送流体的特定量的方法的流程图。

图5A是表示根据本发明实施方式的、通过流量控制器改变流体输送分布的曲线图。

图5B是根据本发明实施方式的、在输送流体的特定量期间阀位移比时间的曲线图。

图5C是根据本发明实施方式的、在输送流体的特定量期间流体的输送量比时间的曲线图。

图6A是根据本发明实施方式的、具有几个部分的流体输送分布的曲线图。

图6B是根据本发明实施方式的、在输送流体的特定量期间流体的输送量比时间的曲线图。

图6C是根据本发明实施方式的、在输送流体的特定量期间阀位移比时间的曲线图。

图7是说明根据本发明实施方式的、根据具有两个部分的流体输送分布输送流体的特定量的方法的流程图。

图8A是根据本发明实施方式的、随时间变化的流体输送分布的关闭部分的曲线图。

图8B是根据本发明实施方式的、在根据图8A的流体输送分布输送流体的特定量期间流体的输送量比时间的曲线图。

具体实施方式

根据本发明的几个实施方式，响应于对流体的特定量的需要，通过流量控制器输送流体的特定量。在许多实施方式中，例如，流量控制器接收特定量的指示作为设定值，其表示摩尔总数或流体总质量，并且流量控制器使用反馈信号根据流体输送分布来调节可变阀以控制流体流量，直到输送流体的特定量。在一个实施方式中，反馈信号是来自流量传感器的测量，但是，如在此进一步论述的，在其它实施中利用其它反馈指示。

在一些变形中，流量控制器还使用反馈信号来监视流体的输送量，以便如果需要，调节流体输送分布，以保证输送流体的特定量。在许多实施中，流体输送分布是一组指示，其用于在一段时间输送确定量的流体。在一些实施方式中，例如，流体输送分布是一组具有相应时间的阀指示。在一些实施中，数学推导流体输送分布，在变形中，基于约束条件如最小输送窗或阀的特性配置该分布。

有利地，几个示范性的实施方式允许响应于对流体的特定量的需要输送流体。在半导体制造环境下，例如，已经发现：输送特定量的反应物是特别有益的，这是因为经常根据质量(例如，摩尔)数量限定与制造相关的配方。

现在参照图，其中在几个视图中相同或相似的元件由相同的附图标记表示，并且具体参照图1，其说明示范性的环境，其中流量控制器100被配置成从流体容器120输送流体的特定量到反应器180。在本实施方式中，流量控制器100配置成接收数量设定值110(例如，总质量设定值或总摩尔设定值)，其是被输送到反应器180的流体的特定量的指示，而不是例如根据流量接收设定值指示。数量设定值110例如基于反应器180中反应所需的流体的总摩尔数。

在操作中，在本实施方式中，流量控制器100响应于接收数量设定值110根据流体输送分布将流体从流体容器120输送到反应器180。数量设定值110例如是经由控制服务器从用户接收的。在其它的实施方式中，数量设定值110是局部地存储在流量控制器110中的预先设计的值，其在需要时是可以访问的。

当流体流动时，在本实施方式中，流量控制器100还参照流体输送分布和数量设定值110监视流体的总摩尔数，另外，流量控制器100基于该监视调节流量和/或流体输送分布，直到已经输送了由数量设定值110表示的流体的特定量。在几个实施方式中，布置流体容器120和流量控制器100，使得流体容器120将连续的上游压力输送到流量控制器100。

在一些实施方式中，流体是液体(例如，硫酸)，在其它实施方式中是气体(例如，氮气)，但是得益于本公开，本领域的技术人员应当理解：由流量控制器100输送的流体可以是任何类型的流体，例如包括元素的混合物和/或任何状态的化合物，如气体或液体。在许多实施方式中，流量控制器100被配置成在高压、低温下将流体输送到不同类型的容器或器皿。

其次参照图2，表示参照图1描述的流量控制器100的一个实施方式。特别地，在图2中描述的流量控制器200包括流量传感器202、处理器204、可变阀206和存储器208。在许多实施方式中，流量传感器202通过热流量传感器实现，但是在其它实施方式中，利用层流流量传感器、科里奥利流量传感器、超声波流量传感器或差压传感器。在变形中，结合其它传感器的任意组合中使用流量传感器102，以精确地测量流量(例如，温度传感器和/或压力变送器)。在一些实施方式中，用除了流量传感器的传感器替换流量传感器102，并且由流量控制器200使用来自该传感器的一个或多个值，以计算给定时间的流体的输送量。

在本实施方式中，可变阀106是任何适当类型的可变阀，其以任意方式改变流体的流量。例如，可变阀106是具有可变孔的阀或具有多个预置位置的阀。在几个实施方式中，当打开和/或关闭时，可变阀106从被输送的流体接收连续的上游压力。

在几个实施方式中，存储器208用于存储原始测量值和相应的测量时间。在其它实施方式中，除了(或代替)原始测量值和相应的测量时间，存储器208存储由流量控制器200输送的流体的运行总数。在一个实施方式中，例如，处理器204在给定的时间计算流体的输送量，并且在存储器208中存储该值。在第二和随后的时间，处理器204计算更新的流体的输送量，并且将输送量的值替换成更新的输送量的值。如在此进一步论述的，在这些实施方式中，参照数量设定值110使用运行总数，以确定是否调节可变阀106的位置。

在操作中，示范性的流量控制器200使用反馈环，以根据流量输送分布输送由数量设定值指示的流体的特定量。在此参照图4和7进一步描述一些示范性的反馈环。在当前的实施方式中，流体输送分布被存储在存储器208中，但这当然不是必须的，在其它实施方式中，一个或多个流体输送分布存储在控制器外部，并且当需要时取回。

在几个实施方式中，基于一个或多个因素更新适用的流体输送分布。在许多实施方式中，例如，流体输送分布(在此也称作流体输送分布的形状)中的指示设定值(例如，阀设定指示)和相应的次数基于一个或多个因素变化，该因素例如包括所期望的精确水平、所期望的流体输送的时间窗、流量，以及如在此进一步描述的，一个或多个其它的约束条件。

例如，在许多实施方式中，流体输送分布的形状被配置成根据一个或多个因素改变可变阀206关于流体输送窗打开和关闭的方式。在许多实施中，分布输送被设计成在短时间(例如，500ms)内输送流体，但是在一些实施中，不仅基于流体输送的时间周期和/或流量，而且还基于一个或多个其它约束条件设计流体输送分布。

例如，在一些实施方式中，流体输送分布包括指示，建立该指示以便可变阀206逐渐打开，以防止传感器(例如，流量传感器202)达到饱和点。然而，在其它实施方式中，配置流体输送分布，以便可变阀206以使一个或多个传感器饱和的速率输送流体。

在一些实施方式中，流体输送分布是以数学方程的组合为基础的，例如包括线性方程、对数函数、双曲型方程、阶梯函数、瞬时函数和微分方程，并且在几个实施中，特别为输送具体类型的流体配置流体输送分布。

根据多个实施方式，当输送流体时，由处理器204使用来自流量传感器102的测量，以根据流体输送分布来调节可变阀206的位置。这样，当流量传感器102的流量测量指示流动偏离流体输送分布时，调节可变阀106的位置，以符合流体输送分布。在一些实施方式中，流量控制器100利用比例积分微分(PID)控制算法，但是在其它实施方式中，应用其它控制算法。

在许多实施中，当可变阀206输送流体时调节流体输送分布。在一个实施方式中，例如，通过处理器204使用来自流量传感器202的测量，以改变流体输送分布。例如，如果处理器104确定(例如，使用来自流量传感器202的测量)：在其现有的状态，流体输送分布不会输送流体的特定量，则调节流体输送分布，以便输送该特定量。

在示范性的实施方式中，流量控制器200基于来自流量传感器202的测量及其相应的测量时间计算流体的输送量。该流体的输送量(在此也称作当前流体的输送量)是使用最近的测量已经由流量控制器100输送的流体量。在本实施方式中，在存储器208中存储用于计算输送量的测量和相应的测量时间。在其它实施方式中，将测量和相应的测量时间存储在中心服务器(未示出)中，并且通过处理器204访问。

在示范性的实施方式中，使用适当的流体方程和/或数学技术计算流体的输送量。例如，例如使用有限元分析来积分公升每秒的流量测量和相应的以毫秒的测量时间，以计算任何给定测量时间的摩尔总数。例如使用流量传感器202和/或处理器204的任意组合调节流量测量，该组合使用任何获得精确的流量测量的技术如非理想流体方程、经验方程和/或例如与流量控制器、阀、压力和/或温度有关的系数。在变形中，还调节其它测量或计算值，以补偿例如由部件的处理时间或物理限制产生的延迟。

虽然图2表示：流量传感器202、处理器204、可变阀206和存储器208以单个设备被集成到流量控制器200内，但是在一些实施方式中，将部件组合或分成不同的部件和/或设备。例如，在一个实施方式中，将存储器208例如作为小高速缓冲存储器嵌入处理器204内，或者在可选的实施方式中，将其集成到分开的集中式服务器(未示出)中，其为流量控制器200或几个分布式的和/或级联的流量控制器存储数据。类似地，在其它实施方式中，可变阀206是与流量控制器200分离的部件，例如位于流量传感器202和/或流量控制器200的上游或下游。同样地，在可选的实施方式中，流量传感器202是与流量控制器200分离的部件，其位于与流量控制器200关联的任何其它部件的上游或下游。

虽然参照在此描述的许多实施方式以摩尔表示设定值、测量和计算，但是在其它实施方式中，以其它单位如克或单位的组合表示这些值。在几个实施方式中，使用处理器204和/或与流量控制器200中的部件关联的处理器将测量转换成适当或特定的单位。

其次参照图3A-C，其表示分别描绘了示范性的流体输送分布300、阀位置310比时间以及流体的输送量330比时间的曲线图。如图3A-C所示，在时间A，由流量控制器接收数量设定值，其指示要输送的流体的特定量，在时间B，输送流体的特定量320。

如图3A所示，在该例中，计算流体输送分布300，以便输送由设定值指定的流体数量。特别地，在该例中，流体输送分布300是一组具有相应次数的阀指示，其通过流量控制器在时间A和时间B之间输送一定量的流体。根据该流体输送分布300，阀在时间A打开到50％，并且保持在该位置，直到阀在时间B关闭。时间A和时间B之间的时间周期称作输送时间窗。在一些实施方式中，输送时间窗的持续时间不是对流量控制器的约束条件，但是在许多实施方式中，流体输送时间窗如最大输送时间窗或最小输送时间窗的持续时间是在流体输送分布中反映的约束条件。

在一些实施方式中，例如基于输送的流体的特定量和/或流量控制器的特性确定输送时间窗。例如，如果要输送大量的流体并且流量控制器物理地不能在确定的输送时间窗内输送流体，则增加输送时间窗。另一方面，如果基于流量控制器的流体的特定量较少，则缩短流体输送时间窗。

在许多实施方式中，基于一个或多个约束条件修改流体输送分布内阀指示和/或与至少一个阀指示对应的时间，但是在其它实施方式中，设计流量控制器，以便不会基于约束条件的变化而改变流体输送分布。

图3B表示：在时间A，当流量控制器接收数量设定值时，阀位移310根据图3A所示的流体输送分布300立即增加到50％。如图所示，阀位移310被保持在50％，直到图3C中的流体的输送量330的值达到设定值320，然后阀关闭，并且阀位移变成零。图3C中描绘的流体的输送量的曲线图对应于图3B中所示的阀位置的变化，并且如图3B所示，在时间A，当接收数量设定值时流体的输送量330是零，然后增加，直到在时间B，流体的输送量330达到设定值320。

图3A-C描绘流量控制器的示范性操作，其包括实质上持续监视流体的流量，并且调节阀的位移，以符合图3A所示的流体输送分布。在该例中，流体输送分布300不需要调节以输送流体的特定量。然而，在一些实施方式中，还调节流体输送分布以提供精确量的流体。

在许多实施方式中，当接收数量设定值时，通过流量控制器计算流体输送分布。在一个实施方式中，例如，流量控制器基于约束条件如时间输送窗约束条件和/或可变阀的特性使用方程，以计算/确定用于输送流体的特定量的最佳流体输送分布。例如，如果可变阀包括不能以特定的流速精确地输送流体的孔，则将流速从流体输送分布的计算排除。

在一些实施方式中，流量控制器例如通过典型的流体输送分布形状设计，调节该流体输送分布形状以输送由数量设定值指定的流体的特定量。例如，在这些实施方式中，如果流量控制器设计成典型地通过锥形打开和锥形关闭分布输送流体，当接收数量设定值时，流量控制器调节打开分布和关闭分布内的特定值，以保证输送由数量设定值指定的流体的特定量，同时维持它们通常的锥形形状。

其次参照图4，所示的是描绘根据流体输送分布输送流体的特定量的示范性过程的流程图。如图所示，接收表示由流量控制器(例如，流量控制器100、200)输送的流体的特定量的数量设定值(方框400)，响应于此，根据流体输送分布打开阀(例如，阀206)，以开始输送流体(方框410)。

在许多实施方式中，基于由数量设定值表示的流体数量来配置流体输送分布，以便流量控制器将阀打开到预定点。例如，如果数量设定值表示：相对于阀的输送容量和响应时间输送少量的流体，则配置流体输送分布，以便阀打开到其完全的输送容量的一小部分。在一些实施方式中，可变阀被打开到精确特性的位置。

在流体开始流过阀之后，反馈环用于监视流体的输送量并且调节可变阀和/或流体输送分布，直到完全输送特定的量。如图4所示，例如，一旦打开阀(方框410)，测量流体流量，并且将其与表示测量流动的时间相应的测量时间关联(方框420)。然后基于测量的流量和相应的测量时间计算流体的输送量(方框430)。在本实施方式中，仅存储流体的输送量的值，并且当测量新的数据点时，更新该值(方框420)。在其它的实施方式中，存储每个流量测量和相应的测量时间，并且基于存储的一组流体流量和时间测量计算流体的输送量。

如图4所示，然后参照数量设定值和流体输送分布处理计算的流体的输送量(方框440)。如果还未达到数量设定值，并且如果需要，则调节流体输送分布(方框450)，和/或调节可变阀的位置(方框460)。例如，如果基于计算的流体的输送量和基于流体输送分布设计：在特定的时间输送窗内不能输送流体的特定量，则调节流体输送分布以加速流体的输送，并且发送信号，以基于新的流体输送分布调节可变阀的位置。在一些实施方式中，通过流体输送分布的减速来调节流体输送分布。

在一些实施方式中，决定基于偏离设计的流体的输送量的阈值来调节流体输送分布。例如，将流量控制器设计成调节流体输送分布，如果设计的最终输送量大于由数量设定值表示的要输送的流体的特定量+/-3％。在这些实施方式中，流量控制器使用当前计算的流体的输送量和流体输送分布，以设计最终的流体的输送量，并且例如，如果仅会输送流体的特定量的95％，则流量控制器调节流体输送分布。在这种情况下，调节流体输送分布，以例如通过增加流体输送分布中的流量指示更迅速地输送流体。在其它实施方式中，不调节流体输送分布，直到例如两个以上的测量的和/或计算的值超出阈值。

在几个实施方式中，进行阀调节(方框460)，即使在450处未调节流体输送分布。例如，如果测量的流体流量从流体输送分布偏离，但不足以触发流体输送分布调节(方框450)，将信号发送到可变阀以调节其位置(方框460)，从而符合流体输送分布。

在对流体输送分布(方框450)和/或可变阀(方框460)进行任何所需的调节之后，流量控制器连续测量流体流量，并且将测量与测量时间关联(方框420)。而且，如果确定：对流体输送分布的调节不是必须的(方框450)以及对可变阀的位置的调节不是必须的(方框460)，则流量控制器连续测量流体流量，并且将测量与测量时间关联(方框420)。

在示范性的实施方式中，方框420-460表示反馈环，重复该反馈环直到确定已经达到数量设定值(方框440)，如果已经达到，则发送信号关闭可变阀(方框470)。例如，如果计算的流体的输送量大于或等于数量设定值，则将关闭信号发送到可变阀。在许多实施方式中，在已经达到数量设定值之前发送信号以关闭可变阀。例如，如果可变阀的响应时间较慢，预先发送关闭可变阀的信号，以便当可变阀响应并且实际关闭时，最终的输送量满足数量设定值。

在示范性的实施方式中，反馈环的循环时间是需要执行方框420至460中描绘的步骤的时间，基于一个或多个变量调节该时间，除了别的以外，该变量尤其包括可变阀的响应时间、流体的特定量、输送流体的时间窗以及系统接收流体的特定量的需要。例如，如果可变阀的响应时间与执行反馈环的时间相比非常长，则增加反馈环的循环时间，以便允许可变阀有足够的时间来响应，并且不会不必要地处理流体流量测量。在这种情况下，不能适当地调谐反馈环，这导致系统的不稳定性，这是因为反馈环基于阀的慢响应可以发送过度的校正信号。在一些实施方式中，如果流体的特定量相对较少或输送时间窗较短，则减少反馈环的循环时间，以保证处理测量并且阀调节足够快以精确地输送流体的特定量。

在一些实施方式中，调节在图4中表示的流程图和/或反馈环中的步骤的顺序。例如，在许多实施方式中，发送信号以在调节流体输送分布之前调节可变阀的位置。在其它实施方式中，发送信号以在计算流体的输送量之前基于流体流量的测量调节可变阀，而在另外的实施方式中，测量、计算和调节的速率是不同的。例如，以比对流体输送分布和/或可变阀位置进行调节更快的速率测量流体流量值。另外，流体输送分布的调节速率和可变阀位置的调节速率可以是不同的，甚至可以在平行的反馈环中执行。

其次参照图5A-C，表示分别描绘流体输送分布500、阀位移比时间510和流体的输送量比时间520的曲线图，相应于响应数量设定值和输送时间窗约束条件的流量控制器(例如，流量控制器100)。如图5A所示，在本例中，流体输送分布基于流量控制器的计算以及基于输送时间窗的约束条件530从最初的流体输送分布500变化到修正的流体输送分布505。在时间W，如图5A-C所示，通过流量控制器接收数量设定值，其表示要输送的流体数量。基于W的开始时间以及输送时间窗的持续时间，要求流量控制器在时间Z之前输送流体的特定量540。

如图5B所示，在时间W，当流量控制器接收数量设定值时，在本例中，阀位移510根据图5A所示的最初的流体输送分布500立即增加到50％，其还表示：将阀位置保持在50％，直到在时间Y关闭阀。如图5C所示，在时间W，当阀打开时，流体的输送量520从零逐渐增加，直到输送的量520达到特定的量540。在本例中，流量控制器使用算法(例如，参照图4描述的算法)监视和处理流体流量的测量，以输送流体的特定量540。

如图5C所示，在本例中，在时间X，流量控制器基于当前的流体的输送量520以及基于图5A所示的最初的流体输送分布500计算设计的流体的输送量560。在本例中，设计的流体的输送量560表示：在时间Z之前使用50％的阀位移未达到特定的量540，作为计算的结果，在时间X，图5A中的流体输送分布从最初的流体输送分布500变化到修正的流体输送分布505。如图5B所示，与图5A中的流体输送分布变化一致，阀位移510变化到80％。如图5C所示，在时间X，这种位移的变化造成流体输送的加速以及曲线520中的弯曲。

如图5B所示，根据图5A中的修正的流体输送分布505，在时间Y，阀关闭并且阀位移变化到零，其相应于达到的特定量540。

其次参照图6A，表示具有三个部分的示范性的流体输送分布600，即打开部分632、中间部分634和关闭部分636，在此还称作打开分布632、中间分布634和关闭分布636。在本例中，流体输送分布600是由流量控制器计算的分布，响应于表示要输送的流体的特定量的数量设定值以及响应于输送流体的约束条件。响应于数量设定值，流量控制器发送信号以调节可变阀，从而在与流量输送分布600一致的相应时间输送流速。

如图6所示，在本例中，流体输送分布600由一组具有相应时间的流速组成。流体输送分布600下的区域对应于通过流量控制器使用流体输送分布600输送的流体总量，如图所示，区域604、606和608是分别在打开分布632、中间分布634和关闭分布636输送的流体的量。如图所示，流速根据打开分布632缓慢增加，一旦达到中间分布634，流速实质上保持恒定，直到流速根据关闭分布636缓慢减小。

在本例中，计算流体输送分布600(例如，通过流量控制器)，以在打开分布632期间输送大约15％的流体，在中间分布634期间以流速Q输送65％的流体，在关闭分布636期间流体平衡。更特别地，计算流体输送分布600的打开部分632的斜率，以便流量控制器输送15％的流体的特定量，并且达到流速Q。计算中间分布634的持续时间，以便输送65％的流体(80％的输送量)，计算关闭分布636的斜率，以便流量控制器输送最终20％的流体的特定量。

虽然不要求，在一些实施方式中，在流量控制器接收数量设定值并且完成流量输送分布600的计算之后，流量控制器(例如，流量控制器100)根据打开分布632开始输送流体。在这些实施方式的一些变形中，在完成流量输送分布600的计算之后，经过一定的时间段之后，将流量控制器设计成(例如，通过控制信号)开始输送流体。在这些实施方式中，虽然在流量控制器开始输送流体的特定量之前计算整个流体输送分布600，但是在许多实施中，基于对流体流量的监视计算和/或调节部分流体输送分布600的几部分。在几个实施方式中，流体输送分布的几部分不仅是实时调节的，而且是在输送流体时最初实时计算的。例如，流量控制器仅计算流体输送分布632的打开部分，随后，计算中间分布634和关闭分布636，刚好在使用这些分布之前。

参照图6B和6C，分别表示流体的输送量610比时间和阀位移620比时间，其对应于图6A表示的流体输送分布600。如图6A-C所示，在时间L，按照示范性的分布600操作的流量控制器开始根据打开分布632通过调节阀位移620输送流体。在图6B中，当流体的输送量610是大约15％(在616处表示)时，在时间M，流量控制器开始根据中间分布634输送流体。在时间N，在图6B中，当流体的输送量610达到大约80％(在614处表示)时，流量控制器开始根据流体输送分布600的关闭分布636通过调节阀位移620输送流体。如图B和C所示，在时间0，当流体的输送量610达到数量设定值612时，阀位移是零，符合流体输送分布600。

虽然参照三个组成分布描述示范性的流体输送分布600，但是应当认识到：根据其它实施方式的输送分布包括其它可区别的分分布的数量和/或形状，其例如通过不同约束条件分别确定。

其次参照图7，表示描绘示范性方法的流程图，其通过流量控制器(例如，流量控制器100)实施，该流量控制器用于根据具有两个部分即打开分布和关闭分布的流体输送分布输送流体的特定量。在本实施方式中，流量控制器根据打开分布将可变阀打开到饱和位置(即流量传感器饱和的位置)，并且输送流体，直到输送由数量设定值表示的特定百分比数量的流体。当已输送了特定百分比时，流量控制器根据关闭分布输送流体，直到输送总的流体的特定量。虽然其它百分比的流体也是特定的，但是在本例中，假设当输送50％的数量设定值时，流量控制器根据关闭分布开始关闭可变阀。

如图所示，当接收数量设定值指示和/或流体输送约束条件时(方框700)，计算流体输送分布以包括打开分布和关闭分布(方框710)。如上所述，在本实施方式中，将可变阀打开到其饱和位置(方框720)，然后接收流体流量测量(方框730)。

在本实施方式中，基于流体流量测量来计算流体的输送量，以确定流量控制器是否转换到关闭分布(方框740)。如图所示，当计算的输送量小于由数量设定值表示的50％的流体的特定量时，继续接收流体流量测量，并且根据打开分布输送流体(方框730)。如图所示，当输送量超过50％时，接收流体测量，并且根据关闭分布输送流体(方框750)。

如图7所示，在本实施方式中，基于流体测量流量控制器确定是否已达到数量设定值(方框760)，当已达到数量设定值时，流量控制器关闭可变阀(方框780)。在许多实施中，流量控制器在达到数量设定值之前开始关闭可变阀，以便在实际上关闭阀时，输送了特定的量。

如果还未达到数量设定值，如果需要，流量控制器基于流体测量调节可变阀位置或关闭分布(方框770)，并且流量控制器重复方框750、760和770，直到达到数量设定值。

其次参照图8A和8B，分别表示描绘响应于流体的输送量的偏差随时间调节的、示范性流体输送分布的关闭部分(在此也称作关闭分布)800的曲线图，以及描绘流体的输送量840的曲线图。在本例中，将流量控制器设计成在完成时间828完成输送一定数量的流体，如图所示，在本例中，关闭分布从第一、最初的关闭分布800到第二关闭分布805(在第二时间824)然后再到第三关闭分布810(在第三时间826)修正两次，以输送流体的特定量812。

如图8B所示，在本例中，例如在最初的时间822，流体的输送量840相对于增速快速增加。这种流体输送速率的变化是由于不同的因素例如包括流体流量压力的变化造成的。如图8B所示，在第二时间824计算的最终的流体的输送量的突出部分842表示：在违背时间约束条件的完成时间828之前就达到特定的量812。因此，在本实施方式中，在第二时间824，响应于突出部分842，最初的流体输送分布800被修正到第二关闭分布805，其对应于更低的流体输送速率。

如图8B所示，响应于由第二关闭分布805引起的更低的输送速率，在第二时间824和第三时间826之间流体的输送量的增加相对平坦。在图8B中，在第三时间826计算的最终的输送量的另一个突出部分844表示：在所期望的完成时间828之后不能接受的时间达到数量设定值。因此，如图8A所示，从实现相对低的流体输送速率的第二流体输送分布805变化到第三关闭分布810，以实现更高的流体输送速率，以便在所期望的完成时间828输送流体的特定量812。

虽然关于许多实施方式修正了关闭分布(例如，参照图8A和8B所述的实施方式)，但是在其它实施方式中，调节了流体输送分布的其它部分(例如，打开分布和/或中间分布)。另外，在一些实施方式中，修正流体输送分布内的单个指示(例如，阀设定指示)和对应的时间，而不是整个流体输送分布或流体输送分布的整个部分。而在另外的实施方式中，通过在输送流体期间内在任意点接收的约束条件触发流体输送分布的修正。

总之，除了别的以外，本发明提供了一种用于控制流体流量以输送流体的特定量的系统和方法。本领域技术人员可以容易地认识到：可以对本发明、其使用和其构造进行许多的变化和替换，以实现实质上与由在此描述的实施方式实现的相同的结果。因此，不应当将本发明限制于公开的示范性的形式。许多的变化、修改和可选结构都落入如权利要求表述的公开的发明的范围和精神内。

Claims

1.一种方法，包括：

接收由流量控制器使用的流体输送分布，以输送流体的特定量，该流体输送分布包括输送时间窗和多个设定值，该多个设定值中的每个设定值与该输送时间窗内特定的瞬时时间关联；以及

使用该流量控制器根据该流体输送分布来输送该流体，该多个设定值中的每个设定值对应于该流量控制器的可变阀的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中该输送时间窗基于该流体的特定量或该流量控制器的特征中的至少一个。

3.如权利要求1所述的方法，其中该流体输送分布基于该流体的特定量，并且基于该输送时间窗或该流体控制器的特性中的至少一个。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括基于该流体的输送量修正该流体输送分布，使用至少一个由流量传感器测量的值计算输送的量，该至少一个值对应于测量时间，该修正包括修正该流体输送分布内的该多个设定值中的至少一个设定值。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括基于该流体的特定量和该流体的输送量之间的差异来修正该流体输送分布，使用由流量传感器测量的至少一个值计算输送的量，该至少一个值对应于测量时间。

6.如权利要求1所述的方法，其中该流体输送分布是基于数学模型的。

7.如权利要求1所述的方法，其中该流体输送分布包括打开分布、中间分布和关闭分布中的至少一个。

8.如权利要求1所述的方法，其中该特定的量至少包括摩尔数和质量数中的任意一个。

9.如权利要求1所述的方法，包括用热流量传感器检测该流体的流量。

10.如权利要求1所述的方法，其中该流体输送分布包括至少一个部分，该至少一个部分是基于数学模型的。

11.如权利要求1所述的方法，其中该流体输送分布包括至少一个部分，

该方法进一步包括基于流体的输送量修正该至少一个部分，使用由流量传感器测量的至少一个值计算该输送量，该至少一个值对应于输送时间，该输送时间是该输送时间窗内的时间。

12.如权利要求1所述的方法，其中该流体输送分布包括至少一个部分，

该方法进一步包括基于该流体的输送量开始该流体输送分布的至少一个部分，使用由流量传感器测量的至少一个值计算该输送量，该至少一个值对应于输送时间，该输送时间是该输送时间窗内的时间。

13.一种方法，包括：

响应于接收数量指示将流量控制器的可变位置阀的位置从关闭位置变化到第一位置，以开始流体的输送，该数量指示表示该流体的特定量；以及

从该第一位置调节该可变位置阀的位置，直到输送该流体的特定量，当输送该流体的特定量时，该位置是关闭的位置，其中该调节是基于流量指示和流体输送分布的，该流量指示是对流体的流量的指示。

14.如权利要求13所述的方法，其中该第一位置是基于该流体的特定量的。

15.如权利要求13所述的方法，其中该第一位置是该可变位置阀的位置，其使与该可变位置阀关联的传感器饱和。

16.如权利要求13所述的方法，其中该调节包括基于流体的输送量的调节，流体的该输送量是基于该流量指示来确定的。

17.如权利要求13所述的方法，其中该流体输送分布是基于该流体的特定量和特定的输送时间窗中的至少一个的。

18.如权利要求13所述的方法，进一步包括基于该流量指示、该流体的输送量、输送时间、输送时间窗和该流体的特定量中的至少一个来修正该流体输送分布，该输送时间是该输送时间窗内的时间。

19.如权利要求13所述的方法，进一步包括基于该流体的特定量和该流体的输送量之间的差异修正该流体输送分布，使用该流量指示计算该输送的量。

20.一种用于输送流体的器械，包括：

存储器，其配置成存储流体输送分布，该流体输送分布限定可变阀随输送时间窗的阀位置；以及

处理器，其配置成接收该流体流速的指示以及对该流体的特定量的需要，并且响应于该需要和该流速的指示，该处理器被配置成按照该流体输送分布和该流速控制该可变阀，以便在该输送时间窗期间输送该流体的特定量。

21.如权利要求20所述的器械，包括可变阀，其配置成调节该流体的流速。

22.如权利要求20所述的器械，包括：

流量传感器，其配置成将该流速的指示提供到该处理器。

23.如权利要求20所述的器械，其中该处理器被配置成使用该流速的指示来计算该流体的输送量，并且该处理器被配置成响应于该流体的输送量来修正该流体输送分布。

24.如权利要求20所述的器械，其中该处理器被配置成基于该流速的指示、该流体的特定量或该输送时间窗中的至少一个来修正该流体输送分布。

25.如权利要求20所述的器械，进一步包括配置成发送温度指示的温度传感器和配置成发送压力指示的压力变送器中的至少一个，该处理器使用该温度指示或该压力指示中的至少一个来控制该可变阀。

26.如权利要求20所述的器械，进一步包括配置成发送温度指示的温度传感器和配置成发送压力指示的压力变送器中的至少一个，该处理器使用该温度指示或该压力指示中的至少一个来修正该流体输送分布。