CN102422234A - 用于限制电-气动控制器中的驱动值的改变的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了用于限制电-气动控制器中的驱动值的改变的示例性方法和装置。公开的示例性方法包括：接收控制信号和反馈信号；由所述控制信号和所述反馈信号计算驱动值；确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的差是否大于所述电-气动控制器的摆动限制；以及基于所述摆动限制改变所述计算的驱动值。

Description

用于限制电-气动控制器中的驱动值的改变的方法和装置

技术领域

本公开大体上涉及控制器，更具体地，涉及用于限制电-气动控制器中的驱动值的改变的方法和装置。

背景技术

电子控制设备(例如电-气动控制器、可编程控制器、模拟控制电路等)典型地用于控制过程控制设备(例如控制阀、泵、阻尼器等)。这些电子控制设备引起过程控制设备的特定的操作。出于安全、成本效率和可靠性的目的，许多公知的隔膜式或活塞式气动致动器用于驱动过程控制设备并且典型地经由电-气动控制器耦接到全局过程控制系统。电-气动控制器通常被配置为接收一个或多个控制信号，并且将这些控制信号转换为提供给气动致动器的压强，以引起耦接到所述气动致动器的过程控制设备的期望的操作。例如，如果过程控制例程需要气动致动的阀使得较大体积的过程流体通过，则施加在与阀相关联的电-气动控制器的控制信号的幅度可能会增加(例如，在电-气动控制器被配置为接收4-20毫安(mA)控制信号的情况下，从10毫安到15毫安)。

电-气动控制器典型地使用感测或检测气动致动的控制设备的操作响应的反馈感测系统或元件(例如位置传感器)生成的反馈信号。例如，在气动致动的阀的例子中，反馈信号可以与位置传感器测量或确定的阀的位置对应。电-气动控制器将反馈信号与期望的设置点或控制信号进行比较，并且利用位置控制过程基于反馈信号和控制信号(例如两者之间的差)生成驱动值。该驱动值与待提供给气动致动器以实现耦接到气动致动器的控制设备的期望的操作(例如阀的期望的位置)的压强对应。

发明内容

描述了用于限制电-气动控制器中的驱动值的改变的示例性方法和装置。示例性方法包括：接收控制信号和反馈信号；由所述控制信号和所述反馈信号计算驱动值；确定所述驱动值与先前驱动值之间的差是否大于所述电-气动控制器的摆动限制(slew limit)。示例性方法还包括：基于所述摆动限制改变所述计算的驱动值。

公开的示例性装置包括：驱动电流摆动限制器，用于接收驱动值和先前驱动值，确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的差是否大于所述电-气动控制器的摆动限制，并且基于所述摆动限制改变所述计算的驱动值。示例性装置还可以包括：伺服控制处理器，用于接收控制信号和反馈信号，由所述控制信号和所述反馈信号计算所述驱动值并且将所述驱动值转发到所述驱动电流摆动限制器，以及将所述改变的驱动值发送到所述电-气动控制器的变换器。

附图说明

图1示出了包括示例性阀控制器和阀的示例性控制阀组件的示意图；

图2示出了图1的控制单元和示例性I/P驱动电流摆动限制器的方框图；

图3A示出了用于没有图1和图2的示例性I/P驱动电流摆动限制器的、图1的阀控制器的计算的I/P驱动电流和实际I/P驱动电流的驱动电流图；

图3B示出了用于包括图1和图2的示例性I/P驱动电流摆动限制器的、图1的阀控制器的计算的I/P驱动电流和实际I/P驱动电流的驱动电流图；

图4A和图4B示出了基于平均I/P驱动电流的摆动限制的摆动限制图；

图5、图6和图7示出了可以用于实现图1和图2的示例性I/P驱动电流摆动限制器、示例性伺服控制处理器、示例性电路板和/或数字阀控制器的示例性方法的流程图；

图8示出了可以用于实现在此描述的示例性方法和装置的示例性处理器系统的方框图。

具体实施方式

尽管下面的内容描述包括除其他组件之外的在硬件上执行的软件和/或固件的示例性方法和设备，但应当注意，这些系统仅仅是示例性的，不应视为限制性的。例如，可以考虑的是，任何或所有这些硬件、软件和固件组件可以完全地实施为硬件、完全地实施为软件，或实施为硬件和软件的任何组合。因此，以下描述示例性方法和装置时，提供的示例并不是用于实现这些方法和装置的唯一方式。

电-气动控制器内的线圈绕组(例如螺线管绕组)的高电感能够不利地影响位置控制过程的性能。具体地，这种高电感可能限制由于驱动绕组的电源的特性而能够增加电-气动控制器螺线管或绕组中的电流的速率。然而，当电流通过螺线管或绕组被减少时，可以被用于设置螺线管或绕组的钳位电压的齐纳二极管可能限制减少的速率，而不是允许电流控制电路的其他特性来限制减少。电压被典型地钳位在大于电源电压的电平，这使得电流能够以比增加该电流的速率更快的速率减少。

作为以其可以在绕组或螺线管中增加和减少电流的速率之间的差的结果，电-气动控制器展现在一些情况下使得平均螺线管电流相对于位置控制过程提供的命令的螺线管电流或驱动值改变或偏离(例如变得偏移)的不对称控制响应。换句话说，电-气动控制器中的绕组或螺线管的高电感导致用于电-气动控制器的全局摆动限制，其由能够增加绕组或螺线管中的电流的速率限定。相对于与减少绕组或螺线管电流相关联的摆动速率，与提高绕组或螺线管电流相关联的较低的摆动限制导致对电-气动控制器的不对称控制响应。电-气动控制器的该不对称控制响应可能在一些情况下最终导致耦接到电-气动控制器的气动致动器的位置控制精度的下降。

此外，反馈信号和/或控制信号内的噪声能够不利地影响位置控制过程。例如，当出现使得驱动值计算超过100％但不落入0％之下的噪声，或当驱动值以不对称量超过这两个限时，实际平均驱动值输出与平均计算的驱动值不同。这种差异导致位置控制过程的有效输出的偏移，导致在气动致动器和控制设备处的位置控制误差。

在此描述的示例性方法和装置可以用于校正由于电-气动控制器的螺线管或绕组中的高电感和/或由于反馈信号和/或控制信号内的噪声的诸如阀控制器的电-气动控制器的不对称控制响应。更一般地，在此描述的示例性方法和装置可以用于校正由于例如电-气动控制器操作限制(例如驱动感性负载的困难)、阀操作限制、高频率系统噪声、环境噪声和/或控制延时的电-气动控制器的不对称控制响应。

电-气动控制器典型地包括将电流提供给诸如电流到气动(I/P)转换器的电-气动转换器的控制单元。控制单元基于控制信号和反馈信号计算驱动信号。控制信号与用于控制设备(例如阀)的特定的设置点相对应，反馈信号与控制设备的位置和/或压强对应。控制信号与反馈信号之间的差或误差信号与驱动值(例如电压)相对应，该驱动值用于使得I/P转换器移动耦接到控制设备的致动器以实现特定的设置点。更具体地，控制单元使用驱动值生成和/或控制通过I/P转换器中的螺线管或绕组的电流，其基于电流的幅度生成气动压强。该气动压强然后可以被放大，并且用于驱动控制设备(例如阀)。

I/P转换器起到用于经由螺线管(例如高阻抗绕组或电感器)将电流转换为气动压强的变换器的作用。螺线管磁力地控制相对于喷嘴操作的挡板，以通过喷嘴/挡板改变流动限制，以提供基于通过螺线管的平均电流变化的气动压强。螺线管的高感性阻抗和施加在螺线管的电源的特性限制了能够增加通过I/P转换器内的螺线管的电流的速率(即限定摆动速率)。然而，如上所述，由于与电源相对的螺线管的一侧上的较高钳位电压，高阻抗没有相似地限制减少电流的速率。能够增加或减少电流的速率的差异产生了不对称的控制限制，从而如果控制单元计算电流增加，则I/P转换器的高电感限制限制速率(即限定摆动限制)，如果该速率在电-气动转换器的位置控制过程中没有被考虑，则导致位置控制过程期望的螺线管中的计算的电流与螺线管中的实际电流之间的不一致。这种不一致或差异导致例如耦接到诸如阀的控制设备的气动制动器的位置控制中的降低的精度。

在此描述的示例性方法和装置可以用于通过限制其中驱动值改变与电-气动控制器的螺线管中的电流改变相对应的电-气动控制器的控制单元中的驱动值的改变来校正电-气动控制器的上述不对称控制响应。更具体地说，在此描述的示例性方法和装置可以通过以下方式实现：接收控制信号和反馈信号；从所述控制信号和所述反馈信号计算驱动值；确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的差是否大于所述电-气动控制器的摆动限制。示例性方法和装置然后可以基于所述摆动限制改变所述计算的驱动值。

所述摆动限制可以是基于所述电-气动控制器、所述电-气动控制器的I/P转换器和/或耦接到所述气动致动器的控制设备的特性和/或限制的预定值。所述摆动限制可以是单个值，或替代地，可以是计算的驱动值的函数。此外，摆动限制可以是电-气动控制器内和/或反馈信号和/或控制信号内的噪声(例如计算的噪声)的函数。

公开的方法和装置大体上涉及限制电-气动控制器中的驱动值的改变。在结合包括气动致动的阀的示例描述公开的方法和装置的同时，公开的方法和装置可以通过以其他方式致动的阀和/或以除了阀之外的过程控制设备实现。

图1示出了包括阀控制器102(例如电-气动控制器)和阀104(例如过程控制设备)的控制阀组件100的示意图。阀104和阀控制器102可以在示例性控制阀组件100内物理地或通信地耦接在一起。替代地，阀104和阀控制器102可以是物理地和/或气动地耦接在一起的分离构件。在其他示例中，阀控制器102可以耦接到一个或多个其他阀，和/或阀104可以耦接到一个或多个另外的阀控制器102。

示例性控制阀组件100包括耦接到阀控制器102的连接器106。阀控制器102经由连接器106接收功率和控制信号。连接器106可以经由通信路径107接收功率和/或控制信号。可以从外部电源、控制系统、太阳能、电池电源等提供功率。此外，控制信号(例如输入信号)可以包括例如4-20mA信号、0-10VDC信号、和/或数字命令等。阀控制器102可以被配置为从其可以通信地耦接到的外部源(例如位于控制室中的主机系统)接收一个或多个控制信号。控制信号给定或对应于示例性阀104的阀状态。例如，控制信号可以使得耦接到阀104的气动致动器105被打开、关闭或在某个中间位置处。

功率和/或控制信号可以共享通信路径107内的单个导线，或，替代地，可以经由通信路径107内的多个导线在连接器106处接收功率和/或控制信号。例如，在控制信号是4-20mA信号的情况下，数字数据通信协议诸如例如可寻址远程传感器高速通道(HighwayAddressable Remote Transducer，HART)协议可以用于与阀控制器102通信。全局过程控制系统可以使用这些数字通信以从阀控制器102获取识别信息、操作状态信息和诊断信息。例如，使用HART通信协议和双导线配置，数字数据形式的控制信号与用于单双绞线上的阀控制器102的功率组合。用于阀控制器102的功率以及叠加在4-20mA模拟控制信号上的数字数据可以从主机系统(例如比如控制室的主机系统)被发送，并且被过滤以分离功率与控制信号。替代地或另外，数字通信可以用于控制或命令阀控制器102执行一个或多个控制功能。

在其他示例中，控制信号可以是0-10VDC信号。此外，通信路径107可以包括用于供电阀控制器102的分离的功率导线或线路(例如24VDC或24伏特交变电流(VAC))。在其他示例中，功率和/或控制信号可以与数字数据信号共享导线或线路。例如，可以通过使用数字Fieldbus通信协议的示例性控制器装置100实现双导线配置，其中，数字数据与双导线配置上的功率组合。

此外，连接器106可以被一个或多个无线通信链路替换或补充。例如，阀控制器102可以包括用于使得阀控制器102能够与全局过程控制系统交换控制信息(设置点、操作状态信息等)的一个或多个无线收发器单元。在阀控制器102使用一个或多个无线收发器的情况下，可以经由例如用于本地或远程电源的导线将功率提供给阀控制器102。

示例性阀104包括限定在入口与出口之间提供流体流动通道的孔腔的阀座。阀104可以是例如旋转阀、四分之一转阀、电机操作的阀、阻尼器、或任何另外控制设备或装置。耦接到阀104的气动致动器105经由阀杆可操作地耦接到流动控制构件，该阀杆在用于允许入口与出口之间的流体流动的第一方向(例如远离阀座)上以及在用于限制或防止入口与出口之间流体流动的第二方向(例如朝向阀座)上移动流动控制构件。

耦接到示例性阀104的致动器105可以包括双作用活塞致动器、单作用弹簧复位膜或活塞致动器、或任何另外合适的致动器或过程控制设备。为了控制通过阀104的流动速率，阀包括反馈感测系统111(例如位置传感器、压强传感器和/或位置变送器)，诸如例如电位计、磁传感器阵列等。反馈感测系统111检测相对于阀底座的致动器105的位置和流动控制构件的位置(例如打开位置、关闭位置、中间位置等)。反馈感测系统111被配置为经由阀行进反馈通信路径103将诸如例如机械信号、电信号等的反馈信号提供或生成给阀控制器102。反馈信号可以表示耦接到阀104的致动器105的位置，并且因此表示阀104的位置。提供给致动器105的压强信号控制阀104的位置。压强信号可以包括输出压强116和118。

图1的示例性阀控制器102包括控制单元108、I/P驱动电流摆动限制器110、I/P转换器112和气动继电器114。在其他示例中，阀控制器102可以包括用于控制压强和/或提供压强给阀致动器105的任何其他构件。附加地或替代地，虽然未示出，但控制单元108和/或阀控制器102可以包括其他信号处理构件，诸如模数转换器、滤波器(例如低通滤波器、高通滤波器和数字滤波器)、放大器等。例如，控制信号可以在被I/P驱动电流摆动限制器110处理之前被滤波(例如使用低/高通滤波器)。

示例性控制单元108、示例性I/P驱动电流摆动限制器110、示例性I/P转换器112和/或示例性气动继电器114可以如所示或以任何另外合适的方式通信地耦接。示例性阀控制器102示出为电-气动控制器。然而，在其他示例中，阀控制器102可以是压强传送器或用于控制阀104的任何另外合适的控制器设备或装置。

控制单元108经由阀行进反馈通信路径103接收阀104生成的反馈信号，以及源自过程控制系统中的控制器的控制信号。控制单元108可以使用控制信号作为与阀104的期望的操作(例如与控制阀104打开/关闭的百分比相对应的位置)相对应的设置点或参考信号。控制单元108通过利用控制信号和反馈信号作为位置控制算法或过程中的值来将该反馈信号与控制信号或参考信号进行比较以便确定待提供给I/P转换器112的驱动值(例如I/P驱动值)。控制单元108执行的位置控制过程基于反馈信号与控制信号之间的差确定(例如计算)驱动值。该计算的差与阀控制器102将要改变耦接到阀104的致动器105的位置的量相对应。计算的驱动值还与控制单元108生成的电流相对应，该电流用于使得I/P转换器112生成待提供给气动继电器114的气动压强。电流可以由例如控制单元108内的一个或多个晶体管生成。计算的驱动值(例如电压)可以被施加在控制通过晶体管的电流流动的晶体管。I/P转换器112内的螺线管113经由通信路径109耦接到该晶体管，从而相同电流通过螺线管113和晶体管流动。以此方式，驱动值控制通过螺线管113的电流。

增加由控制单元108生成的电流的驱动值可以使得气动继电器114增加施加在气动致动器105以使得致动器105朝向关闭的位置定位阀104的气动压强。相似地，减少由控制单元108生成的电流的驱动值可以使得气动继电器114减少施加在气动致动器105以使得致动器105朝向打开位置定位阀104的气动压强。在计算驱动值时，示例性I/P驱动电流摆动限制器110通过从先前驱动值减去计算的驱动值来确定计算的驱动信号是否超过摆动限制。

计算的与先前驱动值之间的差是驱动值改变。由于用于I/P转换器112的螺线管113内的增加的电流所需的较长时间(即由于上述摆动限制)，在相对小时间段上的计算的驱动值的大的改变产生控制位置误差。螺线管113的高电感和将电压提供给螺线管摆动限制电流的电源的特性(例如输出阻抗、电压等)在螺线管113中增加，从而控制单元108执行的位置控制过程可以计算超过该摆动限制的螺线管113中的电流增加的速率和驱动值。然而，电流的减少没有被螺线管113的高电感和/或电源的特性相似地限制。结果，实际上，I/P转换器112可以如控制单元108能够减少计算的电流那样快地减少实际电流。

I/P转换器112内的螺线管113使用控制单元108生成的驱动电流生成磁场。该磁场用于控制挡板，该挡板控制由喷嘴提供的流动限制。随着螺线管113内的驱动电流增加，螺线管113产生的磁场增加，使得挡板被朝向喷嘴拖动。挡板被朝向螺线管113中的喷嘴拖动使得由I/P转换器112生成的并且被提供给气动继电器114的气动压强增加。例如，I/P转换器112可以被配置为使得0.75mA驱动电流转换为42磅每平方英尺(PSI)的压强，并且1.25mA驱动电流转换为57PSI的压强。

此外，因为I/P转换器112经由螺线管113将电流转换为气动压强，所以对电流的响应被更精确地反映为通过螺线管113的平均电流。例如，在一段时间上0.9mA与1.10mA之间的相对快速的实际电流改变可以与通过螺线管113的1.0mA的平均电流对应。因此，如果驱动值对晶体管施加栅极电压以生成0.9mA与1.1mA之间的电流改变，则I/P转换器112内的螺线管113可以具有1.0mA的平均电流。

在反馈信号和/或控制信号上存在噪声的情况下，控制单元108可以放大位置控制过程驱动计算中的一些噪声。噪声的这种放大可能使得一些驱动值计算超过驱动值限制。如果噪声以不对称方式超过驱动值限制(例如具有平均DC偏移变化的噪声)，则输出电流信号的平均驱动值可以与平均计算的驱动值不同。实际平均驱动值与计算的平均驱动值之间的这种差异也可以产生阀104的位置控制误差。

示例性I/P驱动电流摆动限制器110可以通过比较计算的驱动值改变与阀控制器102的摆动限制来校正I/P转换器112的螺线管113的不对称噪声和/或不对称电流速率增加。摆动限制可以是I/P驱动电流摆动限制器110内实现的预定驱动值改变限制。可以基于I/P转换器112中可实现的最大实际电流速率增加配置或设置摆动限制。可选择地，摆动限制可以是螺线管113中的计算的平均驱动电流的函数。例如，摆动限制可以基于与计算的平均驱动值的二次方关系、线性关系、指数关系、对数关系或阶跃(step)关系中的至少一个。此外，在其他实现中，摆动限制可以基于先前驱动值、驱动值与先前驱动值之间的差、控制信号、反馈信号、平均计算的电流或平均实际电流。

图1的示例性控制单元108可以监控反馈信号和/或控制信号内的噪声。如果控制单元108检测到预定阈值之上的噪声，则控制单元108可以基于检测的噪声实现噪声摆动限制和/或调整摆动限制。在其他示例中，摆动限制可以包括当阀控制器102在不同操作状态下用于基于平均噪声测量的噪声的校正。

如果计算的驱动值改变大于摆动限制，则I/P驱动电流摆动限制器110将计算的驱动值改变为基于摆动限制的值。例如，在计算的电流增加并且驱动值改变与大于摆动限制的螺线管113中的电流改变对应的情况下，I/P驱动电流摆动限制器110减少驱动值，从而改变的驱动值与先前驱动值之间的差导致小于和/或等于摆动限制的螺线管113中的电流增加的速率。相似地，在计算的电流减少的情况下，驱动值改变的绝对值可能大于摆动限制。如果驱动值改变的绝对值大于摆动限制，则I/P驱动电流摆动限制器110可以增加驱动值的幅度，从而驱动值改变与小于和/或等于摆动限制的电流改变相对应。

在基于摆动限制比较和/或改变驱动值时，控制单元108将驱动值转换为驱动信号(例如经由晶体管的电流)，并且经由通信路径109将驱动信号施加到I/P转换器112内的螺线管113。电流的幅度与驱动值相对应。I/P转换器112可以是电流到压强式变换器，在此情况下，驱动信号是由例如控制单元108内的晶体管改变以实现阀104的期望的条件(例如位置)的电流。可选择地，I/P转换器112可以是电压到压强式的变换器，在此情况下，驱动信号是变化的电压，以提供变化的压强输出来控制阀104。I/P转换器112流体地耦接到供应压强源120(例如加压空气源)并且使用来自压强供应源的加压流体(例如加压空气、液压流体等)将来自控制单元108的驱动信号转换为压强信号。I/P转换器112被配置为将压强信号发送到气动继电器114。

图2示出了图1的控制单元108和示例性I/P驱动电流摆动限制器110的方框图200。为了经由通信路径107从过程控制系统接收控制信号，示例性控制单元108包括输入信号接收器202。输入信号接收器202接收电控制信号，并且将电控制信号转换为用于处理的数字信息。电信号可以包括从过程控制系统转发的模拟、离散和/或数字信息。

附加地，可以通过可寻址远程传感器高速通道(HART)协议实现输入信号接收机202，以使得过程控制系统能够与控制单元108通信。此外，示例性输入信号接收器202可以过滤用于从操作环境耦接的任何电磁噪声的控制信号。在接收和/或处理控制信号时，输入信号接收器202将控制信号和/或控制信号内的数据发送到噪声检测器206。

为了经由阀行进反馈通信路径103接收阀行进反馈信号，示例性控制单元108包括反馈接收器204。反馈接收器204可以包括用于处理来自图1的阀104的位置信号的位置传感器接口。附加地，示例性反馈接收器204可以包括用于来自阀104的压强信号的压强传感器接口。可以通过HART协议实现反馈接收器204，以使得阀104能够与控制单元108通信。此外，示例性反馈接收器204可以过滤从操作环境耦合的任何电磁噪声的反馈信号(例如压强和/或位置信号)。在接收和/或处理反馈信号时，反馈接收器204将反馈信号和/或反馈信号内的数据发送到噪声检测器206。

为了检测控制信号和/或反馈信号内的噪声，图2的示例性控制单元108包括噪声检测器206。附加地，噪声检测器206可以检测来自外部环境源和/或来自控制单元108(例如微处理器210)内的内部构件的控制单元108内的噪声。在其他示例中，当摆动限制不基于噪声时，示例性控制单元108可以不包括噪声检测器206。

示例性噪声检测器206通过确定噪声的幅度或平均值是否大于噪声阈值确定控制信号和/或反馈信号内是否存在噪声。噪声阈值可以由过程控制系统的控制器给定和/或在阀控制器102的不同操作条件期间基于噪声电平计算。在确定在控制信号和/或反馈信号上是否存在噪声时，噪声检测器206将控制信号和/或反馈信号转发到位置控制处理器208。附加地，如果噪声检测器206确定在控制信号和/或反馈信号内存在噪声，则噪声检测器206将消息发送到位置控制处理器208。消息可以包括控制信号和/或反馈信号内的噪声超过噪声阈值的指示。附加地，消息可以包括噪声超过噪声阈值的幅度的近似、哪个信号包含噪声、噪声的频率分量和/或任何其他有关的噪声信息。

为了执行位置控制算法或过程以计算I/P驱动值，示例性控制单元108包括位置控制处理器208(例如伺服控制处理器)。位置控制处理器208经由噪声检测器206接收反馈信号和控制信号。位置控制处理器208可以包括用于从包括位置信号、压强信号和控制信号的反馈信号计算I/P驱动值的位置控制伺服和压强控制伺服。

示例性位置控制处理器208可以基于反馈信号和控制信号使用比例积分微分(PID)反馈控制实现位置控制伺服或压强控制伺服。例如，PID控制可以将控制信号与反馈信号相减以生成误差信号(例如反馈信号与控制信号之间的差)。该误差信号在比例控制器中被处理以生成与误差信号成比例的信号，该比例控制器包括具有适当地设置或调节的增益的放大器。每一各个伺服控制模块的增益可以基于反馈信号的不同特性以及反馈控制方案的其他方面而不同。

此外，位置控制处理器208可以包括具有准备用于随着时间积分误差的累加器的误差信号的增益的放大器。累加器进而包括求和器和存储先前积分值并且将其返回到求和器的延迟元件。比例和积分控制器生成的信号连同微分控制器生成的信号一起被提供至求和器以产生用于I/P驱动电流摆动限制器110的驱动值。每一微分控制器包括生成关于反馈信号的时间的导数的指示的微分运算器以及具有相应增益的放大器。附加地，位置控制处理器208可以经由微处理器210将每一计算的I/P驱动值存储到存储器214。此外，在计算I/P驱动值时，位置控制处理器208将I/P驱动值发送到I/P驱动电流摆动限制器110。

为了限制I/P驱动值的改变，示例性控制单元108包括I/P驱动电流摆动限制器110。I/P驱动电流摆动限制器110从位置控制处理器208接收I/P驱动值。I/P驱动电流摆动限制器110然后计算I/P驱动值与先前I/P驱动值之间的差。该差是I/P驱动值改变。I/P驱动电流摆动限制器110可以通过访问存储器214获取先前I/P驱动值。先前I/P驱动值是发送到I/P转换器112的最新近的I/P驱动值。

I/P驱动电流摆动限制器110然后确定I/P驱动值改变的绝对值是否大于与I/P转换器112相关联的摆动限制。如果I/P驱动值改变的绝对值大于摆动限制，则I/P驱动电流摆动限制器110减少或增加I/P驱动值，从而I/P驱动值改变与等于或小于摆动限制的螺线管113中的电流改变相对应。在改变I/P驱动值或确定I/P驱动值不需要改变时，I/P驱动电流摆动限制器110将I/P驱动值发送到位置控制处理器208，以转发到I/P驱动电流发生器216。

在当摆动限制基于计算的平均电流的情况下，I/P驱动电流摆动限制器110在将I/P驱动值改变与摆动限制进行比较之前计算摆动限制。例如，摆动限制可以基于与计算的平均I/P驱动值的二次方关系、线性关系、指数关系、对数关系或阶跃关系中的至少一个。此外，在其他实施方式中，摆动限制可以基于先前驱动值、驱动值与先前驱动值之间的差、控制信号、反馈信号、平均计算的电流或平均实际电流。在其他情况下，摆动限制可以基于I/P转换器112中的螺线管113的一组测量的最大电流改变值。可以在I/P驱动电流摆动限制器110内或替代地在存储器214内存储摆动限制和/或将摆动限制与平均驱动电流联系起来的函数。

此外，如果I/P驱动电流摆动限制器110接收指示反馈信号和/或控制信号包括噪声的、源自噪声检测器206的消息，则I/P驱动电流摆动限制器110可以计算噪声摆动限制和/或将噪声摆动限制应用于计算的I/P驱动值。可以通过在阀控制器104的不同操作条件期间表征反馈信号和/或控制信号内的噪声来预先确定噪声摆动限制。噪声摆动限制可以是单个值，或替代地，可以基于反馈信号和/或控制信号内的噪声的量。附加地，可以在I/P驱动电流摆动限制器110或存储器214内存储噪声摆动限制。

为了由I/P驱动值(例如电压)生成驱动电流，图2的示例性控制单元108包括I/P驱动电流发生器216。示例性I/P驱动电流发生器216从位置控制处理器208接收摆动限制的I/P驱动值。在接收I/P驱动值时，I/P驱动电流发生器216生成具有与I/P驱动值对应的幅度的电流。I/P驱动电流发生器216可以使用晶体管、电流源、数模(DAC)转换器和/或能够生成可控的电流信号的任何其他构件生成电流。在生成驱动电流时，I/P驱动电流发生器216使得驱动电流能够经由通信路径109流过I/P转换器112内的螺线管113。例如，I/P驱动电流发生器216可以包括通过驱动值控制的晶体管。随着驱动值被应用于晶体管，基于施加的驱动值电压的驱动电流流过该晶体管和螺线管113。替代地，在I/P转换器112需要电压信号的示例中，I/P驱动电流发生器216可以包括用于由I/P驱动值生成包括信息的电压的构件。

为了管理诊断、通信和其他通用控制功能，示例性控制单元108包括微处理器210。可以通过任何类型的处理器、微控制器、控制逻辑、数字信号处理器、专用集成电路和/或能够管理控制单元108的任何其他类型的构件实现示例性微处理器210。

示例性微处理器210从位置控制处理器208接收摆动限制的I/P驱动值，并且将这些I/P驱动值存储到存储器214。附加地，微处理器210处理经由通信路径107从过程控制系统发送到控制单元108的任何通信消息。这些通信消息可以需要控制单元108的操作状态、控制单元108的诊断信息、计算的I/P驱动值、实际I/P驱动值、平均驱动电流信息、噪声信息和/或任何其他功能信息。在接收通信消息时，微处理器210生成适当的响应并且将响应发送到输出信号发射器212。

示例性微处理器210可以监控控制单元108内的功能并且将这些功能的任何状态更新提供给过程控制系统。例如，微处理器210可以监控位置控制处理器208内的位置控制过程以验证过程正在正确地运行。在另一示例中，微处理器210可以监控反馈信号和/或控制信号内的大量噪声。在又一示例中，微处理器210可以确定在控制单元108中未接收控制信号和/或反馈信号。此外，微处理器210可以从将摆动限制应用于计算的I/P驱动值监控用于任何偏差的I/P驱动电流摆动限制器110。此外，微处理器210可以监控I/P驱动电流发生器216以确定是否由于可能的短路情况I/P转换器112下拉过量电流。

为了发送源自微处理器210的消息，示例性控制单元108包括输出信号发射器212。示例性输出信号发射器212将来自微处理器210的消息转换为用于经由通信路径107传输至过程控制系统的模拟和/或数字格式。输出信号发射器212可以格式化与以太网、通用串行总线(USB)、IEEE 1394等兼容的数据。替代地，输出信号发射器212可以通过使用无线通信介质(例如无线以太网、IEEE-802.11、Wi-Fi

、Bluetooth

等)与过程控制系统无线地通信。

为了存储计算的I/P驱动值、摆动限制的I/P驱动值、摆动限制、噪声摆动限制和摆动限制函数，图2的控制单元108包括存储器214。可以由EEPROM、RAM、ROM和/或任何其他类型的存储器实现示例性存储器。存储器214经由通信路径220通信地耦接到过程控制系统。过程控制系统的操作者可以经由通信路径220将摆动限制和/或摆动限制函数存储到存储器。附加地，操作者可以修改和/或改变存储在存储器214内的摆动限制和/或摆动限制函数。

虽然图2描述了实现控制单元108的示例性方式，但可以组合、划分、重新布置、省略、消除和/或通过任何其他方式实现图2所示的接口、数据结构、元素、过程和/或设备中的一个或多个。例如，可以使用例如由一个或多个计算设备和/或计算平台(例如图8的示例性处理平台810)执行的机器可存取或可读指令分离地和/或以任何组合实现图2所示的示例性输入信号接收器202、示例性反馈接收器204、示例性噪声检测器206、示例性位置控制处理器208、示例性微处理器210、示例性输出信号发射器212、示例性I/P驱动电流摆动限制器110和/或示例性I/P驱动电流发生器216。

此外，可以由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合实现示例性输入信号接收器202、示例性反馈接收器204、示例性噪声检测器206、示例性位置控制处理器208、示例性微处理器210、示例性输出信号发射器212、示例性I/P驱动电流摆动限制器110、示例性I/P驱动电流发生器216和/或更通常地控制单元108。因此，例如，能够由一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)等实现示例性输入信号接收器202、示例性反馈接收器204、示例性噪声检测器206、示例性位置控制处理器208、示例性微处理器210、示例性输出信号发射器212、示例性I/P驱动电流摆动限制器110、示例性I/P驱动电流发生器216和/或更通常地控制单元108中的任何一个。

图3A示出了用于没有图1和图2的示例性I/P驱动电流摆动限制器110的图1的阀控制器102的计算的I/P驱动电流302和实际I/P驱动电流304的驱动电流图300。驱动电流图300包括x轴时间刻度和y轴电流刻度。时间轴可以被刻度为分、秒、毫秒、微秒、纳秒等。电流轴可以被刻度为安培、微安、毫安、纳安等。此外，在控制单元108生成驱动电压的其他示例中，y轴可以包括电压。在图1的阀控制器102的示例中，图3的驱动电流图300包括在100毫秒处的时间T1、在1500毫秒处的时间T5、在0.8毫安处的电流I1以及在1.20毫安处的电流I4。

示例性驱动电流图300示出在时间段上的计算的I/P驱动电流302和实际I/P驱动电流304。计算的I/P驱动电流302与控制单元108中的计算的I/P驱动值相对应。实际I/P驱动电流304是施加到I/P转换器112的电流。为了清楚，计算的I/P驱动电流302和实际I/P驱动电流304在一些情况下示出为彼此邻近，以区分I/P驱动电流302和304中的每一个。在这些情况下，I/P驱动电流302和304应彼此叠加。

驱动电流图300示出在电流I1处开始的计算的I/P驱动电流302。在时间T1处，控制单元增加计算的I/P驱动电流302直到计算的I/P驱动电流302达到电流I4。从时间T2直到时间T3，控制单元108保持计算的I/P驱动电流302在I4处。然后，在时间T4处，控制单元108减少计算的I/P驱动电流302直到其到达在时间T5处的I1。然而，在控制单元108正计算I/P驱动电流的同时，I/P转换器112具有示出为实际I/P驱动电流304的实际电流。在时间T1处，I/P转换器112不能以与计算的I/P驱动电流302相同的速率增加其电流。因为在该示例中，控制单元108不包括I/P驱动电流摆动限制器110，所以计算的I/P驱动电流302不受限于I/P转换器112内的最大电流增加限制(即摆动限制)。结果，实际I/P驱动电流304以更慢的速率增加，并且直到在时间T2之后的时间T3才到达电流I4。从时间T1到T3的I/P驱动电流302与304之间的差可以导致耦接到图1的阀104的致动器的控制定位误差。此外，因为I/P转换器112内的螺线管113的电感没有相似地限制能够减少实际I/P驱动电流304的速率，所以实际I/P驱动电流304从时间T4到T5匹配计算的I/P驱动电流302。

附加地，示例性驱动电流图300示出了对于各个I/P驱动电流302和304的平均驱动电流306和308。计算的平均驱动电流306与计算的I/P驱动电流302相对应，实际平均驱动电流308与实际I/P驱动电流304相对应。因为平均驱动电流306和308在比驱动电流图300所示的更长的时间段上被平均，所以其被示出为直线。实际平均驱动电流308具有电流I2，而计算的平均驱动电流306具有电流I3。因为实际I/P驱动电流304是速率限制的并且需要更长的时间(例如T3-T2)达到电流I4，所以实际平均驱动电流308比计算的平均驱动电流306更低。

图3B示出了用于包括图1和图2的示例性I/P驱动电流摆动限制器110的、数字阀控制器102的计算的I/P驱动电流352和实际I/P驱动电流354的驱动电流图350。除了计算的I/P驱动电流352基于摆动限制受限的以外，驱动电流图350与图3A的驱动电流图线300相似。在图3B的驱动电流图350中，I/P驱动电流摆动限制器110包括与如图3A中的从时间T2到T3的实际I/P驱动电流304所示出的I/P转换器112内的最大可实现电流速率增加相对应的摆动限制。

作为I/P驱动电流摆动限制器110施加的摆动限制的结果，计算的I/P驱动电流352基于I/P转换器112中的最大可实现电流增加而速率受限。因此，实际I/P驱动电流354在从T1至T5的所有时间段上匹配计算的I/P驱动电流352。摆动限制也被应用于从时间T4至T5的I/P驱动电流的减少，以提供I/P驱动电流的对称控制。实际I/P驱动电流354与计算的I/P驱动电流352之间的匹配以及对称控制为耦接到图1的阀104的致动器提供了精确定位控制。

此外，图3B的驱动电流图350包括与计算的I/P驱动电流352对应的计算的平均驱动电流356以及与实际I/P驱动电流354对应的实际平均驱动电流358。因为实际和计算的I/P驱动电流352和354匹配或基本上相等，所以计算的和实际平均驱动电流356和358匹配或基本上相等。

图4A和图4B示出了基于平均I/P驱动电流的摆动限制的摆动限制图400和425。摆动限制图400和425的x轴示出平均驱动电流。该驱动电流可以被刻度为安培、毫安、微安、纳安等。附加地，摆动限制图400和425的y轴示出I/P驱动值改变的量。I/P驱动值改变可以被刻度为安培/秒、毫安/秒、毫安/毫秒等。I/P驱动值改变等于当前I/P驱动值与先前I/P驱动值之间的差(即当前I/P驱动值从先前I/P驱动值改变的速率)。附加地，摆动限制图400和425示出用于双向I/P驱动值改变的摆动限制402和426。

图4A的摆动限制图400示出在用于从C1到C2的任何平均驱动电流的I/P驱动值改变D1处的摆动限制402。摆动限制402可以是I/P转换器112的计算的最大I/P驱动电流改变。附加地，可以通过图5的示例性方法500确定该摆动限制402。在图4A的示例中，计算的I/P驱动值改变404大于摆动限制402。I/P驱动电流摆动限制器110通过将计算的I/P驱动值改变404减少到在摆动限制处的I/P驱动改变值406改变计算的I/P驱动值改变404。在其他示例中，I/P驱动值404可以被减少到摆动限制402之下。

图4B的摆动限制图425示出基于平均驱动电流的摆动限制426。在该示例中，随着平均驱动电流从C1到C2增加，摆动限制从D2到D1线性地减少。这种线性减少可以是I/P转换器112中的最大电流改变的结果。例如，随着I/P转换器112中的平均电流接近提供给I/P转换器112的功率，最大电流减少。在其他示例中，摆动限制426可以具有与平均驱动电流的二次方关系、线性关系、指数关系、对数关系和/或阶跃关系。附加地，摆动限制可以基于计算的驱动值、先前驱动值、驱动值与先前驱动值之间的差、控制信号、反馈信号、平均计算的驱动值和/或平均实际驱动值。在其他示例中，摆动限制426可以基于反馈信号和/或控制信号内的噪声。

在示例性摆动限制图425中，计算的I/P驱动值改变428大于摆动限制426。I/P驱动电流摆动限制器110将计算的I/P驱动值改变428减少到在摆动限制426处的调整的I/P驱动值改变430。在该示例中，计算的I/P驱动值改变428在平均电流C3处。该平均电流C3可以是具有计算的I/P驱动值改变428或具有I/P驱动值改变430的平均电流。替代地，平均驱动电流C3可以与在合并与计算的I/P驱动值改变428相对应的计算的I/P驱动值之前的实际平均驱动电流相对应。

图5、图6和图7示出了可以被执行以实现图1和/或图2的示例性数字阀控制器104、示例性电路板108、示例性I/P驱动电流摆动限制器110、示例性噪声检测器206、示例性伺服控制处理器208和/或示例性微处理器210的示例性方法的流程图。可以由处理器、控制器和/或任何其他合适的处理设备执行图5、图6和图7的示例性方法。例如，图5、图6和图7的示例性方法被具体化在编码指令中，这些编码指令被存储在任何有形计算机可读介质上，诸如闪存储器、CD、DVD、软盘、ROM、RAM、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、光存储盘、光存储器件、磁存储盘、磁存储器件和/或能够用于承载或存储以方法或数据结构的形式的程序代码和/或指令并且能够由处理器、通用或专用计算机或具有处理器(例如以下结合图8讨论的示例性处理器平台810)的其他机器访问的任何其他介质。以上的组合也被包括在计算机可读介质的范围内。方法包括使得例如处理器、通用计算机、专用计算机或专用处理机器实现一个或多个特定方法的指令和/或数据。替代地，可以使用ASIC、PLD、FPLD、离散逻辑、硬件、固件等的任何组合实现图5、图6和图7的示例性方法中的一些或全部。此外，替代地，可以使用手动操作或作为例如固件、软件、离散逻辑和/或硬件的任何组合的前述技术的任何组合实现图5、图6和图7的示例性方法中的一些或全部。此外，可以采用实现图5、图6和图7的示例性操作的很多其他方法。例如，可以改变块的执行的顺序，和/或可以改变、消除、再划分或组合描述的块中的一个或多个。附加地，可以通过例如分离的处理线程、处理器、设备、离散逻辑、电路等顺序地执行和/或并行地执行图5、图6和图7的示例性方法中的任何或全部。

图5的示例性方法500确定用于图1的I/P驱动电流摆动限制器110的摆动限制。图5的示例性方法500计算用于单组阀控制器102操作条件的摆动限制。其他示例性方法500可以被实现以便确定用于阀控制器102的其他操作条件的摆动限制。附加地，由示例性方法500计算的一个或多个摆动限制可以被组合在一起以形成摆动限制值与阀控制器102的操作条件之间的关系。此外，示例性方法500可以用于确定摆动限制与对I/P转换器112施加的实际电流之间的函数关系。

当激活控制阀组件100并且测量I/P转换器112内的螺线管113的电感时，示例性方法500开始(块502)。然后从测量的电感和用于I/P转换器112的电源的特性计算摆动限制(块504)。在其他示例中，可以由I/P转换器112的实际最大电流速率改变计算摆动限制。在其他示例中，摆动限制可以被计算为用于不同平均驱动电流的I/P转换器112中的最大电流速率改变的函数。

在计算摆动限制(块504)时，测量行进反馈信号内的噪声(块506)。接下来，测量控制信号中的噪声(块508)，并且记录阀控制器102的操作点(块510)。附加地，可以测量阀控制器102、控制单元108内和/或连接器106上的噪声。在一些示例性实现中，摆动限制的计算(块504)和反馈和控制信号内的噪声的测量(块506和块508)可以对于阀控制器102的不同操作点被重复(块510)，或替代地，可以在包括例如测量反馈和控制信号的每一实例的常规时间间隔处被实现。

当基于在阀控制器102的操作点处的测量的噪声计算新的摆动限制或调整先前摆动限制时，图5的示例性方法500继续(块512)。可以对于当阀控制器102检测控制信号和/或反馈信号内的噪声并且基于确定的噪声调整摆动限制时的情况计算新的摆动限制。在其他示例中，阀控制器102可以在检测反馈信号和/或控制信号内的噪声时激活摆动限制控制。当计算的摆动限制被存储到控制单元108内的存储器214时，示例性方法500结束(块514)。

图6的示例性方法600限制由图1的控制单元108内的位置控制算法或过程计算的驱动值的改变。示例性方法600示出驱动值的单个计算和与摆动限制的比较。然而，示例性方法600可以对于接收的控制信号和/或接收的阀行进反馈信号的每一实例发起。当图1的控制阀组件100在操作状态下并且阀控制器102接收控制信号和反馈信号时，示例性方法600开始(块602和604)。接下来，由反馈信号与控制信号之间的差计算I/P驱动值(块606)。该I/P驱动值与阀控制器102将要打开或关闭耦接到阀104的致动器的量相对应。

在计算I/P驱动值时，从I/P驱动值与先前I/P驱动值之间的差计算I/P驱动值改变(块608)。先前I/P驱动值是在阀控制器102接收最新近的控制信号和反馈信号之前发送到I/P转换器112的I/P驱动值。先前I/P驱动值也可以已经基于摆动限制改变。接下来，将I/P驱动值改变与摆动限制进行比较(块610)。摆动限制可以基于(例如函数)I/P驱动值改变、具有I/P驱动值的平均计算的电流、I/P驱动值和/或在累加I/P驱动值之前的平均计算的电流。替代地，摆动限制可以是与I/P转换器112中的最大I/P驱动值改变对应的值。

在I/P驱动值改变为正的情况下，如果I/P驱动值改变小于摆动限制(块610)，不修改I/P驱动值，并且控制单元108将I/P驱动值作为电流发送到I/P转换器112(块614)。附加地，在当I/P驱动值改变为负(例如减少I/P驱动值)的情况下，如果I/P驱动值改变小于摆动限制(块610)，则不修改I/P驱动值，并且控制单元108将I/P驱动值作为电流发送到I/P转换器112(块614)。然而，如果I/P驱动值改变为正并且I/P驱动值改变大于摆动限制(块610)或I/P驱动值改变为负并且I/P驱动值改变大于摆动限制(块610)，则基于摆动限制改变I/P驱动值(块612)。在正I/P驱动值改变的情况下，I/P驱动值减少到先前值加摆动限制或减少到小于先前I/P驱动值加摆动限制的值。相似地，在负I/P驱动值改变的情况下，I/P驱动值增加到先前I/P驱动值减摆动限制，或增加到大于先前I/P驱动值减摆动限制的值。当将改变的I/P驱动值作为电流发送到I/P转换器112时，示例性方法结束(块614)。

由于反馈信号和/或控制信号内的噪声，图7的示例性方法700限制驱动值的改变。示例性方法700示出驱动值的单个计算和与摆动限制的比较。然而，对于接收的控制信号和/或接收的阀行进反馈信号的每一实例，可以执行示例性方法700。在其他实现方式中，示例性方法700可以基于来自外部环境噪声的阀控制器102和/或连接器106内的检测的噪声设置摆动限制。当图1的控制阀组件100在操作状态下并且阀控制器102接收控制信号和反馈信号时(块702和704)，示例性方法700开始。接下来，检查反馈信号和/或控制信号的噪声(块706)。对于信号内的噪声的检查可以包括确定噪声的幅度或平均值是否大于噪声阈值。在一些示例中，对于噪声的检查可以发生在控制信号和/或反馈信号在阀控制器102和/或控制单元108内被过滤之后。在其他示例中，可以在任何过滤之前检查噪声。

接下来，基于测量的噪声设置摆动限制(块708)。可以由图5的示例性方法500确定与噪声的摆动限制关系。在当噪声不大于噪声阈值的情况下，摆动限制可以仅基于I/P驱动值改变和/或基于I/P驱动值的平均计算的电流。替代地，摆动限制可以与I/P转换器112中的最大电流改变相对应。在当噪声大于噪声阈值的情况下，噪声摆动限制可以基于噪声和I/P驱动值改变和/或平均计算的电流。然后，基于反馈信号与控制信号之间的差计算I/P驱动值(块710)。在计算I/P驱动值时，基于I/P驱动值与先前I/P驱动值之间的差计算I/P驱动值改变(块712)。

当将I/P驱动值改变与噪声摆动限制进行比较时，图7的示例性方法700继续(块714)。在I/P驱动值改变为正的情况下，如果I/P驱动值改变小于噪声摆动限制(块714)，不修改I/P驱动值，并且控制单元108将I/P驱动值作为电流发送到I/P转换器112(块718)。附加地，在当I/P驱动值改变为负(例如减少I/P驱动值)时的情况下，如果I/P驱动值改变小于噪声摆动限制(块714)，则不修改I/P驱动值，并且控制单元108将I/P驱动值作为电流发送到I/P转换器112(块718)。

然而，如果I/P驱动值改变为正并且I/P驱动值改变大于噪声摆动限制或I/P驱动值改变为负并且I/P驱动值改变大于噪声摆动限制(块714)，则基于噪声摆动限制改变I/P驱动值(块716)。在正I/P驱动值改变的情况下，I/P驱动值减少到先前I/P驱动值加噪声摆动限制，或减少到小于先前I/P驱动值加噪声摆动限制的值。相似地，在负I/P驱动值改变的情况下，I/P驱动值增加到先前I/P驱动值减噪声摆动限制，或增加到大于先前I/P驱动值减摆动限制的值。当将改变的I/P驱动值作为电流发送到I/P转换器112时，示例性方法结束(块718)。

图8示出了可以用于实现在此描述的示例性方法和装置的示例性处理器系统810的方框图。例如，与示例性处理器系统810相似或相同的处理器系统可以用于实现图1和/或图2的数字阀控制器104、电路板108、I/P驱动电流摆动限制器110、噪声检测器206、伺服控制处理器208和/或微处理器210。虽然示例性处理器系统810以下描述为包括多个外设、接口、芯片、存储器等，但可以从用于实现数字阀控制器104、电路板108、I/P驱动电流摆动限制器110、噪声检测器206、伺服控制处理器208和/或微处理器210中的一个或多个的其他示例性处理器系统省略这些元件中的一个或多个。

如图8所示，处理器系统810包括耦接到互连总线814的处理器812。处理器812包括寄存器组或寄存器空间816，其在图8中被描述为完全在芯片上的，但其替代地能够完全或部分地位于芯片外，并且经由专用电连接和/或经由互连总线814耦接到处理器812。处理器812可以是任何合适的处理器、处理单元或微处理器。虽然图8未示出，但系统810可以是多处理器系统，并且因此，可以包括与处理器812相同或相似并且通信地耦接到互连总线814的一个或多个附加处理器。

图8的处理器812耦接到芯片组818，其包括存储控制器820和外围输入/输出(I/O)控制器822。如公知的那样，芯片集典型地提供I/O和存储器管理功能以及可由耦接到芯片集818的一个或多个处理器访问或使用的多个通用和/或专用寄存器、定时器等。存储控制器820执行使得处理器812(或如果存在执行处理器，则多个处理器)能够访问系统存储器824和大容量存储存储器825的功能。

系统存储器824可以包括任何期望的类型的易失性和/或非易失性存储器，诸如例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪存储器、只读存储器(ROM)等。大容量存储存储器825可以包括任何期望的类型的大容量存储设备。例如，如果示例性处理器系统810用于实现数字阀控制器104(图1)，则大容量存储存储器825可以包括硬盘驱动器、光驱、带式存储设备等。替代地，如果示例性处理器系统810用于实现电路板108，则I/P驱动电流摆动限制器110、噪声检测器206、伺服控制处理器208、和/或微处理器210、大规模存储存储器825可以包括固态存储器(例如闪存储器、RAM存储器等)、磁存储器(例如硬驱)、或适合于电路板108、I/P驱动电流摆动限制器110、噪声检测器206、伺服控制处理器208和/或微处理器210中的大规模存储的任何其他存储器。

外围I/O控制器822执行使得处理器812能够经由外围I/O总线832与外围输入/输出(I/O)设备826和828以及网络接口830通信的功能。I/O设备826和828可以是任何期望的类型的I/O设备，诸如例如键盘、显示器(例如液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)显示器等)、导航设备(例如鼠标、轨迹球、电容性触摸板、操纵杆等)等。网络接口830可以是例如使得处理器系统810能够与另一处理器系统通信的以太网设备、异步传送模式(ATM)设备、802.11设备、DSL调制解调器、缆线调制解调器、蜂窝调制解调器等。

虽然存储控制器820和I/O控制器822在图8中被描述为芯片组818内的分离的功能块，但这些块执行的功能可以集成在单个半导体电路内，或可以使用两个或更多个分离的集成电路实现。

通过计算机处理器上运行的一个或多个软件和/或固件程序实现上述示例性方法和/或系统中的至少一些。然而，包括，但不限于，专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件设备的专用硬件实现可以类似地理解为完全或部分地实现在此描述的示例性方法和/或装置中的一些或全部。此外，包括，但不限于，分布式处理或组件/对象分布式处理、并行处理、或虚拟机处理的替代软件实现也可以理解为实现在此描述的示例性方法和/或系统。

还应注意，在此描述的示例性软件和/或固件实现存储在有形存储介质上，诸如：磁介质(例如磁盘或带)；磁光或光介质诸如光盘；或固态介质诸如存储器卡或容纳一个或多个只读(非易失性)存储器、随机存取存储器或其他可重写(易失性)存储器的其他成套组件。因此，在此描述的示例性软件和/或固件能够被存储在诸如以上描述的那些有形存储介质或后续存储介质上。在以上说明书参照标准和协议描述示例性组件和功能的程度上，应理解，本发明的范围不限于这些标准和协议。例如，用于因特网和其他分组交换网络传输的标准(例如传输控制协议(TCP)/互联网协议(IP)、用户数据报协议(UDP)/IP、超文本标记语言(HTML)、超文本传送协议(HTTP))中的每一个表示本领域当前状态的示例。这些标准由具有相同通用功能的更快或更高效的等同物周期性地取代。因此，具有相同功能的替换标准和协议是该专利预期的并且适于被包括在所附权利要求的范围内的等同物。

附加地，虽然本发明公开了包括在硬件上执行的软件或固件的示例性方法和装置，但应理解，这些系统仅仅是说明性的，而不应视为限制。例如，预期可以在硬件中独占地、在软件中独占地、在固件中独占地或在硬件、固件和/或软件的某种组合中实施任何或所有这些硬件和软件组件。因此，虽然以上说明书描述了示例性方法、系统和机器可存取介质，但示例仅仅是用于实现这些系统、方法和机器可存取介质的方式。因此，虽然在此已经描述了特定示例性方法、装置以及机器可存取介质，但本专利的覆盖范围不限于此。反之，本专利完全地覆盖在字面上或在等同原则下落入所附权利要求的范围内的所有方法、系统和机器可存取介质。

Claims (25)

1.一种用于限制电-气动控制器中的驱动值的改变的方法，所述方法包括：

接收控制信号和反馈信号；

由所述控制信号和所述反馈信号计算驱动值；

确定所述驱动值与先前驱动值之间的差是否大于所述电-气动控制器的摆动限制；以及

基于所述摆动限制改变所述计算的驱动值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述改变的驱动值发送到所述电-气动控制器的变换器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的差是否大于所述摆动限制包括：

计算所述驱动值与所述先前驱动值之间的差；以及

将所述差与所述摆动限制进行比较。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摆动限制基于与所述驱动值、所述先前驱动值、所述驱动值与所述先前驱动值之间的差、所述控制信号、所述反馈信号、平均计算的驱动值或平均实际驱动值中的至少一个的二次方关系、线性关系、指数关系、对数关系或阶跃关系中的至少一个。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摆动限制是伺服控制过程的每执行周期的预定的最大驱动值改变。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括用于设置在特定的位置处的设置电-气动致动器的指令，并且所述反馈信号与所述电-气动致动器的位置相对应。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述先前驱动值是在接收所述反馈信号或所述控制信号中的至少一个之前发送的先前计算的驱动值。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

识别在所述控制信号或所述反馈信号中的至少一个上的噪声；

基于识别的噪声设置噪声摆动限制；

确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差是否大于所述噪声摆动限制；以及

基于所述噪声摆动限制改变所述计算的驱动值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，识别所述噪声包括：确定所述噪声的幅度或平均值中的至少一个是否大于噪声阈值。

10.一种用于限制电-气动控制器中的驱动值的改变的装置，所述装置包括驱动电流摆动限制器以用于：

接收驱动值和先前驱动值；

确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的差是否大于所述电-气动控制器的摆动限制；以及

基于所述摆动限制改变所述计算的驱动值。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：位置控制处理器，以用于：

接收控制信号和反馈信号；

由所述控制信号和所述反馈信号计算所述驱动值，并且将所述驱动值转发到所述驱动电流摆动限制器；以及

将所述改变的驱动值发送到所述电-气动控制器的变换器。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：噪声检测器，其用于通过确定所述噪声的幅度或平均值中的至少一个是否大于噪声阈值来识别在所述控制信号或所述反馈信号中的至少一个上的噪声。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述驱动电流摆动限制器用于：

基于所述识别的噪声设置噪声摆动限制；

确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差是否大于所述噪声摆动限制；以及

基于所述噪声摆动限制改变所述计算的驱动值。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

驱动电流发生器，用于从所述位置控制处理器接收所述改变的驱动值，并且生成待发送到所述变换器的、包括所述改变的驱动值的信号；以及

存储器，用于存储所述驱动电流摆动限制器的所述摆动限制、所述先前驱动值或所述驱动值中的至少一个。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述存储器存储所述摆动限制作为伺服控制过程的每执行周期的预定的最大驱动值改变。

16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述驱动电流摆动限制器将所述先前驱动信号存储到所述存储器作为在接收所述反馈信号或所述控制信号中的至少一个之前发送的先前计算的驱动信号。

17.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述驱动电流摆动限制器用于通过以下来确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差是否大于所述摆动限制：

计算所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差；以及

将所述差与所述摆动限制进行比较。

18.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述驱动电流摆动限制器用于使得所述摆动限制基于所述驱动值、所述先前驱动值、所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差、所述控制信号、所述反馈信号、平均计算的驱动值或平均实际驱动值中的至少一个的二次方关系、线性关系、指数关系、对数关系或阶跃关系中的至少一个。

19.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述反馈信号与电-气动致动器的位置相对应，并且所述控制信号包括用于设置在特定的位置处的阀致动器的指令。

20.一种具有存储在其上的指令的机器可存取介质，当执行所述指令时使得机器：

接收控制信号和反馈信号；

由所述控制信号和所述反馈信号计算驱动值；

确定所述驱动值与先前驱动值之间的差是否大于所述电-气动控制器的摆动限制；以及

基于所述摆动限制改变所述计算的驱动值。

21.如权利要求20所述的机器可存取介质，其特征在于，所述机器可存取指令当执行时使得所述机器将所述改变的驱动值发送到所述电-气动控制器的变换器。

22.如权利要求20所述的机器可存取介质，其特征在于，所述机器可存取指令当执行时使得所述机器通过以下来确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差是否大于所述摆动限制：

计算所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差；以及

将所述差与所述摆动限制进行比较。

23.如权利要求20所述的机器可存取介质，其特征在于，所述机器可存取指令当执行时使得所述机器基于所述驱动值、所述先前驱动值、所述驱动值与所述先前驱动值之间的差、所述控制信号、所述反馈信号、平均计算的驱动值或平均实际驱动值中的至少一个的二次方关系、线性关系、指数关系、对数关系或阶跃关系中的至少一个计算所述摆动限制。

24.如权利要求20所述的机器可存取介质，其特征在于，所述先前驱动值是在接收所述反馈信号或所述控制信号中的至少一个之前发送的先前计算的驱动值。

25.如权利要求20所述的机器可存取介质，其特征在于，所述机器可存取指令当被执行时使得所述机器：

识别在所述控制信号或所述反馈信号中的至少一个上的噪声；

基于识别的噪声设置噪声摆动限制；

确定所述驱动值与所述先前驱动值之间的所述差是否大于所述噪声摆动限制；以及

基于所述噪声摆动限制改变所述计算的驱动值。

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