CN105370554A - 用于泵机组的调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气动或液压系统中的泵机组(10，12)的调控方法，在该方法中，可以根据至少一个在系统中检测到的变量(Dp，p，T，x_p)调节泵机组(10，12)的转速(n)，其中，根据所检测到的变量(Dp，p，T，x_p)并利用分段单调函数产生误差信号(e)，基于该误差信号调节泵机组(10，12)的转速(n)。

Description

用于泵机组的调控方法

技术领域

本发明涉及一种用于气动或液压系统中的泵机组的调控方法，以及一种执行这样的调控方法的泵系统。

背景技术

对于分支化的液压系统，例如具有多个消耗装置的供热设备或具有不同抽取点的供水系统，其困难之处在于：需要对液压系统中的、用于输送介质的泵机组进行调控，使得泵机组在液压系统的所有地点上都能够提供足够的压力，但同时该压力又不会过高，从而一方面能够避免在系统中出现不需要的流动噪音，另一方面也能够使泵机组的能量损耗保持在最小的程度。

对此，根据现有技术已知如下的系统，其可以在液压系统中的一个或多个地点检测例如供给温度或流量，并设计对位于最高负载区域上的泵机组的调控。例如专利文献DE3315828提出了一种这样的系统。

发明内容

本发明的目的在于，对用于气动或液压系统中的泵机组的调控方法进行改进，以便在泵机组的能量损耗最小时向液压系统供给压力，从而使设置在液压系统中的阀门元件能够在最优的调控区间中工作。

本发明的目的通过一种用于气动或液压系统中的泵机组的调控方法来实现，在该方法中，根据至少一个在系统中检测得到的变量来调节泵机组的转速，其特征在于，根据分段单调的函数由所检测到的变量生成误差信号，基于该误差信号来调节泵机组的转速。本发明的目的还通过一种泵系统来实现，该泵系统具有：至少一个传感器，用于在液压或气动系统中检测变量；和信号处理装置，用于根据检测到的变量生成至少一个误差信号；以及至少一个具有调控装置的泵机组，该调控装置被设计用于接收信号处理装置的至少一个误差信号，以及根据该至少一个误差信号调节泵机组的转速，其中，所述调控装置和所述信号处理装置被设计用于执行上述的调控方法。

根据本发明的调控方法适用于气动或液压系统中的至少一个泵机组。这样的液压系统例如可以特别是具有多个消耗装置的供水网络或供热设备。在这样的液压系统中，可以在不同的消耗装置上设置阀门，用于调整或调控各个消耗装置的流量。

下面将继续参考液压系统对本发明进行说明，但需要指出的是，本发明相应地也能够应用在与供热系统或空调系统一样利用被调温的空气工作的气动系统中，例如通风系统。还要指出的是，当在下面以供热设备为例描述本发明时，本发明也可以相应的方式在其他液压系统中实现，例如空调系统或供水系统。

在根据本发明的调控方法中，可以根据至少一个在系统中检测到的变量来调节至少一个泵机组的转速。在此，可以只设有一个泵机组，但是也可以设有多个并联和/或串联连接的泵机组，这些泵机组可以通过相应的方式加以调控。

根据本发明，所检测到的变量并非直接作为调控的基础，而是根据一分区或分段单调函数由至少一个检测到的变量生成误差信号，并以该误差信号为基础来调控泵机组的转速。在此，分段单调函数是指由至少两个函数或具有不同函数特征的段所组成的函数。在此，该函数在所有的段中都是单调的。这种分段单调函数意味着：例如针对检测变量的不同参数区间以不同的函数来计算误差信号。使用误差信号的优点在于，误差信号能够更容易地并入到泵机组的调控中，因为可以通过函数来调整误差信号，从而能够基于误差信号来调控泵机组，这种误差信号与液压系统及其构件的准确设计无关。这使得能够基于多个误差信号实现简单的匹配，并且特别是能够更简单地调控泵机组，因为这些误差信号可以通过简单的方式彼此相结合，例如相加，或能够以合适的方式被选择。

变量可以在系统中通过合适的传感器来检测，或作为表征执行构件的函数状态的参数直接被执行构件(例如阀门)接收或输出。

例如，所述至少一个变量是在系统中检测得到的压力值或阀门开度。阀门开度可以直接在阀门上量取，或者可以是与阀门开度成比例的阀门控制信号。为了检测压力值，例如可以在液压或气动系统中设置单独的压力传感器。

根据另一种优选的实施方式，所述至少一个变量可以是在系统中检测得到的温度值或流量值。同样可以为此在系统中设置合适的传感器。但是流量值也可以例如通过在设置于系统中的其他泵机组中检测得到的其他参数、特别是该泵机组的转速来确定。当在系统中检测多个变量时，这些变量可以是多个压力值、多个阀门开度、多个温度值或多个流量值。也可以组合地检测不同的值，在此，基于所提及分段单调函数，针对各个变量分别输出误差信号。计算或输出误差信号的优点在于：可以将不同的变量(例如阀门开度和检测到的温度值)以简单的方式引入到对泵机组的调控中。

优选该调控方法用于将液压参数调控至液压额定值。该液压参数例如可以是压力、温度、流量和/或阀门开度等。通过调节或改变转速，将该液压参数调控至所期望的额定值。在此，优选所述误差信号构成调控回路的组成部分，即通过一个或多个误差信号来实现调控。误差信号如前所述地通过分段单调函数并根据在系统中检测到的变量来生成。在此，在系统中检测到的变量对应于待调控的液压参数，或者被描述为代表待调控的液压参数的值。根据一个或多个误差信号来调节或改变泵机组的转速，以使待调控的液压参数达到所期望的额定值。通过误差信号还可以如下所述地同时调控多个液压参数，或在封闭的调控回路中使多个液压参数被优化。

优选将所检测到的变量与至少一个边界值进行比较，以计算误差信号，并在达到边界值时以预定的方式变更作为形成误差信号基础的、来自函数组的函数。这意味着边界值构成了分段单调函数的两个分段或两个函数之间的边界。也就是说，对于变量的预先设定的不同参数区间，需要配置不同的函数来确定误差信号。由此，例如可以为分段单调函数配设两个彼此结合的(verknüpfte)函数或分段，在此，例如在低于边界值时使用第一函数，并在例如达到或超过边界值时使用第二函数。相应地还可以采用两个以上的函数或分段，这些函数或分段在对应的边界值上被变更。

优选将检测到的变量与上边界值和下边界值进行比较，并在达到上边界值以及达到下边界值时，分别以预设的方式变更分段单调函数的分段或函数组中的函数并基于其产生误差信号。因此在该实施方式中，可以采用例如三个不同的函数或分段，其中，在低于下边界值时使用第一函数，在位于下边界值和上边界值之间时使用第二函数，在高于上边界值时使用第三函数。

根据另一种优选的实施方式，在高于上边界值和/或低于下边界值时所使用的函数给出了与所检测到的变量的值相关、特别是线性相关的误差信号。在此，也可以在低于下边界值和高于上边界值时使用相同的函数。

根据另一种优选的实施方式，可以在低于上边界值和/或高于下边界值时使用下述函数：该函数给出了与变量的值相关、特别是线性相关的误差信号，在此，该函数在高于和低于各个边界值时在变量和误差信号之间是不同的，特别是具有不同的斜率。因此，例如在下边界值和上边界值之间可以使用相比于高于上边界值和低于下边界值时具有更小斜率的函数。

根据另一种优选的实施方式，在高于下边界值和低于上边界值的区域中，函数可以具有带有正负符号交换的零点(Nullstelle)。优选该零点位于上边界值和下边界值的中间。因此在该零点处误差信号为零。这使得可以将对泵机组的调控设计为，优选调控泵机组的转速，以将变量调控至零点的区域中，或者对多个变量进行调控，以使整个系统中的误差信号相加为零，即，调整系统参数，以便有利地使误差信号的总和为零或接近零。

根据本发明的另一种优选的实施方式，在达到上边界值或高于上边界值时所输出的误差信号与在达到或低于下边界值时所输出的误差信号相比具有不同的符号。这使得能够实现下述调控：该调控有助于将变量保持在上边界值和下边界值之间的区域中。

根据另一种可能的实施方式，可以将函数或分段单调函数的分段或者也可以将待使用的多个函数或分段设计为，其给出的误差信号为恒定的值，特别是零。因此，例如可以在高于或低于边界值时选择输出恒定值的函数。

进一步优选在配属于用于检测变量的传感器中的信号处理装置中产生误差信号，并将所产生的误差信号传输到泵机组的调控装置，从而引起对泵机组转速的调节。这种设计方案是特别有利的，因为可以由此将泵机组的控制装置设计为与所使用的传感器或要在其上检测变量的执行元件的类型完全无关。信号处理装置特别是可以根据各个传感器或执行元件(例如阀门)进行调整，以使其包含合适的或所期望的函数，该函数将考虑到传感器或要被检测变量的液压系统区域的特征特性。误差信号可以根据所使用的泵机组的控制或调控装置进行调整，以便输出标准的误差信号。优选在信号处理装置中的函数是可调整或可调节的。

特别优选地，信号处理装置可以被直接集成在传感器或执行元件(例如阀门)中。但是，也可以将信号处理装置设计为单独的部件，并将传感器或执行元件(例如阀门)的输出信号提供给该信号处理装置作为输入参数。还可以将信号处理装置设计为，操纵多个传感器或执行元件(例如阀门)，并相应地输出多个用于所连接的传感器或执行元件的误差信号。

如前所述，可以优选将系统设计为检测多个变量，并在此基础上分别根据至少两个彼此结合的函数组或分段单调函数产生误差信号。在此，优选针对每个变量并通过相应的分段单调函数分别产生误差信号。由于误差信号如前所述地被标准化，并且关于各个传感器或设有传感器的系统区域所进行的调整是通过各个函数进行的，这使得能够毫无问题地将系统中用于检测或输出变量的各个不同的传感器或执行元件(例如阀门)彼此结合，并引入对泵机组的调控中。

在本发明的一种可能的实施方式中，可以将系统中的多个、优选所有的误差信号相加，并且在相加的误差信号的基础上实现对泵机组转速的调节。在此，优选这样进行对泵机组转速的调节：使得相加的误差信号接近于零。通过这种方式，可以将不同的误差信号彼此结合并调节或调控泵机组的转速，从而在系统的所有被检测变量并基于此确定误差信号的区域中实现所期望的液压额定值，例如压力、温度、流量和/或阀门开度等。

根据本发明的一种特别的实施方式，可以在相加之前将各个误差信号乘以各自的加权因子。这种相乘同样可以在前述的信号处理装置或泵机组的控制装置中进行。通过加权因子对系统中各个部件的误差信号进行不同的加权，以便例如在调控泵机组时使系统的某些阀或部分占据较高的加权，从而例如在该区域中始终使必需的流量处于优先地位。

根据本发明的一种替代的实施方式，可以从多个误差信号中选出一个或多个误差信号，并在此基础上实现对泵机组转速的调节。在这种情况下，同样也可以对误差信号进行加权或区分优先级。由此可以使得每个误差信号都对应一个选择优先级。如果选择了多个误差信号，则可以如前所述地再次将这些误差信号相加，并同样可以根据需要提前乘以加权因子。

优选根据压差或流量来调控泵机组的转速，并基于一个或多个误差信号来调节压差或流量。也就是说，根据误差信号首先选择所期望的压差或流量，并随后调控泵机组，以使泵机组达到该压差或流量。为此，可以通过泵机组的控制装置来改变泵机组的转速。

泵机组的转速可以根据误差信号直接或间接地以预设的步骤改变。例如，如果误差信号如前所述地被用于确定泵机组应该达到的压差或流量，则此为间接地预设转速。通过误差信号可以直接或间接地实现对转速的连续调整，或者以预设的步骤(在这些步骤中转速被升高或降低)进行调整，以达到所期望的流量和/或压差，或者直接实现误差信号的最小化。

特别优选地，除了误差信号之外，还可以附加地根据用于使功率消耗或能量损耗最小化的算法来调控至少一个泵机组的转速。这两种算法或调控可以彼此结合或互相叠加，以使泵控制始终致力于：一旦误差信号被保持在最小值或理想地保持为零，则能量损耗被降至最低。如果向这种调控提供误差信号，则可能导致泵机组的转速发生与能量损耗最小化相反的变化。这将进行至系统的液压参数通过在各个传感器上的检测被保持在期望的边界中。如果能量损耗同时被最小化，则可以因此实现在最小的能量损耗下达到液压额定值。

优选将用于能量损耗最小化的算法相应地设计为，致力于降低泵机组的转速。如果转速的降低导致各个传感器或执行元件输出误差信号，则这些误差信号将使转速再次上升，从而能够达到液压额定值。

除了前述的调控方法之外，本发明的目的还在于提出一种泵系统。根据本发明的泵系统具有至少一个用于在液压或气动系统中检测变量的传感器。在此，传感器可以是如前所述的用于检测例如温度、流量和/或压力的传感器。在此，可以将传感器设计为单独的传感器或者是执行装置(例如阀门或泵机组)的组成部分。在阀门的情况下，传感器可以检测并输出阀门开度。在此，本发明意义下的传感器也可以被理解为通过其他方式检测或输出阀门开度的执行装置，例如阀门。在泵机组中，例如也可以根据电参数和/或液压参数来检测或确定流量，并输送给本发明意义下的传感器。

除了传感器之外，还设有至少一个信号处理装置，其被设计用于根据检测到的变量产生至少一个误差信号。此外，泵系统还具有至少一个包括调控装置的泵机组，该调控装置被设计为，接收至少一个来自信号处理装置的误差信号，并基于该至少一个误差信号来调节泵机组。在此，调控装置和信号处理装置被设计用于执行如前所述的调控方法。信号处理装置和调控装置优选在空间上彼此间隔开，但也可以根据需要被集成在电子部件中。优选将信号处理装置设置在传感器附近，特别是集成在传感器中；优选将调控装置设置在泵机组附近，并优选直接设置在泵机组的驱动电机上在电子器件壳体中。

附图说明

下面参照附图对本发明做进一步的说明。其中：

图1示出了根据本发明的液压系统的第一实施例，

图2示出了根据本发明的液压系统的第二实施例，

图3示出了根据本发明的液压系统的第三实施例，

图4示出了根据本发明的液压系统的第四实施例，

图5示出了根据本发明的液压系统的第五实施例，

图6示出了根据本发明的液压系统的第六实施例，

图7示出了根据本发明的液压系统的第七实施例，

图8A至图8C示出了基于阀门开度产生误差信号的函数组的三种变型，

图9A至图9C示出了基于压差产生误差信号的结合函数组的三种变型，

图10A至图10C示出了基于温度值产生误差信号的函数组的三种变型，

图11示意性示出了根据本发明的第一实施方式的调控方法，

图12示意性示出了根据本发明的第二实施方式的调控方法。

其中，附图标记列表如下：

2热源或冷却源

4负载回路

6混合泵

8调节阀

10，12泵机组

14供给管线

16压差传感器

18消耗装置

20压力传感器

22消耗装置

24温度传感器

26信号处理装置

28，30加法器

32积分器

34选择装置

36调控装置的部件

e误差信号

x_p阀门开度

Dp压差

T温度压力(Temperaturdruck)

DP_pump功率消耗变化

G放大因子

u控制信号。

具体实施方式

图1至图7示出了液压系统的不同变型，其中可以采用将在下面进行说明的根据本发明的调控方法。需要指出的是：这套原理同样可以从液压系统转移到气动系统上，例如通风系统，这同样也是本发明的目的。

图1示出了包括热源或冷却源2的供热和/或冷却系统，其在热源的情况下例如可以被设计为锅炉。所示出的系统具有多个负载回路4(在该实施例中为四个)，这些负载回路作为混合回路分别配设有混合泵6和调节阀8。利用调节阀8的开度可以对传热介质从热源或冷却源2向各个负载回路4的输送进行调控。这可以例如与室温相关地进行，以达到预设的室温。在此，在输送管线中设有两个循环泵机组的形式的泵机组10、12，其将传热介质(例如水)从热源或冷却源2输送至负载回路4。在此，泵机组10位于所有四个负载回路的上游，而第二泵机组12位于前两个负载回路的下游以及后两个负载回路4的上游。调节阀8被设计为，检测阀门开度，并在将于下面进一步说明的信号处理装置中产生误差信号，该误差信号被传送到泵机组10、12上用于调控其转速。这在图1中通过虚线示出，在此可以看到，所有四个调节阀8的误差信号均被传送到第一泵机组10，而两个位于下游的负载回路4的误差信号仅被传送到第二泵机组12，该第二泵机组仅被设计用于对这两个负载回路4的供给。

如图2所示的液压系统代表供水网络，其具有泵机组10和三个调节阀8。在此情况下，调节阀8可以作为压力调节器工作，用于调控液压系统所连接支路中的压力。泵机组10通过中央供给管线14分别供应例如城区中的多个建筑物，具有调节阀8的支路从该中央供给管线进行分支。这些局部或支路中的压力通过调节阀8来调节。同样，调节阀8也输出其阀门开度，并如下所述地以此为基础在信号处理装置中产生误差信号，该误差信号被传送到泵机组10，以便基于该误差信号调节泵机组的转速。

本发明意义下的泵机组10也可以被理解为多个泵的阵列。泵机组例如可以是一增压泵或一增压泵阵列，正如其在特别是供水网络中的应用那样。

图3示出了如图2所示设计方案的一种变型，其中，供给管线14被设计为环形管线。图4示出了如图1所示液压系统的一种变型，其中，在负载回路4中不是检测调节阀8的阀门开度，而是通过压差传感器16检测负载回路4的入口和其出口之间的压差Dp。基于该压差，在所连接的、优选集成在压差传感器16中的信号处理装置中产生误差信号，然后将该误差信号输送到泵机组10、12，用于其转速调节。在此，所有四个负载回路的压差传感器16的误差信号也被作为调节上游的第一泵机组10的转速的基础，而下游的第二泵机组12的转速调节仅以设置在位于第二泵机组12下游的负载回路4中的压差传感器16的误差信号为基础。

图5示出了一种液压系统，其中，在两个彼此平行设置的支路中分别彼此平行地设有多个消耗装置18，例如加热体。两个平行连接的支路通过共同的循环泵机组形式的泵机组10来供应流体，例如水形式的加热介质。在每个支路的终点设有压差传感器16，其在支路的终点检测各个支路的流入和流出之间的压力差Dp。压差传感器16再通过下面将要说明的信号处理装置输出误差信号，该误差信号被提供给泵机组10用于其转速调节。

图6示出了如图2所示的供水网络，只是在此不是检测阀门8的阀门开度，而是在设有调节阀8的支路中设置压力传感器20，用于检测支路中的压力p。然后，分别基于所检测到的压力p在合适的信号处理装置中如下所述地产生误差信号，并进一步传送待泵机组10中用于其转速调节。

图7示出了一种与图1所示的液压系统相似的液压系统，其中，替代负载回路4地设有多个消耗装置22，例如室内或建筑物中的热交换器。该系统例如可以是供热系统或冷却系统，其中，热源或冷却源2作为热交换器示出。在此，在消耗装置22的回流管路中分别设有温度传感器24，用于检测温度T，即各个消耗装置22的回流温度T_r。然后，基于温度传感器24的温度信号如下所述地在信号处理装置中分别产生误差信号，该误差信号被进一步传送到泵机组10和12用于其转速调节。在此，同样是基于所有位于下游的温度传感器24的误差信号来实现对位于上游的第一泵机组10的转速调节，而对泵机组12的转速调节仅以位于第二泵机组12下游的温度传感器24的误差信号为基础进行。

泵机组10和12分别具有自己的控制或调控装置，特别优选将该控制或调控装置直接设置在泵机组中或泵机组的电驱动电机上，在接线盒或电子器件壳体中。优选将用于产生误差信号的信号处理装置集成在传感器中，即集成在调节阀8(如果其检测阀门开度)、压力传感器16、22或温度传感器24中。替代地，也可以将信号处理装置设计为单独的构件，其优选与泵机组10、12分离。当然也可以将信号处理装置集成在泵机组中，特别是集成在泵机组的控制装置中。信号处理装置使得任意的传感器和阀门或检测其执行度(例如阀门开度)的执行元件均能够与泵机组10、12相结合。

下面参照图8至图10中的实施例进一步说明误差信号的产生。

图8A至图8C示出了基于例如由以上所述的调节阀8检测并给出的阀门开度x_p产生误差信号e的三个实施例。在如图8A所示的实施例中采用了分段单调函数，其中有三个函数或具有不同函数的分段彼此相结合：

$e=\left\{\begin{array}{cc}a\left(x_p-x_{p,\min }\right),& x_p<x_{p,\min }\\ 0,& x_{p,\min }\&le;x_p\&le;x_{p,max}\\ a\left(x_p-x_{p,\max }\right),& x_{p,max}<x_p\end{array}\right.$

在这里给出了三个函数。在代表阀门开度x_p,max的上边界值的上方，根据函数e＝a(x_p-x_p,max)给出误差信号e，在此，因子a为预调整的常数。在边界值x_p,max和代表阀门开度的下边界值x_p,min之间，该函数为常数，在此为零。即，在这里误差信号e＝0。在下边界值x_p,min的下方，根据函数e＝a(x_p-x_p,min)给出误差信号e，也就是说，阀门开度x_p为线性相关的误差信号。因此在该实施例中三个函数被彼此结合，在此，在达到边界值x_p,min和x_p,max时，函数分别发生变更。在该实施例中，所期望的各个调节阀8给出阀门开度的工作点位于边界x_p,min和x_p,max之间，由此可以将误差信号e设计为，使调控致力于调节泵机组10或泵机组12的转速，以使调节阀8获得期望的工作点，即位于边界x_p,min和x_p,max之间的阀门开度x_p。在上边界值x_p,max的上方和下边界值x_p,min的下方分别给出误差信号e，该误差信号将在泵机组的转速调节中加以考量，以使转速发生变化，以便阀门开度x_p能够再次移动至边界x_p,min和x_p,max之间的区域中。优选阀门开度x_p被独立地调控，例如在供热系统中通过室内调温器来调控。

图8B示出了如图8A所示的函数组的变型，在此放弃了下边界值x_p,min，并因此放弃了应用于边界值x_p,min下方的第三函数。也就是说，在此当超过上边界值x_p,max时，所给出的误差信号e的值始终为零。

图8C示出了另一种变型，其中，应用于下边界x_p,min下方区域和上边界x_p,max的上方区域的函数分别与图8A所示的一致。在此，只是应用于两个边界x_p,min和x_p,max之间的函数不是给出常数零为误差信号e，而是同样给出与阀门开度x_p线性相关的误差信号e，并在阀门开度x_p,M处存在符号变换，该阀门开度在本实施例中位于下边界值和上边界值之间的中点处。在此，位于下边界值x_p,min和上边界值x_p,max之间的误差信号e的曲线的斜率小于位于上边界值上方和下边界值下方的误差信号的斜率。在这样的调控中所给出的误差信号e为，通过对泵机组10和12的转速调控能够有利地将阀门开度x_p保持在中间值x_p,M的区域中。

图9A至图9C示出了三个相似的实施例，它们是基于例如根据图4和图5中的实施例检测到的压差Dp来输出误差信号e。在图9A中示出了由三个彼此结合的函数构成的组：

$e=\left\{\begin{array}{cc}-a\left(Dp-{\mathrm{dp}}_{\min }\right),& D_p<{\mathrm{Dp}}_{\min }\\ 0,& {\mathrm{Dp}}_{\min }\&le;Dp\&le;{\mathrm{Dp}}_{\max }\\ -a\left(Dp-{\mathrm{Dp}}_{\max }\right),& {\mathrm{Dp}}_{\max }<Dp\end{array}\right.$

在此，在最小压差值、即下边界值Dp_min的下方根据函数e＝-a(Dp–Dp_min)输出误差信号e，在此，a为常数因子。在边界值Dp_min和Dp_max(上边界值)之间输出恒定为零的误差信号e。在上边界值Dp_max的上方通过函数e＝-a(Dp–Dp_max)给出误差信号e。也就是说，在下边界值Dp_min的下方和在上边界值Dp_max的上方分别给出与压差Dp线性相关的误差信号e。图9B所示的实施例对应于图9A所示的实施例，在此取消了应用于位于Dp_max上方区域的第三函数，即，在此不存在上边界值Dp_max。替代地，在下边界值Dp_min的上方始终输出恒定为零的误差信号。

类似于图8C所示的实施例，在如图9C所示的实施例中，在边界值Dp_min和Dp_max之间同样输出与检测到的压差Dp线性相关的误差信号e，在此，误差信号e在值Dp,M时具有零点。中间值Dp,M位于边界值Dp_min和Dp_max的之间的中点。这种调控适用于：通过在压差偏离中间值Dp,M时输出相应的误差信号e，将压差基本上调控至中间值Dp,M。该误差信号e对泵机组的转速也存在影响。

图10A至图10C示出了一个实施例，在该实施例中是基于检测到的温度值来给出误差信号e。温度值例如按照前面在图7中示出的实施例进行检测，其中液压系统为冷却系统。检测到的温度值T是回流温度值T_r。在如图10A所示的实施例中根据以下函数组形成误差信号：

$e=\left\{\begin{array}{cc}a\left(T_r-T_{r,\min }\right),& T_r<T_{r,\min }\\ 0,& T_{r,\min }\&le;T_r\&le;T_{r,max}\\ a\left(T_r-T_{r,\max }\right),& T_{r,max}<T_r\end{array}\right.$

也就是说，在下边界值T_r,min的下方根据函数e＝a(T_r-T_r,min)输出误差信号e，即，误差信号e与回流温度T_r线性相关并随着回流温度的下降而急剧减小，在此，该误差信号是负的。在下边界值T_r,min和上边界值T_r,max之间输出的误差信号e的值恒定为零。在上边界值T_r,max的上方按照方程式e＝a(T_r-T_r,max)输出与温度T_r线性相关的误差信号e。在前述的方程式中，数值a是常数因子。因此在值T_r,max的上方所输出的误差信号e随着温度T_r而线性上升。

如图10B所示的实施例与图10A的实施例的区别在于：去除了用于下边界值T_r,min下方区域的第一方程式，也就是说只存在两个函数。在边界值T_r,max的上方，采用如前所述的误差信号e的线性相关函数。在值T_r,max的下方输出的误差信号e的值恒定为零。

在如图10C所示的实施例中，用于下边界值T_r,min下方区域和上边界值T_r,min的上方区域中的两个函数与如图10A所示的实施例相同。根据在下边界值T_r,min和上边界值T_r,max之间的区域中所采用的函数，误差信号e同样与检测到的温度值T_r线性相关，在此，该函数的斜率小于应用于边界值上方和下方的函数的斜率。此外，该函数在边界之间在中间值T_r,M时具有零点，该零点位于下边界T_r,min和上边界T_r,max之间的中点。也就是说，该方法适用于：通过在偏离值T_r,M时输出随着与额定值距离的增加升高而变大或变小的误差信号e，将回流温度T_r调控至值T_r,M。相比于陡峭的曲线进程，即在上边界值T_r,max的上方和下边界值T_r,min的下方具有较大斜率的曲线进程，通过使曲线在T_r,min和T_r,max之间具有更平缓的进程，能够更精确地调控至中间值T_r,M。

图11和图12示出了两种变型，其描述了怎样利用误差信号e影响泵机组10、12的转速。如图11和图12所示的实施例是基于在图5中示出的液压系统。但是需要指出的是，这样进行的对所形成的误差信号e的处理也可以相应的方式应用在其他的、特别是先前描述的液压系统中。在如图11和图12所示的两个实施例中，分别是首先在信号处理装置26中各自处理压差传感器16的输出信号，以便以前述的方式产生误差信号。在此，优选每个传感器16均配设有自己的信号处理装置26，其中，进一步优选信号处理装置26也与各个传感器构成集成的结构单元。优选将信号处理装置26设置在传感器的附近，即与泵机组10间隔开，从而仅将误差信号e传递至泵机组。如前所述的并存储在信号处理装置26中以产生误差信号e的函数优选与传感器的特性或设有传感器的液压区域的特性相匹配，以使误差信号e能够再现液压区域中的需求，液压区域例如能够关于压差Dp被调控至额定值。在使用其他合适的传感器(如前所述)时，也可以输出误差信号e，以保持所期望的阀门开度、温度等。

在根据图11的实施例中，各个压差传感器16的误差信号e被相加。在该实施例中示出了两个压差传感器16，但是需要说明的是，相应地也可以使用多个具有附属的信号处理装置26的压差传感器16，在此，对于每个压差传感器16来说均输出了自己的误差信号e。除了压差传感器16之外还可以相应地结合其他的传感器，例如温度传感器或用于检测阀门开度的传感器或流量传感器，在此，这些传感器也分别具有信号处理装置26，用以输出对应的误差信号e。在该实施例中，在误差信号在加法器28中被相加之前，附加地利用加权因子w₁至w_n有区别地对误差信号e加权。接下来在另一加法器30中与负的信号DP_pump相加，即减去信号DP_pump。信号DP_pump对应于与泵机组10的控制信号u相关的功率消耗或能量损耗的变化。在接下来的步骤中，将该和值乘以放大因子G，然后在积分器32中进行积分，由此给出用于控制泵机组10的相关控制信号u。控制信号u可以直接对应于泵机组的转速n，但也可以对应于扬程h，即泵机组10、12的压差，或对应于泵机组10、12的输出压力p_out或输出流量q_out。当控制信号u不直接对应于转速n时，则对转速的影响是间接的，因为例如对压力的调控是通过泵机组10、12的转速进行的。

根据前述的实施例，按照下述公式计算控制信号u的变化：

$\frac{du}{dt}=-G\left({\mathrm{DP}}_{pump}-\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{w}_i{e}_i\right)$

在该方程式中，同时利用信号DP_pump实现对能量损耗的优化，该信号可以接近于恒定值。替代该信号地，也可以通过以下方式利用常量来实现优化：

$\frac{du}{dt}=\left\{\begin{array}{cc}s,& 0>\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{e}_i\\ -s,& otherwise\end{array}\right.$

在此，值s为常数因子，当关于传感器和/或信号输出单元(例如阀门)的全部数量N的误差信号e之和小于零时，该值为正的。在其他所有情况下则输出恒定的值-s。

根据前述的实施方式采用了微分表达式。但是应当说明的是，替代地也可以采用使用离散的表达方式，例如下述形式的方程式：

$\begin{array}{cc}{u}_{k+1}=u_k-G\left({\mathrm{DP}}_{pump}-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{e}_i\right)& u_{k+1}=u_k+\left\{\begin{array}{cc}s,& 0>\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{e}_i\\ -s,& otherwise\end{array}\right.\end{array}$

在该等式中，k是时间步长(zeitlicherSchritt)。因子G和s仍然是常数。

替代利用加权因子w来对误差信号e加权地，可以根据需要使误差信号e以相应的方式直接相加，而无需加权。

替代将误差信号e相加地，也可以选择如图12所示的那样。如图12所示的实施例与图11的实施例的区别在于：利用选择装置34来代替加法器26。也就是说，通过选择装置34始终选择要被提供给加法器30的误差信号e。然后通过加法器30如同以上参照图11所描述的那样进行进一步的信号处理。选择装置34例如可以被设计为，根据预设的条件(例如优先级)来选择传感器的误差信号e。也就是说，首先选择具有最高优先级的传感器的误差信号，随后如果上述优先级的传感器的信号为零，则根据需要选择具有后续优先级的一个或多个传感器的误差信号。在此可以采用合适的、不同的选择方法。其他的优先级划分也是可行的。因此，可以关于传感器的上边界或下边界为各个传感器划分优先级。例如，当以最大值为优先时，传感器的误差信号e如同在前述实施例中所示出的那样为正的。由此可以例如仅考虑其误差信号e为正的那些传感器的和。在不是该优先级的传感器超过上边界的情况下，即不输出正误差信号的情况下，也可以基于所有其他的可能为负的误差信号以前述的方式进行调控。

在图11和图12中以附图标记36标出的调控装置的部件优选被集成在泵机组10、12的调控装置中，而信号处理装置26优选被配属于传感器或集成在传感器中。

Claims (19)

1.一种用于气动或液压系统中的泵机组(10，12)的调控方法，在该方法中，能够根据至少一个在系统中检测到的变量(Dp，p，T，x_p)调节所述泵机组(10，12)的转速(n)，其特征在于，根据分段单调函数由所检测到的变量(Dp，p，T，x_p)产生误差信号(e)，基于所述误差信号调节所述泵机组(10，12)的转速(n)。

2.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于，所述至少一个变量是在所述系统中检测到的压力值(Dp，p)或阀门开度(x_p)。

3.根据权利要求1或2所述的调控方法，其特征在于，所述至少一个变量是在系统中检测到的温度值(T)或流量值。

4.根据前述权利要求中任一项所述的调控方法，其特征在于，将所述检测到的变量(Dp，p，T，x_p)与至少一个边界值进行比较，并在达到该边界值时变更分段单调函数的函数，基于该函数产生所述误差信号(e)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的调控方法，其特征在于，将所述检测到的变量(Dp，p，T，x_p)与上边界值和下边界值进行比较，并在达到所述上边界值时以及达到所述下边界值时，变更分段单调函数的函数，基于该函数产生所述误差信号(e)。

6.根据权利要求4或5所述的调控方法，其特征在于，在高于所述上边界值和/或低于所述下边界值时所采用的函数输出与所述检测到的变量(Dp，p，T，x_p)的值相关、特别是线性相关的误差信号(e)。

7.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，在低于所述上边界值和/或高于所述下边界值时采用一函数，该函数输出与所述变量(Dp，p，T，x_p)的值相关、特别是线性相关的误差信号(e)，其中，变量和误差信号(e)之间的函数在高于和低于各个边界值时是不同的，特别是具有不同的斜率。

8.根据权利要求7所述的调控方法，其特征在于，在高于所述下边界值和低于所述上边界值的区域中，所述函数具有带有正负符号交换的零点。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的调控方法，其特征在于，在达到所述上边界值和高于所述上边界值时输出的误差信号(e)具有与在达到或低于所述下边界值时输出的误差信号(e)不同的符号。

10.根据前述权利要求中任一项所述的调控方法，其特征在于，在配属于用于检测变量的传感器的信号处理装置(26)中产生误差信号(e)，将所产生的误差信号(e)传送到所述泵机组(10，12)的调控装置(36)，所述调控装置形成对所述泵机组(10，12)的转速(n)的调节。

11.根据前述权利要求中任一项所述的调控方法，其特征在于，在所述系统中检测多个变量(Dp，p，T，x_p)，并在此基础上分别基于分段单调函数产生误差信号(e)。

12.根据权利要求11所述的调控方法，其特征在于，将多个、优选所有的误差信号(e)相加，并基于所相加的误差信号(e)实现对所述泵机组(10，12)的转速(n)的调节。

13.根据权利要求12所述的调控方法，其特征在于，在进行相加之前，使各个误差信号(e)乘以各自的加权因子(w_n)。

14.根据权利要求11所述的调控方法，其特征在于，从多个误差信号(e)中选择一个或多个误差信号(e)，基于所选择的误差信号实现对所述泵机组(10，12)的转速(n)的调节。

15.根据前述权利要求中任一项所述的调控方法，其特征在于，根据压差或流量调控所述泵机组的转速(n)，并基于一个或多个误差信号(e)调节所述压差或流量。

16.根据前述权利要求中任一项所述的调控方法，其特征在于，根据误差信号(e)直接或间接地以预设的步骤改变所述泵机组的转速(n)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的调控方法，其特征在于，除了所述误差信号(e)之外，基于使功率消耗最小化的算法对至少一个泵机组的转速(n)进行调节。

18.根据权利要求17所述的调控方法，其特征在于，所述用于使能量损耗最小化的算法被设计用于降低所述泵机组(10，12)的转速(n)。

19.一种泵系统，具有：至少一个传感器，用于在液压或气动系统中检测变量；和信号处理装置(26)，所述信号处理装置被设计为，基于检测到的变量(Dp，p，T，x_p)产生至少一个误差信号(e)；以及具有至少一个泵机组(10，12)，所述泵机组具有调控装置(36)，所述调控装置被设计用于接收至少一个来自所述信号处理装置(26)的误差信号(e)，并基于所述至少一个误差信号(e)调节所述泵机组(10，12)的转速(n)，其中，所述调控装置(36)和所述信号处理装置(26)被设计用于执行根据权利要求1至18中任一项所述的调控方法。