CN107820556B

CN107820556B - 用于确定液压网络的特性参数的方法和系统

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Publication number: CN107820556B
Application number: CN201680020308.XA
Authority: CN
Inventors: F.雷德; M.图伊拉德
Original assignee: Belimo Holding AG
Current assignee: Belimo Holding AG
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: US20160291608A1; EP3278032B1; EP3278032A1; WO2016156556A1; US9864383B2; CN107820556A

Abstract

一种液压网络（1）包括多个平行区段（Z₁、Z₂），在每个区段（Z₁、Z₂）中具有调节阀（V₁、V₂）以用于调节通过相应区段（Z₁、Z₂）的流体的流量（ϕ₁、ϕ₂）。液压网络（1）的特性参数包括区段（Z₁、Z₂）的静态流通能力值（K_ex,a、K_ex,b）。记录测量数据集合，所述测量数据集合包括液压网络（1）的所确定的液压系统变量值，例如总流量（ϕ_tot）或系统压力（ΔP），以及针对所确定的液压系统变量值设置的调节阀（V₁、V₂）的阀位置。通过对包括相同的液压系统变量值但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组并且通过使用调节阀（V₁、V₂）在数据集合中包括的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值来从多个测量数据集合计算特性参数。

Description

用于确定液压网络的特性参数的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于确定液压网络的特性参数的方法和计算机系统。具体地，本发明涉及用于确定包括多个平行区段（zone）的液压网络的特性参数的方法和计算机系统，在每个区段中具有调节阀以用于调节通过相应区段的流体的流量。

背景技术

流体输送系统典型地包括多个消耗者，意指平行分支或线路，通过其来输送液体或气态流体——例如用以分发热能。者典型地具有不同的设计，意指它们具有输送线路——例如管道导管——的不同直径和/或长度并且具有不同和/或变化的流体积和/或吞吐量。为了着手进行向这样的流体输送系统中的消耗者的对流体的经平衡和/或补偿的分发，消耗者各自配置有补偿机构或平衡机构，例如可调整的致动器，特别是阀，其可以设置在不同的开口程度和/或阀位置处通过相应消耗者的流量。

在DE 69706458中描述了针对用于非压缩液体的分发的网络的平衡方法，其中对于每个分支，两个压力连接点被布置在补偿机构的两侧上，并且另一第三压力连接点被布置在距其一定距离处。在所有分支中，通过测量相应补偿机构两侧的流量中的差异来执行流量测量，并且借助于第三压力连接点来执行压力差的测量。在这些测量值的基础上，计算主线路上的所有分支和部段的液压流通能力系数。最后，在每个分支中的期望流量的知识的基础上并且利用特定流通能力系数来计算和设置每个补偿机构的调整位置。该补偿方法要求用于每个补偿机构的多个压力连接点，并且没有被设计用于流体输送系统的动态平衡。

EP 2 085 707示出加热系统的液压平衡，其中加热元件配备有用于压力和流体积的测量的测量设备。包括用于如所提供的流体积的检测的部件，作为用于检测流入与出口流之间的压力差的部件。用于流体积的检测的部件被布置在加热元件上，并且为消除误差和使平衡自动化的目的服务。与DE 69706458在相同的专利同族中的EP 0 795 724示出与DE 69706458大体相同的特征。

DE 199 12 588示出具有多个导管线路的液压系统。出于改进调节行为的目的，具有电子流体积测量设备和致动器驱动器的阀被布置在消耗者电路的主电路和导管线路二者中。

EP 2 157 376示出用于出于冷却或加热目的使系统液压平衡的布置。该系统具有流入线路、出口流线路、节流设备和用于流体积的测量设备。出于液压平衡的目的而在每个线路中包括阀，并且出于确定到单独线路中的流量的目的而包括测量部件。

US8024161描述了用于基于全局压差/流速信息的针对分布式液压网络的基于优化模型的多变量平衡的方法和系统。US8024161使用液压网络的简化数学模型和在液压网络的所有区段中的测量流量值的集合以标识未知网络参数。根据US8024161，通过计算跨平衡阀的压力下降之和并且通过以非迭代方法求解使跨平衡阀的压力下降之和最小化的优化问题来平衡阀设置。

因此，在这些现有技术系统中，出于确定流量的目的而在每个消耗者中包括分离的传感器。作为结果，在安装过程中，大程度的复杂度是特别固有的。

发明内容

本发明的目的是提供用于确定液压网络的特性参数的方法和计算机系统，该方法和系统不具有现有技术的缺点中的至少一些。特别地，本发明的目的是提供用于确定液压网络的区段的静态流通能力值的方法和计算机系统，而没有现有技术的缺点中的至少一些。

根据本发明，通过独立权利要求的特征来实现这些目的。另外，由从属权利要求和说明书推断其他有利实施例。

液压网络包括多个平行区段，在每个区段中具有调节阀以用于调节通过相应区段的流体的流量。调节阀表示每个区段中的可变流通能力。

根据本发明，上面提及的目的被特别地实现在于，为了确定液压网络的特性参数，所述特性参数包括区段的静态流通能力值，确定到所有区段中的流体的总流量。在计算机中，记录测量数据集合，其包括液压网络的所确定的液压系统变量值和针对所确定的液压系统变量值设置的调节阀的阀位置。取决于实施例，到所有区段中的总流量或液压网络的系统压力被确定为液压网络的液压系统变量。计算机通过对包括相同的液压系统变量值（例如相同的总流量或系统压力）但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组，并且通过使用调节阀在数据集合中包括的阀位置处的流通能力值，从多个测量数据集合来计算特性参数。

在实施例中，记录测量数据集合包括计算机在测量阶段期间通过向调节阀传输控制信号以将调节阀设置到产生特定的液压系统变量值（例如特定总流量或系统压力）的变化的阀位置来记录有关测量数据集合。

在实施例中，计算机在液压网络的常规操作期间记录测量数据集合，并且计算机通过选择包括相同的液压系统变量值（例如相同的总流量或系统压力）但是阀的不同阀位置的测量数据集合来确定有关测量数据集合。

在实施例中，特性参数通过计算机设立针对液压网络的多个方程，包括区段的静态流通能力值作为未知变量，使用调节阀在有关测量数据集合中记录的阀位置处的流通能力的值，并且基于以下事实求解所述多个方程来计算：有关测量数据集合是针对相同的液压系统变量值（例如相同的总流量或系统压力）而记录的。相应地，可以通过针对相同的液压系统变量值（例如相同的总流量或系统压力）设置相等方程来降低未知变量的数目。

在实施例中，特性参数通过计算机执行统计算法，使用所记录的测量数据集合作为输入数据以用于确定特性参数的估计值来计算。

在实施例中，特性参数通过计算机执行统计算法，使用在第一时间段中记录的测量数据集合作为输入数据以用于确定特性参数的第一估计，并且使用特性参数的第一估计和在第一时间段之后的第二时间段中记录的测量数据集合作为输入数据以用于确定特性参数的细化的第二估计来计算。

在实施例中，计算机确定用于液压网络的初始、简化的第一模型的特性参数的第一集合，并且随后，计算机使用特性参数的第一集合来确定用于液压网络的高级、相对更加详细的第二模型的特性参数的第二集合。相比于液压网络的初始第一模型，液压网络的高级第二模型更加详细，因为它包括比液压网络的初始、简化的第一模型更多的特性参数，例如更多静态流通能力（流量系数）。

在实施例中，计算机使用存储在计算机处的阀特性来确定调节阀的流通能力值。

在实施例中，共用流量传感器测量到所有区段中的流体的总流量，并且所测量到的总流量被传输到计算机。

在实施例中，计算机使用由计算机计算的液压网络的特性参数从流体的总流量计算到单独区段中的流体的单独流量的值。

在实施例中，测量数据集合存储在基于云的计算机系统中，并且特性参数是由基于云的计算机系统的计算机从多个所存储的测量数据集合计算出的。

在实施例中，液压网络还包括平行于区段的旁路线路，在旁路线路中具有阀以用于设置通过旁路线路的流体的旁路流量。特性参数还包括代表旁路线路及其值的静态流通能力值。在计算机中确定到所有区段和旁路线路中的流体的总流量。计算机通过对包括到所有区段和旁路线路中的相同总流量的有关测量数据集合分组来从多个测量数据集合计算特性参数。

在实施例中，液压网络还包括泵。计算机使用在将调节阀中的除了一个之外的所有调节阀设置到闭合阀位置的情况下所测量到的总流量的至少两个测量结果，并且使用未被设置到闭合阀位置而是设置到针对总流量的所述至少两个测量结果中的每个的不同阀位置的那个调节阀的阀特性来计算泵的泵特性曲线的特性参数。

在实施例中，液压网络还包括泵，并且计算机使用由计算机计算的液压网络的特性参数来计算和设置在维持流体的总流量时在调节阀的降低的可变流通能力和泵的降低的功率的情况下的调整的阀位置。

在实施例中，调节阀中的至少一些被实现为六路阀，其被配置成将相应区段交替地耦合到用于加热的第一流体输送电路或用于冷却的第二流体输送电路，并且被配置成相应地调节通过区段的来自第一或第二流体输送的流体的流量。计算机确定包括耦合到用于加热的第一流体输送电路的区段的第一液压子网络的特性参数，以及包括耦合到用于冷却的第二流体输送电路的区段的第二液压子网络的特性参数。

在实施例中，调节阀中的至少一些被配置成还调节相应区段中的热功率、热能和/或温度差异。换言之，这些阀被配置成例如通过区段中的一个或多个热交换器（加热器或冷却器）控制在区段中交换的热功率和/或热能，和/或控制进入区段（或热交换器）的流体的温度与离开区段（或热交换器）的流体的温度之间的温度差异。

除了确定液压网络的特性参数的方法，本发明还涉及用于实现和执行该方法的计算机系统；具体地，用于确定液压网络的特性参数的计算机系统。计算机系统包括处理器，其被配置成存储测量数据集合，所述测量数据集合包括针对在将调节阀设置到相应阀位置的情况下所测量到的液压网络的液压系统变量的值的阀位置，并且被配置成通过对包括相同的液压系统变量值但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组并且使用调节阀在数据集合中包括的阀位置处的流通能力的值来从多个测量数据集合计算特性参数。

在实施例中，计算机系统或其处理器相应地被配置成通过设立针对液压网络的多个方程，包括区段的静态流通能力值作为未知变量，使用调节阀在有关测量数据集合中记录的阀位置处的流通能力的值，并且通过基于以下事实求解所述多个方程来计算特性参数：有关测量数据集合是针对相同的液压系统变量值而记录的。

在其他实施例中，计算机系统或其处理器相应地被配置成实现上面描述的方法的其他实施例。

除了用于确定液压网络的特性参数的方法和计算机系统之外，本发明还涉及用于控制计算机实现和执行该方法的计算机程序产品；具体地，包括其上存储了计算机程序代码的非瞬态计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机程序代码被配置成控制计算机系统的一个或多个处理器用于确定液压网络的特性参数。计算机程序代码被配置成控制计算机系统的处理器，使得计算机系统存储测量数据集合，所述测量数据集合包括针对在将调节阀设置到相应阀位置的情况下所测量到的液压网络的液压系统变量的值的阀位置，并且使得计算机系统通过对包括相同的液压系统变量值但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组并且使用调节阀在数据集合中包括的阀位置处的流通能力的值来从多个测量数据集合计算特性参数。

在实施例中，计算机程序代码被配置成控制计算机系统的处理器，使得计算机系统通过设立针对液压网络的多个方程，包括区段的静态流通能力值作为未知变量，使用调节阀在有关测量数据集合中记录的阀位置处的流通能力的值，并且通过基于以下事实求解所述多个方程来计算特性参数：有关测量数据集合是针对相同的液压系统变量值而记录的。

在其他实施例中，计算机程序代码被配置成控制计算机系统的处理器，使得计算机系统实现上面描述的方法的其他实施例。

附图说明

将参照附图通过示例的方式来更加详细地解释本发明，在所述附图中：

图1：示出示意性地图示了简单液压网络的示例的框图，所述简单液压网络包括泵和两个区段，在每个区段中具有调节阀和热交换器。

图2：示出示意性地图示了具有两个区段和区段中的调节阀及热交换器的液压网络的简化表示的框图。

图3：示出图示了用于确定和使用液压网络的特性参数的步骤的示例性序列的流程图。

图4：示出图示了用于记录数据集合的步骤的示例性序列的流程图，所述数据集合具有阀位置和在将阀设置到这些位置的情况下所测量到的关联的液压系统参数值。

图5：示出图示了用于记录数据集合的步骤的另一示例性序列的流程图，所述数据集合具有阀位置和在将阀设置到这些位置的情况下所测量到的关联的液压系统参数值。

图6：示出图示了用于使用有关数据集合的组计算液压网络的特性参数的步骤的示例性序列的流程图。

图7：示出示意性地图示了液压网络和用于确定液压网络的特性参数的基于云的计算机系统的示例的框图。

图8：示出示意性地图示了液压网络和用于确定液压网络的特性参数的本地计算机系统的示例的框图。

图9：示出图示了用于使用有关数据集合的组来计算用于液压网络的初始（简单）模型和高级模型的特性参数的步骤的示例性序列的流程图。

具体实施方式

在图1、7和8中，参考数字1指代包括多个平行区段Z₁、Z₂的液压网络。液压网络1包括一个或多个电路，其具有流体输送线路，例如管道，用于输送液体热输送介质，例如水。如图1、7和8中示意性图示的，区段Z₁、Z₂中的每个包括调节阀V₁、V₂，用于调节通过相应区段Z₁、Z₂的流体的流量ϕ₁、ϕ₂。尽管未图示，但是在不同的配置中，液压网络1还包括平行于区段Z₁、Z₂的旁路线路。旁路线路包括调节阀，用于调节通过旁路线路的流体的流量。应当注意的是，图1中所示的液压网络1是高度简化的并且在实际配置中包括多于两个区段Z₁、Z₂。如图1中所示，液压网络1还包括共用源，例如机动泵11。如图1、7和8中所图示的，液压网络1还包括共用流量传感器12，其布置在主线路中并且被配置成测量到所有区段Z₁、Z₂（和旁路线路，如果适用的话）中的流体的总流量ϕ_tot，例如ϕ_tot= ϕ₁+ϕ₂。在实施例中，液压网络1可选地包括布置在例如具有调节阀V₁、V₂的区段Z₁、Z₂中的单独的流量传感器，用于相应地测量通过区段Z₁、Z₂或调节阀V₁、V₂的流体的单独流量ϕ₁、ϕ₂。如图1中所示，区段Z₁、Z₂还包括热交换器13、14，例如用于加热区段Z₁、Z₂的换热器，或用于冷却区段Z₁、Z₂的冷却设备。可选地，液压网络1包括被配置和布置成测量液压网络1的（差分）系统压力ΔP（例如泵11之上的压力下降）的压力传感器。

在一些实施例中，调节阀V₁、V₂中的至少一些被实现为六路阀，其被配置成将相应区段Z₁、Z₂及其热交换器13、14交替地耦合到用于加热的第一流体输送电路（由第一泵11驱动）或耦合到用于冷却的第二流体输送电路（由第二泵11驱动），并且被配置成相应地调节通过区段Z₁、Z₂及其热交换器13、14的来自第一或第二流体输送的流体的流量ϕ₁、ϕ₂。取决于由六路阀设置的当前耦合状态，液压网络1实际上包括第一液压子网络，其包括用于加热的第一流体输送电路和耦合到用于加热的第一流体输送电路的区段Z₁、Z₂，以及第二液压子网络，其包括用于冷却的第二流体输送电路和耦合到用于冷却的第二流体输送电路的区段Z₁、Z₂。

如图1、7和8中示意性地图示的，调节阀V₁、V₂由（电动）马达M₁、M₂驱动以用于调整孔口并因此调整通过阀V₁、V₂的流体的流量ϕ₁、ϕ₂。马达M₁、M₂由电气或电磁连接到马达M₁、M₂的控制器R₁、R₂控制。控制器R₁、R₂每个包括电子电路，例如可编程处理器、专用集成电路（ASIC）或另一逻辑单元。例如，马达M₁、M₂和控制器R₁、R₂形成共用致动器外壳中的致动器。致动器或控制器R₁、R₂相应地还包括被配置用于与外部液压网络控制器15和/或计算机系统10的无线和/或有线数据通信的通信模块。液压网络控制器15包括一个或多个可编程处理器和连接到（一个或多个）处理器的数据存储系统。计算机系统10包括一个或多个操作计算机，其具有一个或多个可编程处理器和连接到（一个或多个）处理器的数据存储系统。液压网络控制器15和计算机系统10被配置（编程）成执行稍后更详细描述的各种功能。

如图7和8中所图示的，取决于配置端实施例，计算机系统10被现场布置，作为液压网络1环境的部分，例如在相同建筑物或房屋中，或者在远程位置中，经由通信网络2连接到液压网络1和/或液压网络控制器15。通信网络2包括固定和/或移动通信网络，例如WLAN（无线局域网）、GSM（全球移动通信系统）、UMTS（通用移动电话系统）或其他移动无线电网络。在实施例中，通信网络2包括因特网，并且计算机系统10实现为基于云的计算机系统。

图1示意性地图示了液压网络1的静态和可变流通能力（还称为可变流量系数）。具体地，在图1中，参考数字K_line,a、K’_line,a、K_line,b和K’_line,b相应地指代区段Z₁或Z₂的静态线路流通能力；K’_ex,a和K’_ex,b相应地指代热交换器13或14的静态流通能力；K_valve,a和K_Valve,b相应地指代调节阀V₁或V₂的可变流通能力；并且K_sensor指代共用流量传感器12的静态流通能力（还称为静态流量系数）。图1还示意性地图示了调节阀V₁或V₂的已知阀特性。针对限定的压力，阀特性指示取决于阀位置（或孔口或开口程度）的通过阀V₁、V₂的流体的流量ϕ1、ϕ2。相应地，针对限定的（差分）压力ΔP和流体的流量ϕ，阀特性指示阀的相应流通能力K（流量系数），如在以下的一般关系中概述的：

（1）

如本领域技术人员将理解到的，流通能力K（流量系数）还取决于相应流体的比重SG（对于水，SG=1），如以下的方程1'中所指示的：

（1'）

针对平行布置的流通能力（流量系数）使用以下方程：

（2）

并且针对串行布置的流通能力（流量系数）：

（3），

图2示意性地图示了液压网络1的简化表示1'。在液压网络1的简化表示1'中，区段Z₁或Z₂的所有静态流通能力被归入相应静态流通能力K_ex,a和K_ex,b中；K_valve,a和K_valve,b相应地指代这些区段Z₁或Z₂中的调节阀V₁或V₂的可变流通能力；并且K_sys指代液压网络1的总系统流通能力（流量系数）。

系统压力ΔP未示出，但是假定为流量ϕ的函数，即无论何时流量ϕ是给定值，压力ΔP具有给定值，因为假定共用源（例如泵11）至少在包括阀位置和关联的总流量值的数据集合

的测量和记录期间对泵特性曲线起作用，如以下将更加详细解释的。线性泵特性曲线由表示特性的泵特性曲线参数C₁和C₂限定，例如：

（4）

因此，当泵11遵循或“乘骑”泵特性曲线时，压力ΔP是流量ϕ的函数。

在以下段落中，参照图3-6描述了由液压网络控制器15和/或计算机系统10执行以用于确定液压网络1的特性参数的步骤的可能序列，具体地，其区段Z₁、Z₂的静态流通能力（流量系数）值。

应当指出的是，对于包括六路调节阀的液压网络1而言，针对包括耦合到用于加热的第一流体输送电路的区段Z₁、Z₂的第一液压子网络和针对包括耦合到用于冷却的第二流体输送电路的区段Z₁、Z₂的第二液压子网络确定特性参数。

如图3中所图示的，在步骤S1中，计算机系统10记录具有阀位置

以及液压网络1的关联的液压系统变量值（例如总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i值）的数据集合

。在基于流量的方法的情况下，每个数据集合

包括在液压系统1中测量的总流量ϕ_{tot_i}和调节阀V₁、V₂的测量该特定总流量ϕ_{tot_i}的阀位置

，

。

图4和5图示了用于记录数据集合

的两个实施例和/或配置，所述数据集合

具有阀位置

和液压系统变量值，例如在将调节阀设置到这些位置

的情况下所获得和测量到的总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i值。

图4图示了其中以受控方式具体地设置阀位置

以用于记录数据集合

的实施例或配置，所述数据集合

具有在调节阀V₁、V₂的这些特定且受控的设置处所测量到的液压系统变量的值，相应地例如总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i值。例如，阀位置

是由计算机系统10和/或液压网络控制器15经由控制信号例如在测量阶段期间来设置的。

另一方面，图5图示了其中例如响应于建筑物控制系统的需求和请求，在调节阀V₁、V₂被设置的无论什么阀位置

处，例如在液压网络1的常规操作期间，连续或周期性地记录多个数据集合

的实施例或配置，所述多个数据集合

具有在调节阀V₁、V₂的这些当前设置处所测量到的总流量ϕ_{tot_i}值。在基于压力的方法中，系统压力Δp_i值借助于压力传感器来测量或者从总流量ϕ_{tot_i}值来计算。在后者情况下，使用上面在方程（4）中限定的泵特性曲线来计算跨泵11的压力Δp下降

。稍后将更加详细地描述表示特性的泵特性曲线参数C₁和C₂的确定。

在图4中所示的步骤S111中，计算机系统10和/或液压网络控制器15将调节阀V₁、V₂的阀位置设置到特定、已知的阀位置

。例如，在系统评估协议或脚本中限定阀位置

。

在步骤S112中，计算机系统10获得在将调节阀设置到步骤S111的位置

的情况下所测量到的液压系统变量的值，相应地即总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i值。在实施例中，总流量ϕ_tot由共用流量传感器12测量并且直接地或经由液压网络控制器15向计算机系统10报告或由计算机系统10请求。替代地，总流量ϕ_tot由计算机系统10或液压网络控制器15从由布置在区段Z₁、Z₂中的单独的流量传感器测量的通过区段Z₁、Z₂的流量ϕ1、ϕ2的单独值来计算。

如步骤S114所指示的，为了在调节阀V₁、V₂的不同设置（不同阀位置

）下测量相同的液压系统变量值，相应地即总流量ϕ_tot或系统压力Δp_i值，可能要求具有阀位置

的重复设置（步骤S111）和液压系统变量的测量（步骤S112）的环路。

在步骤S113中，计算机系统10存储数据集合

，其具有步骤S111的阀位置

和在步骤S112中在将调节阀设置到这些位置

的情况下所测量到的液压系统变量的值，相应地即总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i。

如步骤S115所指示的，步骤S111、S112和S113重复直到限定数目的数据集合

已经被计算机系统10记录。例如，在系统评估协议或脚本中限定数据集合

的数目。

在图5中所示的步骤S121中，计算机系统10获得液压系统变量的当前值，相应地即总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i，如上面在步骤S112的上下文中所描述的。在实施例中，液压系统变量的值被例如共用流量传感器12（或压力传感器）或液压网络控制器15加时间戳。

在步骤S122中，计算机系统10获得调节阀V₁、V₂的当前阀位置

，在该位置处在步骤S121中测量了液压系统变量的值。阀位置

和液压系统变量的对应值被同时记录，或者替代地，阀位置

被控制器R₁、R₂或液压网络控制器15加时间戳。

在步骤S123中，计算机系统10存储数据集合

，所述数据集合

具有阀位置

和在将调节阀设置到这些位置

的情况下所测量到的液压系统变量的值，相应地即总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i值。取决于实施例，对应的阀位置

和液压系统变量的值从步骤S121和S122中的同时测量而获得，或者被基于匹配提供有来自步骤S121和S122的阀位置

和液压系统变量的值的时间戳而分组。

如步骤S124所指示的，阀位置

和液压系统变量的值的测量结果的加时间戳的值可以在步骤S121和S122中重复地报告，以用于随后的步骤S123中的基于时间戳（同步）的分组。

如步骤S125所指示的，步骤S121、S122和S123在连续的基础上重复。

如图3中所图示的，在步骤S2中，计算机系统10确定有关数据集合

的组，其具有相同的液压系统变量值，相应地例如相同的总流量ϕ_{tot_i}或系统压力Δp_i。

在步骤S3中，计算机系统10使用步骤S2的有关数据集合

的组来计算液压网络1的特性参数。

如图6中所图示的，在步骤S31中，计算机系统10使用调节阀V₁、V₂的相应的阀特性来确定调节阀V₁、V₂在其经记录的阀位置

处的可变流通能力（流量系数）值K_valve,a,i、K_valve,b,i。

在步骤S32中，计算机系统10设立针对液压网络的区段Z₁、Z₂的未知流通能力（流量系数）值的方程。

例如，在图2的简化示例中，区段Z₁、Z₂的热交换器13、14的静态流通能力（流量系数）值K_ex,a和K_ex,b以及特定系统或测量设置（索引1和2）的总系统流通能力K_sys,1和K_sys,2是未知的。在设置阀位置的受控模式下，在第一测量系列中，记录具有数据集合

和

的第一组的两个测量结果，其都具有相同的液压系统变量值，相应地例如相同总流量ϕ_{tot_1}或系统压力Δp_i，并且在第二测量系列中，记录具有数据集合

和

的第二组两个其他测量结果，其具有都相同的液压系统变量值。

在第一测量系列的第一测量中，将阀V₁设置到打开阀位置并且将阀V₂设置到闭合阀位置，并且记录第一数据集合，所述第一数据集合包括液压系统变量的值和阀V₁的阀位置和/或对应的可变流通能力值K_valve,a,1。在基于流量的方法的情况下，第一数据集合

包括作为液压系统变量的值的总流量ϕ₁。因为阀V₂完全闭合，所以使用方程（3），仅从区段Z₁的流通能力计算总系统流通能力，如方程（5）中所指示的：

（5）

在第一测量系列的第二测量中，将阀V₂设置到打开阀位置并且将阀V₁设置到闭合阀位置，使得测量到与在第一测量中相同的液压系统变量的值，并且记录第二数据集合，所述第二数据集合包括液压系统变量的值和阀V₂的阀位置和/或对应的可变流通能力值K_valve,b,2。在基于流量的方法中，第二数据集合

包括作为液压系统变量的值的总流量ϕ₁。因为阀V₁完全闭合，所以使用方程（3），仅从区段Z₂的流通能力计算总系统流通能力，如方程（6）中所指示的：

（6）

在与第二测量系列相关联的第三测量中，阀V₁和V₂都被设置到打开阀位置，并且记录第三数据集合，所述第三数据集合包括液压系统变量的值和阀V₁和V₂的阀位置和/或对应的可变流通能力值K_valve,a,3和K_valve,b,3。在基于流量的方法中，第三数据集合

包括作为液压系统变量的值的总流量ϕ₂。使用方程（2）和（3），从区段Z₁和Z₂的流通能力计算总系统流通能力，如方程（7）和（8）中所指示的：

（7）

（8）

在与第二测量系列相关联的第四测量中，阀V₁和V₂都被设置到与第三测量中的阀位置不同的打开阀位置，使得测量到与在第三测量中相同的液压系统变量的值，并且记录第四数据集合，所述第四数据集合包括液压系统变量的值和阀V₁和V₂的阀位置和/或对应的可变流通能力值K_valve,a,4和K_valve,b,4。在基于流量的方法中，第四数据集合

包括作为液压系统变量的值的总流量ϕ₂。使用方程（2）和（3），从区段Z₁和Z₂的流通能力计算总系统流通能力，如方程（9）和（10）中所指示的：

（9）

（10）

如图6中所图示的，在步骤S33中，通过将与相同的液压系统变量值相关的方程配对来消除压力依存性，相同的液压系统变量值相应地即相同的总流量或系统压力。

在基于流量的方法的本简化示例中，将针对流量ϕ₁的与第一测量系列相关联的方程（5）和（6）设置成相等：

（11）

（12）

而且，将针对流量ϕ₂的与第二测量系列相关联的方程（8）和（10）设置成相等：

（13）

（14）

随后，在步骤S34中，计算机系统10通过求解所设立的方程来计算静态流通能力值。

在本简化示例中，针对区段Z₁的热交换器13的流通能力K_ex,a和区段Z₂的热交换器14的流通能力K_ex,b来求解方程（12）和（14）。例如，通过利用来自方程（12）的值来代替区段Z₂的热交换器14的流通能力K_ex,b并且使用调节阀V₁和V₂在所存储的阀位置

处的已知的可变流通能力值

来针对区段Z₁的热交换器13的流通能力K_ex,a求解方程（14）。

如本领域技术人员将理解到的，依照上面描述的简单示例，计算机系统10被配置成在步骤S3中使用在步骤S2中获得的有关数据集合的对应较大数目的组来计算具有更多得多的区段Z₁、Z₂的液压网络1的特性参数，以及流通能力值的更加细化的配置。

在替代的或附加的过程中，使用统计评估方法从多个所存储的数据集合

计算液压网络1的流通能力值。具体地，计算机10执行统计方法，例如Monte Carlo方法，以用于使用多个所记录的数据集合

作为输入数据来确定特性参数的估计值。更具体地，使用统计方法，计算机系统10使用在初始第一时间段中记录的数据集合

来生成特性参数的初始第一估计。随后，在迭代方法中，计算机系统10使用特性参数的初始第一估计和在第一时间段之后的第二时间段中记录的数据集合

来生成特性参数的细化估计。

在步骤S4中，计算机系统10（或液压网络控制器15和/或控制器R₁、R₂中的一个或多个）使用液压网络1的特性参数以确定和/或设置液压网络1的操作值。

例如，使用液压网络1的所计算的特性参数，计算机系统10针对当前总流量ϕ_tot计算相应地通过区段Z₁、Z₂或调节阀V₁、V₂的单独流量值ϕ₁、ϕ₂。具体地，计算机系统10使用区段Z₁、Z₂的所计算的静态流通能力（例如热交换器13、14的流通能力K_ex,a、K_ex,b）和调节阀V₁、V₂在当前阀位置

处的已知可变流通能力值

来计算在当前总流量ϕ_tot下的单独流量值ϕ₁、ϕ₂。

在另一示例中，使用液压网络1的所计算的特性参数，计算机系统10被配置成执行用于最小化获得如由系统/用户需求限定的通过区段Z₁、Z₂的设置目标流量值ϕ₁、ϕ₂所需的泵11的功率的优化器功能。具体地，计算机系统10被配置成确定具有最高需求的区段Z₁、Z₂中的调节阀V₁、V₂是否可以进一步打开到更加优化的阀位置或开口程度，例如到80%打开的孔口，以便以增加的（更加敞开的）阀位置

降低调节阀V₁、V₂的可变流通能力值

（而调节阀V₁、V₂的完全打开的沟位置

被避免）。如果情况是那样，则计算机系统10被配置成针对调节阀V₁、V₂计算降低的可变流通能力值

和经相应地调整（更加敞开）的阀位置

。降低的可变流通能力值

和经调整的阀位置

通过将具有最高需求的区段Z₁、Z₂中的调节阀V₁、V₂设置到更加优化的阀位置或开口程度，通过确定相应阀在更加优化的位置处的降低的可变流通能力值

，并且通过计算液压网络1的其他调节阀V₁、V₂的降低的可变流通能力值

来确定，以便维持到单独区段Z₁、Z₂中的流的成比例分布并且（通过维持总流量ϕ_tot）满足单独区段的流需求。随后，计算机系统10被配置成从调节阀V₁、V₂的降低的可变流通能力值

和区段Z₁、Z₂的所计算的静态流通能力K_ex,a、K_ex,b来计算降低的总系统流通能力

，并且被配置成计算和设置用于泵11的降低的功率以便以降低的总体系统流通能力

生成所需的总流量ϕ_tot。

计算机系统10、液压网络控制器15和/或控制器R₁、R₂中的一个或多个还被配置成针对液压系统的泵11确定上面在方程（4）中限定的线性泵特性曲线

的表示特性的泵特性曲线参数C₁和C₂。为了计算表示特性的泵特性曲线参数C₁和C₂，相应处理器使用在调节阀V₁、V₂中的除了一个之外的所有调节阀被设置到闭合阀位置的情况下的总流量ϕ_tot的至少两个测量结果。为了计算表示特性的泵特性曲线参数C₁和C₂，相应处理器还使用未被设置到闭合阀位置的那个相应调节阀V₁、V₂的阀特性。具体地，开着以用于测量的调节阀V₁、V₂被设置到针对总流量ϕ_tot的所述至少两个测量结果中的每个的不同的阀位置。更具体地，开着以用于测量的调节阀V₁、V₂被设置到将相应调节阀V₁、V₂置为在由相应调节阀V₁、V₂调节的相应区段Z₁、Z₂的总流通能力的计算中的“处于支配地位的”流通能力的阀位置，如以下段落中将解释的。

使用如上面的方程（3）中所限定的串行流通能力（流量系数）的基本关系，

，显然的是，当其值不同时，项

或

之一支配（dominate）所得值

，因为它们在该方程中被平方。由于项

或

的平方，项

、

之间的差异不需要大到使一项

、

处于支配地位。例如，参照图2的液压网络1的简化表示1’，当与区段Z₂相关联的阀V₂闭合并且在阀V₁被仅最低限度地打开（例如百分之几（1%-5%）或几度（3°-15°））的情况下采取测量时，压力ΔP的计算可以近似为以下在方程（15）中所指示的：

（15）

其中ΔP是泵压力，

是所测量到的总流量，

是总系统流通能力，

是阀流通能力，并且

是区段Z₁的附加静态流通能力。对于线性泵特性曲线

，仅需要关于最低限度地打开的调节阀V₁的两个测量结果

、

来确定泵特性曲线参数C₁和C₂，因为压力ΔP可以根据方程（15）从所测量到的流量

、

和由调节阀V₁的已知阀特性和特定位置限定的调节阀V₁的可变流通能力

、

近似。从这两个测量结果，可以限定以下方程（16）和（17）并且针对未知泵特性曲线参数C₁和C₂进行求解：

（16）

（17）

如图9中所图示的，在实施例中，计算机系统10、液压网络控制器15和/或控制器R1、R2中的一个或多个还被配置成在步骤S10中确定用于液压网络1的初始、简化模型（例如如图2中图示的简化模型）的特性参数，并且随后在步骤S20中确定用于液压网络1的高级、相对更加复杂且更加详细的模型（例如如图1中所图示的高级模型）的特性参数。

模型的复杂度因液压网络1的模型的详细的程度增加而增加，例如通过向在之前的步骤S10、S20中导出的模型添加区段Z₁、Z₂中的组件的其他特性参数，例如区段Z₁或Z₂的静态线路流通能力K_line,a、K’_line,a、K_line,b、K’_line,b和/或热交换器13或14的静态流通能力K’_ex,a和K’_ex,b，和/或共用流量传感器12的静态流通能力K_sensor。

在步骤S10中，从如上面参照图3、4、5和6所描述的多个所存储的数据集合

，并且可能使用统计评估方法，来确定用于液压网络1的初始、简化模型的特性参数。

在步骤S20中，通过使用初始、简化模型的特性参数和多个所存储的数据集合

设立和求解针对液压网络1的高级模型的方程来确定用于液压网络1的高级模型的特性参数。

如在图9中通过步骤S30中指示的，在实施例中，液压网络1的模型的复杂度和详细的程度在用于液压网络1的模型的准确性的迭代改进的步骤S20的接连执行之间增加。相应地，随着步骤S30中的复杂度增加和步骤S20的重复执行，通过使用之前确定的模型的特性参数和多个所存储的数据集合

设立和求解针对液压网络1的越来越高级的模型的方程来确定用于液压网络1的越来越高级的模型的特性参数。

应当注意的是，在描述中，计算机程序代码与特定功能模块或处理器相关联，并且以特定顺序呈现了步骤的序列，然而，本领域技术人员将理解到，计算机程序代码可以被不同地构成，并且步骤中的至少一些的顺序可以被更改而不脱离本发明的范围。例如，本领域技术人员将理解到，上面所描述的功能和操作中的至少一些可以在计算机系统10、液压网络控制器15和/或控制器R₁、R₂中的一个或多个上实现和执行。

Claims

1.一种确定液压网络（1）的特性参数的方法，所述液压网络（1）包括多个平行区段（Z₁、Z₂），在每个区段（Z₁、Z₂）中具有调节阀（V₁、V₂）以用于调节通过相应区段（Z₁、Z₂）的流体的流量（φ₁、φ₂），调节阀（V₁、V₂）表示每个区段（Z₁、Z₂）中的可变流通能力（Kv_V1、Kv_V2）并且特性参数包括区段（Z₁、Z₂）的静态流通能力值（K_ex,a、K_ex,b），方法包括：

确定到区段（Z₁、Z₂）中的总流量（ϕ_tot）或系统压力（ΔP）作为液压网络（1）的液压系统变量的值；

在计算机（10）中记录测量数据集合，所述测量数据集合包括总流量或系统压力的所确定的值和针对总流量或系统压力的所确定的值设置的调节阀（V₁、V₂）的阀位置；以及

由计算机（10）通过对包括总流量或系统压力的相同的值但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组并且使用调节阀（V₁、V₂）在数据集合中包括的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值来从多个测量数据集合计算特性参数。

2.权利要求1所述的方法，其中记录测量数据集合包括计算机（10）通过向调节阀（V₁、V₂）传输控制信号以将调节阀（V₁、V₂）设置到产生总流量或系统压力的特定值的变化的阀位置来在测量阶段期间记录有关测量数据集合。

3.权利要求1或2之一所述的方法，其中计算机（10）在液压网络（1）的常规操作期间记录测量数据集合；并且计算机（10）通过选择包括总流量或系统压力的相同的值但是阀（V₁、V₂）的不同阀位置的测量数据集合来确定有关测量数据集合。

4.权利要求1或2之一所述的方法，其中计算特性参数包括计算机（10）设立针对液压网络（1）的多个方程，包括区段（Z₁、Z₂）的静态流通能力值（K_ex,a、K_ex,b）作为未知变量，使用调节阀（V₁、V₂）在有关测量数据集合中记录的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值，并且基于以下事实求解所述多个方程：有关测量数据集合是针对总流量或系统压力的相同的值而记录的。

5.权利要求1或2之一所述的方法，其中计算特性参数包括计算机（10）执行统计算法，使用所记录的测量数据集合作为输入数据以用于确定特性参数的估计值。

6.权利要求1或2之一所述的方法，其中计算特性参数包括计算机（10）执行统计算法，使用在第一时间段中记录的测量数据集合作为输入数据以用于确定特性参数的第一估计，并且使用在第一时间段之后的第二时间段中记录的测量数据集合和特性参数的第一估计作为输入数据以用于确定特性参数的细化的第二估计。

7.权利要求1或2之一所述的方法，还包括计算机（10）确定用于液压网络（1）的初始、简化的第一模型的特性参数的第一集合，以及使用特性参数的第一集合来确定用于液压网络（1）的高级、相对更加详细的第二模型的特性参数的第二集合。

8.权利要求1或2之一所述的方法，还包括计算机（10）使用存储在计算机（10）处的阀特性来确定调节阀（V₁、V₂）的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值。

9.权利要求1或2之一所述的方法，其中测量数据集合被存储在基于云的计算机系统中；并且特性参数是由基于云的计算机系统的计算机（10）从多个所存储的测量数据集合计算的。

10.权利要求1或2之一所述的方法，其中液压网络（1）还包括泵（11）；并且方法还包括计算机（10）使用在将调节阀（V₁、V₂）中的除了一个之外的所有调节阀设置到闭合阀位置的情况下所测量的总流量（φ_tot）的至少两个测量结果，以及未被设置到闭合阀位置而是设置到针对总流量（φ_tot）的所述至少两个测量结果中的每个的不同阀位置的那个调节阀（V₁、V₂）的阀特性，来计算泵（11）的泵曲线的特性参数（C₀、C₁）。

11.权利要求1或2之一所述的方法，其中液压网络（1）还包括泵（11）；并且方法还包括计算机（10）使用由计算机（10）计算的液压网络（1）的特性参数来计算和设置在维持流体的总流量（φ_tot）时在调节阀（V₁、V₂）的降低的可变流通能力（Kv_V1、Kv_V2）和泵（11）的降低的功率的情况下的调整的阀位置。

12.权利要求1或2之一所述的方法，其中调节阀（V₁、V₂）中的至少一些被实现为六路阀，其被配置成将相应区段（Z₁、Z₂）交替地耦合到用于加热的第一流体输送电路或耦合到用于冷却的第二流体输送电路，并且被配置成分别调节通过区段（Z₁、Z₂）的来自第一或第二流体输送的流体的流量（φ₁、φ₂）；并且方法包括计算机（10）确定包括耦合到用于加热的第一流体输送电路的区段（Z₁、Z₂）的第一液压子网络的特性参数和包括耦合到用于冷却的第二流体输送电路的区段（Z₁、Z₂）的第二液压子网络的特性参数。

13.权利要求1或2之一所述的方法，其中调节阀（V₁、V₂）中的至少一些被配置成还调节以下中的至少一个：相应区段（Z₁、Z₂）中的热功率、热能和温度差异。

14.权利要求1或2之一所述的方法，其中液压网络（1）的系统压力（ΔP）被确定为液压网络（1）的液压系统变量；测量数据集合包括所确定的系统压力（ΔP）和在所确定的系统压力（ΔP）处设置的调节阀（V₁、V₂）的阀位置；并且特性参数由计算机（10）通过对包括相同系统压力（ΔP）但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组，并且使用调节阀（V₁、V₂）在数据集合中所包括的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值来从多个测量数据集合计算。

15.权利要求1或2之一所述的方法，其中到所有区段（Z₁、Z₂）中的流体的总流量（φ_tot）被确定为液压网络（1）的液压系统变量；测量数据集合包括所确定的总流量（φ_tot）和针对所确定的总流量（φ_tot）设置的调节阀（V₁、V₂）的阀位置；并且特性参数由计算机（10）通过对包括相同总流量（φ_tot）但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组，并且使用调节阀（V₁、V₂）在数据集合中所包括的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值来从多个测量数据集合计算。

16.权利要求15所述的方法，其中液压网络（1）还包括平行于区段（Z1、Z2）的旁路线路，在旁路线路中具有阀（V₁、V₂）以用于设置通过旁路线路的流体的旁路流量（φ₁、φ₂），并且特性参数还包括代表旁路线路及其值的静态流通能力值；并且其中方法还包括在计算机（10）中确定到所有区段（Z₁、Z₂）和旁路线路中的流体的总流量（φ_tot）；以及由计算机（10）通过对包括到所有区段（Z₁、Z₂）和旁路线路中的相同总流量（φ_tot）的有关测量数据集合分组来从多个测量数据集合计算特性参数。

17.一种用于确定液压网络（1）的特性参数的计算机系统，所述液压网络（1）包括多个平行区段（Z₁、Z₂），在每个区段（Z₁、Z₂）中具有调节阀（V₁、V₂）以用于调节通过相应区段（Z₁、Z₂）的流体的流量（φ₁、φ₂），调节阀（V₁、V₂）表示每个区段（Z₁、Z₂）中的可变流通能力（K_valve,a、K_valve,b）并且特性参数包括区段（Z₁、Z₂）的静态流通能力值（K_ex,a、K_ex,b），计算机系统包括处理器，所述处理器被配置成：

存储测量数据集合，所述测量数据集合包括针对作为在将调节阀（V₁、V₂）设置到相应阀位置的情况下所测量的液压网络（1）的液压系统变量的液压网络（1）的到区段（Z₁、Z₂）中的总流量（ϕ_tot）或系统压力（ΔP）的值的阀位置；并且

通过对包括液压系统变量的相同的值但是不同的阀位置的有关测量数据集合分组并且使用调节阀（V₁、V₂）在数据集合中包括的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值来从多个测量数据集合计算特性参数。

18.权利要求17所述的计算机系统（10），其中处理器被配置成通过设立针对液压网络（1）的多个方程，包括区段（Z₁、Z₂）的静态流通能力值（K_ex,a、K_ex,b）作为未知变量，使用调节阀（V₁、V₂）在有关测量数据集合中记录的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值，并且基于以下事实求解所述多个方程来计算特性参数：有关测量数据集合是针对液压系统变量的相同的值而记录的。

19.一种其上存储了计算机程序代码的非瞬态计算机可读介质，所述计算机程序代码被配置成控制计算机系统（10）的一个或多个处理器用于确定液压网络（1）的特性参数，所述液压网络（1）包括多个平行区段（Z₁、Z₂），在每个区段（Z₁、Z₂）中具有调节阀（V₁、V₂）以用于调节通过相应区段（Z₁、Z₂）的流体的流量（φ₁、φ₂），调节阀（V₁、V₂）表示每个区段（Z₁、Z₂）中的可变流通能力（K_valve,a、K_valve,b）并且特性参数包括区段（Z₁、Z₂）的静态流通能力值（K_ex,a、K_ex,b），使得计算机系统（10）：

20.权利要求19所述的计算机可读介质，其中计算机程序代码被配置成控制计算机系统（10）的所述一个或多个处理器，使得计算机系统（10）通过设立针对液压网络（1）的多个方程，包括区段（Z₁、Z₂）的静态流通能力值（K_ex,a、K_ex,b）作为未知变量，使用调节阀（V₁、V₂）在有关测量数据集合中记录的阀位置处的流通能力（K_valve,a、K_valve,b）的值，并且基于以下事实求解所述多个方程来计算特性参数：有关测量数据集合是针对液压网络（1）的液压系统变量的相同的值而记录的。