CN115324896A - 流体机械及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流体机械的控制方法。流体机械的控制方法包括：检测流体机械的系统压力，并计算第一时间区间内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率以及当前压力变化率；依据第一时间区间的长度、先前压力变化率以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以滤波处理的处理结果更新当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率；以及依据更新后当前压力变化率决定是否执行加载动作或卸除动作。更新后先前压力变化率是经由前一次执行滤波处理而产生。另外，本发明还提供相应的流体机械。

Description

流体机械及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种流体机械及其控制方法，尤其涉及一种依据滤波处理后的压力变化率来决定加载或卸除的时机的流体机械的控制方法。
背景技术
空气压缩机(Air compressor)是指用来压缩空气藉以提高气体压力的机械，其可为各类的工具、运输设备、提拉设备和抓举设备提供动力。因此，空气压缩机广泛地被用于机械制造、冶金、造船、电子、化工以及石油天然气等领域。
空气压缩机腔内的空气压力被希望维持在预期的压力带中。一般来说，在检测到空气压缩机的系统压力上升并触及预期的压力带的上限值时，空气压缩机的控制单元会控制马达与进气阀关闭，以使系统压力下降。相对地，在检测到空气压缩机的系统压力下降并触及预期的压力带的下限值时，空气压缩机的控制单元会控制马达与进气阀启动，以将系统压力往上拉升。然而，基于安全考虑，马达过电到进气阀开启之间具有延迟时间区间。也就是说，在前述延迟时间区间当中马达虽然会运转，但由于进气阀尚未开启的缘故，系统压力仍会继续往下掉而超出预期的压力带的下限值。而这为业内人士所不乐见的情况。
因此，需要提出一种解决手段来精确地控制马达与进气阀的关闭时机，以避免系统压力超出预期的压力带。
发明内容
本发明提供一种流体机械及其控制方法，可以精确地控制致动器的关闭时机。
本发明的流体机械的控制方法适用于空气压缩装置。流体机械的控制方法包括：检测流体机械的系统压力，并计算第一时间区间内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率以及当前压力变化率；依据第一时间区间的长度、先前压力变化率以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以滤波处理的处理结果更新当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率；以及依据更新后当前压力变化率决定是否执行加载动作或卸除动作。其中，更新后先前压力变化率是经由前一次执行滤波处理而产生。
本发明的流体机械包括至少一压缩装置以及控制电路。压缩装置包括致动器。致动器被驱动以使压缩装置对流体进行加压。控制电路用以接收经检测得到的前述流体的系统压力的压力值，并依据压力值计算第一时间区间内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率以及当前压力变化率。控制电路并用以依据第一时间区间的长度、先前压力变化率以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以滤波处理的处理结果更新当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率。其中，更新后先前压力变化率是经由前一次执行滤波处理而产生。控制电路还依据更新后当前压力变化率决定是否重启或关闭流体机械的致动器以执行加载动作或卸除动作。
基于上述，本发明可以通过更新后的当前压力变化率来决定致动器的重启及关闭时机。藉此，本发明可在压力值触及预期的压力带的上/下限值前，使致动器关闭/重启以进行卸除或加载，从而避免发生压力值大/小于预期的压力带的上/下限值的问题。以本发明进行控制的压力值的波动程度较小。
附图说明
图1A示出本发明一实施例的流体机械的结构示意图；
图1B示出本发明另一实施例的流体机械的结构示意图；
图2示出本发明的流体机械的控制方法的步骤流程图；
图3A示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
图3B示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
图4A示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
图4B示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
图5示出本发明的滤波处理的步骤流程图；
图6示出压力值随时间变化的示意图；
图7示出采用本发明的滤波处理与未经滤波处理的压力变化率的曲线示意图；
图8A示出本发明对于压力的模拟结果；
图8B示出经调整工作压力后的压力的模拟结果；
图9示出本发明应用于多台流体机械的一结构示意图；
图10示出本发明应用于多台流体机械的另一结构示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1A示出本发明一实施例的流体机械的结构示意图。请见图1A，流体机械100包括压缩装置110、流量控制电路120以及控制电路150。压缩装置110包括相互耦接的致动器与动件(图未示)。致动器可以依据控制信号被驱动以带动动件，藉此对腔内的流体进行加压以产生加压流体101。需说明的是，图1A包括本发明所属领域所惯用的省略标记(加压流体101的箭头所指之处)，其用以省略动件排出加压流体101到加压流体101被压力传感器140量测到压力之间的所有管路及设备。输入阀(图未示)在前述加载动作被执行后开启，以将流体运送至腔内。流量控制电路120依据控制电路150所产生的控制信号以影响压缩装置110开始供气或停止供气。输出口130用以输出加压流体，以为其他装置提供动力。在本实施例中，流体机械100可以是空气压缩装置，其中流体为空气，输入阀为进气阀，并且输出口130为排气口。压力传感器140用以持续检测腔内的加压流体101的压力(以下简称系统压力)。控制电路150耦接压力传感器140，以从压力传感器140获得系统压力的量测值。
图1B示出本发明另一实施例的流体机械的结构示意图。图1B所示各组件的作用可以参照图1A中同名组件的说明内容，于此不再赘述。图1B与图1A的差异仅在于流体机械100锁囊括的范畴不同。图1A的流体机械100包括压缩装置110、流量控制电路120以及控制电路150，而图1A的流体机械100更包括了压力传感器140。并且，图1A所示流体机械100与图1B所示流体机械100皆可视为本发明的流体机械的控制方法中的受控体。需说明的是，针对之后的多个附图所做说明皆可同时适用于图1A所示实施例与图1B所示实施例。下面将结合图2来对控制电路150的作用进行更详细的说明。
图2示出本发明的流体机械的控制方法的步骤流程图。请同时参见图1A,1B与图2。压力传感器140耦接压缩装置110。在步骤S210中，压力传感器140用以持续检测系统压力。本发明并不限制压力传感器140的设置位置。在一实施例中，压力传感器140可以被设置在排气口，使流体机械100所排出的加压流体101可以在通过排气口后就被压力传感器140量测到。在另一实施例中，流体机械100所排出的加压流体101可以在通过管路、空气桶、过滤器、干燥机等设备之后才被压力传感器140量测到。也就是说，压力传感器140可被设置在任意位置，包括空气压缩机的内部及外部。控制电路150耦接压力传感器140。控制电路150以间隔第一时间区间的方式对压力传感器140进行取样，以获得多个压力值。前述第一时间区间的长度可由设计者依据实际需求来调整。
在步骤S210中，控制电路150还用以依据多个压力值来计算第一时间区间内的压力变化率。举例来说，当控制电路150在依序接收到第一压力值、第二压力值以及第三压力值(假设为当前压力值)时，控制电路150可以依据第二压力值以及第三压力值计算在第一时间区间内的压力变化率，以做为当前压力变化率。在此之前，流体机械100的存储电路(图未示)已储存有先前计算得到的先前压力变化率，其中先前压力变化率是依据第一压力值与第二压力值计算出来的。
在步骤S220中，控制电路150用以控制流体机械100的滤波器(图未示)，以使滤波器依据其截止频率、第一时间区间的长度、先前压力变化率以及更新后先前压力变化率进行滤波处理。控制电路150并以滤波处理的处理结果来更新当前压力变化率，以产生更新后当前压力变化率。其中，更新后先前压力变化率是经由前一次执行滤波处理而产生。滤波处理的详细步骤将在后面的内容陈述，故在此暂不进行说明。在步骤S230中，控制电路150更依据更新后当前压力变化率决定是否重启/关闭流体机械100的致动器(例如马达)以及进气阀的开启/关闭时机来执行加载/卸除动作。需说明的是，本发明的“加载”可被定义为使流体机械输出加压流体，并且“卸除”可被定义为使流体机械停止输出加压流体。另外，不同于螺旋式空气压缩机，涡卷式空气压缩机大多没有进气阀。因此，本发明应用于未设置进气阀的机种时(例如涡卷式空气压缩机)，仅会通过重启/关闭流体机械100的致动器(例如马达)来执行加载/卸除动作。
简单来说，本发明可以通过更新后的当前压力变化率来决定致动器的重启/关闭时机。由于更新后的当前压力变化率是依据过去的先前压力变化率来计算的，因此在受到例如噪声干扰而使当前压力值相较于先前压力值产生较大变动时，该变化也不会直接反映于更新后的当前压力变化率。经常地，压力值需控制在一个固定值，而以本发明方式进行控制的压力值具有波动程度较小的优点。下面将针对本发明的流体机械的控制方法提出多种实施例。
图3A示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图，适用于空气压缩装置。请同时参见图1A,图1B与图3A，流程开始于步骤S310。步骤S320依据控制功能是否启动(即控制电路150是否启动)而选择执行步骤S330或步骤S340。在不启动控制功能的情况下，结束流程(步骤S330)。在启动控制功能的情况下，进入步骤S340。在步骤S340中，由控制电路150计算当前压力变化率。举例来说，控制电路150通过计算前述第二压力值与第三压力值(当前压力值)的差值(记做ΔP)，并将前述差值除以第一时间区间的长度(记做ΔT)，以得到当前压力变化率(记做R；R＝ΔP/ΔT)。
接着，在步骤S350中，控制电路150进行滤波处理以得到更新后当前压力变化率(记做Rs)。如前面所述，更新后当前压力变化率Rs是基于先前压力变化率计算得到的。在被控制体(包括一台或多台空气压缩机的供气系统)允许被执行加载动作并且更新后当前压力变化率Rs小于0的前提下(步骤S360)，由控制电路150计算达到压力阈值(预期的压力带的下限值)的剩余时间(记做Tr1；Tr1＝(Pload--P)/Rs)(步骤S370)。反之则回到步骤S320。需说明的是，更新后当前压力变化率Rs小于0表示系统压力的变化趋势是往下降。此外，排除掉被控制体(例如一或多台空气压缩机)已被加载、故障或被实施保护措施等情况，其余即为所谓的允许被加载的情况。
关于步骤S370，具体来说是由控制电路150将压力阈值(记做Pload)减去当前压力值(记做P)后的值，除以更新后当前压力变化率Rs。如此一来，可以得到相当于系统压力到达压力阈值Pload的剩余时间(记做Tr1)的值。最后，由控制电路150通过例如比较电路来比较剩余时间Tr1的长度与第二时间区间(记做Th1)的长度(步骤S380)。当比较结果显示剩余时间Tr1的长度小于或等于第二时间区间Th1的长度时，由控制电路150向致动器发送控制信号以使其执行加载的动作(步骤S390)。反之则回到步骤S320。
图3B示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图，适用于空气压缩装置。图3B的步骤S310～S350与图3A的步骤S310～S350相同，故不再赘述。图3B与图3A之间的差异仅在于步骤S350之后的步骤。
请同时参见图1A,图1B与图3B，在被控制体允许被执行卸除动作并且更新后当前压力变化率Rs大于0的前提下(步骤S361)，由控制电路150计算达到压力阈值(预期的压力带的上限值)的剩余时间(记做Tr2；Tr2＝(Punload--P)/Rs)(步骤S371)。反之则回到步骤S320。需说明的是，更新后当前压力变化率Rs大于0表示系统压力的变化趋势是往上升。此外，排除掉被控制体(例如一或多台空气压缩机)已被卸除、故障或被实施保护措施等情况，其余即为所谓的允许被卸除的情况。
关于步骤S371，具体来说是由控制电路150将压力阈值(记做Punload)减去当前压力值(记做P)后的值，除以更新后当前压力变化率Rs。如此一来，可以得到相当于系统压力到达压力阈值Punload的剩余时间(记做Tr2)的值。最后，由控制电路150通过例如比较电路来比较剩余时间Tr2的长度与第三时间区间(记做Th2)的长度(步骤S381)。当比较结果显示剩余时间Tr2的长度小于或等于第三时间区间Th2的长度时，由控制电路150向致动器发送控制信号以使其执行卸除的动作(步骤S391)。在执行卸除的动作时，马达或进气阀关闭。反之则回到步骤S320。其中，第三时间区间Th2的长度可与第二时间区间Th1的长度相同。然而本发明不以此为限，在其他实施例中，第三时间区间Th2的长度也可不同于第二时间区间Th1的长度。
需说明的是，在实际实施本发明时，步骤S360与步骤S361可以同时被考虑。具体来说，在被控制体允许加载与卸除的前提下，由控制电路150依据更新后当前压力变化率Rs的趋势(Rs小于0或大于0)执行不同的步骤。在更新后当前压力变化率Rs的趋势往下(Rs小于0)的情况下，执行图3A的步骤S370、S380与S390。在更新后当前压力变化率Rs的趋势往上(Rs大于0)的情况下，执行图3B的步骤S371、S381与S391。为了保持图面简洁并且为了方便说明，将更新后当前压力变化率Rs的趋势往上/下的实施步骤分别绘制于图3A与图3B。由图3A与图3B中的步骤S320可以得知，前述控制功能(即控制加载或卸除)是可以被开启或关闭的。
图4A示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图，适用于空气压缩装置。图4A所示步骤与图3A所示步骤的差异仅在S470～S490。由于步骤S410～S460分别与图3A的步骤S310～S360类似，故不再赘述。请同时参见图1A,图1B与图4A，在被控制体允许加载并且更新后当前压力变化率Rs小于0的前提下(步骤S460)，由控制电路150预测经过第二时间区间Th1后的压力估测值(记做Pf1)(步骤S470)。
关于步骤S470，具体来说是由控制电路150对更新后当前压力变化率Rs与第二时间区间Th1的长度进行乘积运算，并将运算结果加上当前压力值(记做P)，以得到压力估测值Pf1(＝P+Rs×Th1)。控制电路150通过例如比较电路来比较压力估测值Pf1与压力阈值Pload(步骤S480)。当比较结果显示压力估测值Pf1小于或等于压力阈值Pload时，由控制电路150向致动器发送控制信号以使其执行加载的动作(步骤S490)。反之则回到步骤S420。在本实施例中，第二时间区间Th1的长度为10秒。然而本发明不以此为限，在其他实施例中，第二时间区间Th1的长度也可以是5秒(或是其他数值)。
图4B示出本发明一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图，适用于空气压缩装置。图4B所示步骤与图3B所示步骤的差异仅在S471～S491。由于步骤S410～S450、S461分别与图3B的步骤S310～S350、S361类似，故不再赘述。请同时参见图1A,图1B与图4B，在被控制体允许卸除并且更新后当前压力变化率Rs大于0的前提下(步骤S461)，由控制电路150预测经过第三时间区间Th2后的压力估测值(记做Pf2)(步骤S471)。
关于步骤S471，具体来说是由控制电路150对更新后当前压力变化率Rs与第三时间区间Th2的长度进行乘积运算，并将运算结果加上当前压力值(P)，以得到压力估测值Pf2(＝P+Rs×Th2)。控制电路150通过例如比较电路来比较压力估测值Pf2与压力阈值Punload(步骤S481)。当比较结果显示压力估测值Pf2大于或等于压力阈值Punload时，由控制电路150向致动器发送控制信号以使其执行卸除的动作(步骤S491)。在执行卸除的动作时，致动器或进气阀关闭。反之则回到步骤S420。其中，第三时间区间Th2的长度可与第二时间区间Th1的长度相同。然而本发明不以此为限，在其他实施例中，第三时间区间Th2的长度也可不同于第二时间区间Th1的长度。
类似地，在实际实施本发明时，步骤S460与步骤S461可以同时被考虑。具体来说，在被控制体允许加载与卸除的前提下，由控制电路150依据更新后当前压力变化率Rs的趋势(Rs小于0或大于0)执行不同的步骤。在更新后当前压力变化率Rs的趋势往下(Rs小于0)的情况下，执行图4A的步骤S470、S480与S490。在更新后当前压力变化率Rs的趋势往上(Rs大于0)的情况下，执行图4B的步骤S471、S481与S491。为了保持图面简洁并且为了方便说明，将更新后当前压力变化率Rs的趋势往上/下的实施步骤分别绘制于图4A与图4B。
上述实施例针对流体机械的控制方法提供了在相同的本质下的不同做法。其中一种是以达到压力阈值的剩余时间做为比较对象。另一种则是以压力估测值做为比较对象。
图5示出本发明的滤波处理的步骤流程图。请同时参见图1A,图1B与图5，流程开始于步骤S501。首先，由控制电路150判断系数(记做K)是否已被初始化(步骤S502)。若是，则直接进行到步骤S505。若否，则进行步骤S503。在步骤S503中，由控制电路150读入滤波器的截止频率(记做f)与第一时间区间的长度ΔT。在本实施例中，截止频率f例如为10Hz。接着，由控制电路150依据截止频率f与第一时间区间的长度ΔT来计算系数K(步骤S504)。具体来说，控制电路150可以计算公式(1)以得到系数K。系数K被储存起来。后面会用到的第一比例与第二比例是基于系数K来决定的。
K＝exp(-2πfΔT) 公式(1)
其中f代表该截止频率，ΔT代表该第一时间区间的长度，计算结果为该系数K。
在步骤S505中，由控制电路150读入当前压力变化率R以及系数K。接着，由控制电路150判断是否是第一次计算更新后当前压力变化率Rs(步骤S506)。若是，则进行步骤S507。在步骤S507中，由控制电路150将当前压力变化率R直接做为更新后当前压力变化率Rs，并输出当前压力变化率R以及更新后当前压力变化率Rs(步骤S508)。接着，由控制电路150将更新后当前压力变化率Rs以及当前压力变化率R分别储存起来(记为值Rs*以及值R*)(步骤S509)。上述动作也可以视为由控制电路150以更新后当前压力变化率Rs取代一存储空间内的初始值，并以当前压力变化率R取代另一存储空间内的初始值。然后，结束流程(步骤S510)。
当步骤S506的判断结果为否时(非首次计算更新后当前压力变化率Rs)，读入前述两个存储空间内的值(步骤S511)，即值Rs*与值R*。接着，由控制电路150依据值Rs*与值R*来计算更新后当前压力变化率Rs(步骤S512)。需注意的是，此时两个存储空间已预先储存前次执行滤波运算产生的结果。在步骤S512中，由控制电路150计算第一比例K与值Rs*的乘积，以及计算第二比例(1-K)与值R*的乘积。控制电路150并对前述两个乘积结果进行加总，以得到更新后当前压力变化率Rs(＝Rs*×K+R*×(1-K))。如前面所述，第一比例与第二比例是基于系数K来决定的。在本实施例中，第一比例等于系数K，第二比例等于1减去系数K的值。接着，回到步骤S508，由控制电路150输出当前压力变化率R以及更新后当前压力变化率Rs(步骤S508)，并在更新值Rs*与R*(步骤S509)后，结束流程(步骤S510)。
也就是说，当控制电路150在进行第一次计算并且系数K还未被计算出来时，本发明的控制方法会依序执行步骤S501到步骤S510。此时，直接以当前压力变化率R来更新值Rs*与值R*。当控制电路150在进行第二次计算并且系数K已被计算出来时，会依序执行步骤S501、步骤S502、步骤S505、步骤S506、步骤S511、步骤S512、步骤S508到步骤S510。此时，在步骤S512中被用来进行运算的值Rs*与值R*为第一次计算后所储存的结果。在输出更新后当前压力变化率Rs后，才会以第二次计算的(更新前的)当前压力变化率R来更新值R*，并以更新后当前压力变化率Rs来更新值Rs*。类似地，在进行第三次计算时所采用的值Rs*与值R*也是第二次计算所产生的。之后的计算过程可以依此类推。
经过证实，在本发明控制下的压力值具有波动程度较小的优点。除此之外，通过更新后的当前压力变化率来决定致动器的重启/关闭时机，本发明可在压力值触及预期的压力带的下/上限值前，使致动器重启/关闭以进行加载/卸除。因此，可以避免发生压力值小/大于预期的压力带的下/上限值的问题。下面将以附图来比较未使用本发明与使用本发明的结果。
图6示出压力值随时间变化的示意图。请见图6，曲线601与曲线602分别代表未使用本发明与使用本发明的压力变化。可以看出，在曲线601在触及预期的压力带P的下限值，未采用本发明的控制方法的控制电路才会控制马达重启(时间点t1)。然而，由于在马达重启后的延迟时间是空转的，因此压力值会继续往下掉，直到延迟时间结束后进气阀开启才再度往上升。如此一来，曲线601便会超出预期的压力带P的范围。反观曲线602，采用本发明的控制方法的控制电路可以通过估测压力值到达压力带P的下限值的剩余时间，或是通过估测压力值在第二时间区间Th1后是否会等于或小于压力带P的下限值，来提早重启马达的时机，以避免曲线602超出预期的压力带P的范围的情形发生。另外，在曲线601触及预期的压力带P的上限值，未采用本发明的控制方法的控制电路才会控制马达关闭。相较于此，采用本发明的控制方法的控制电路可提前关闭马达，以避免曲线602触及压力带P的上限值。
图7示出采用本发明的滤波处理与未经滤波处理的压力变化率的曲线示意图。请见图7，曲线701显示未经滤波处理的压力变化率，曲线702显示经滤波处理的压力变化率。由图7可以看出，曲线701随时间的波动幅度很大。相对来说，曲线702随时间的波动幅度小上许多。
图8A示出本发明对于压力的模拟结果。请见图8A，曲线801显示未经滤波处理的压力变化率，曲线802显示经滤波处理的压力变化率。由图8A可以看出，曲线801的波动幅度因为执行加载时的延迟时间而加剧，甚至下探到直线803(压力带的下限值)以下。相对来说，曲线802由于提早执行加载的时间点，因此仍能维持在直线803以上。两者的波动幅度在时间点t3相差约0.25bar。因此，设计者可将目标压力往下移(例如由6.5bar下移至6.25bar)，并同时下移压力带的上限值以及压力带的下限值。
图8B示出经调整工作压力后的压力的模拟结果。请见图8B，对应曲线802’的加载控制的相关参数相较于曲线802已下降0.25bar。需说明的是，在图8B中，曲线802’在时间点t3虽然低于预期的压力带的下限值(请见直线803)，但由于预期的压力带的下限值是高于客户规定的下限值的，因此曲线802仍不会触及客户规定的下限值。如此一来，工作压力被调降后，预期能够节能达总体的1％～2％。
前述实施例仅用于控制单台的流体机械，然而本发明不以此为限。图9示出本发明应用于多台流体机械的一结构示意图。请见图9，控制电路150可自压力传感器140接收感测压力值，并依据感测压力值控制被控体A1与A2同时加压产生流体101。图10示出本发明应用于多台流体机械的另一结构示意图。请见图10，控制电路并未如图9所示被独立出来，而是由被控体A1_M肩负起控制电路的责任。被控体A1_M可自压力传感器140接收感测压力值，并依据感测压力值控制自身与A2_S同时加压产生流体101。需说明的是，为了保持图面简洁并方便说明，图9与图10仅示出两个被控体，然而这不应成为本发明的限制。在实际应用上，被控体可以是其他数量。
综上所述，本发明可以通过更新后的当前压力变化率来决定致动器的重启/关闭时机，而可在压力值触及预期的压力带的下/上限值前，使致动器重启/关闭以进行加载/卸除。因此，可以避免发生压力值小/大于预期的压力带的下/上限值的问题。此外，相较于直接采用当前压力变化率，采用更新后当前压力变化率做为估测依据的本发明还具有拥有压力变化率随时间的波动程度较小的优点。因此，减少了系统误动作的机率。进一步地，由于系统进行加载或卸除的动作提早了相当于第二时间区间(或第三时间区间)的时间长度，导致压力的浮动较小。如此一来，设定的工作压力可以进一步调低，达到节能的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种流体机械的控制方法，适用于至少一空气压缩装置，其特征在于，所述流体机械的控制方法包括：
检测所述流体机械的系统压力，并计算第一时间区间(ΔT)内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率(R*)以及当前压力变化率(R)；
依据所述第一时间区间的长度(ΔT)、所述先前压力变化率(R*)以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以所述滤波处理的处理结果更新所述当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率(R→Rs)；以及
依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行加载动作或卸除动作，
其中，所述更新后先前压力变化率是经由前一次执行所述滤波处理而产生。
2.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中所述滤波处理的步骤包括：
对截止频率(f)与所述第一时间区间的长度(ΔT)进行运算以产生系数(K)，并依据所述系数产生第一比例(K)与第二比例(1-K)；
对所述第一比例的所述更新后先前压力变化率与所述第二比例的所述先前压力变化率进行加总，以得到所述滤波处理的处理结果。
3.根据权利要求2所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中产生所述系数的过程包括计算：
exp(-2πfΔT)，
其中f代表所述截止频率，ΔT代表所述第一时间区间的长度，计算结果为所述系数，
其中以所述系数做为所述第一比例，并且所述第一比例与所述第二比例的和为1。
4.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往下时(Rs<0)，将压力阈值减去所述系统压力的当前压力值后的值，除以所述更新后当前压力变化率，以得到所述系统压力到达所述压力阈值的剩余时间；以及
当所述剩余时间的长度小于或等于第二时间区间(Th1)的长度时，执行所述加载动作。
5.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往上时(Rs>0)，将压力阈值减去所述系统压力的当前压力值后的值，除以所述更新后当前压力变化率，以得到所述系统压力到达所述压力阈值的剩余时间；以及
当所述剩余时间的长度小于或等于第三时间区间(Th2)的长度时，执行所述卸除动作。
6.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往下时(Rs<0)，对所述更新后当前压力变化率(Rs)与第二时间区间(Th1)的长度进行乘积运算，并将运算结果加上所述系统压力的当前压力值，以得到压力估测值；以及
当所述压力估测值小于或等于压力阈值时，执行所述加载动作。
7.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往上时(Rs>0)，对所述更新后当前压力变化率(Rs)与第三时间区间(Th2)的长度进行乘积运算，并将运算结果加上所述系统压力的当前压力值，以得到压力估测值；以及
当所述压力估测值大于或等于压力阈值时，执行所述卸除动作。
8.一种流体机械，其特征在于，包括：
至少一压缩装置，包括致动器，所述致动器被驱动以使所述至少一压缩装置对流体进行加压；以及
控制电路，用以：
接收经检测得到的所述流体的系统压力的压力值；
依据所述压力值计算第一时间区间内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率(R*)以及当前压力变化率(R)；以及
依据所述第一时间区间的长度(ΔT)、所述先前压力变化率(R*)以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以所述滤波处理的处理结果更新所述当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率，其中所述更新后先前压力变化率是经由前一次执行所述滤波处理而产生；
其中，所述控制电路依据所述更新后当前压力变化率决定是否重启或关闭所述流体机械的致动器以执行加载动作或卸除动作。
9.根据权利要求8所述的流体机械，其特征在于，其中所述控制电路用以执行所述滤波处理，包括：
对截止频率(f)与所述第一时间区间的长度(ΔT)进行运算以产生系数(K)，并依据所述系数产生第一比例(K)与第二比例(1-K)；
对所述第一比例的所述更新后先前压力变化率与所述第二比例的所述先前压力变化率进行加总，以得到所述滤波处理的处理结果。
10.根据权利要求9所述的流体机械，其特征在于，其中所述控制电路还用以计算：
exp(-2πfΔT)，
其中f代表所述截止频率，ΔT代表所述第一时间区间的长度，计算结果为所述系数，
其中以所述系数做为所述第一比例，并且所述第一比例与所述第二比例的和为1。
11.根据权利要求8所述的流体机械，其特征在于，其中所述控制电路还用以：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往下时(Rs<0)，将压力阈值减去所述系统压力的当前压力值后的值，除以所述更新后当前压力变化率，以得到所述系统压力到达所述压力阈值的剩余时间；以及
当所述剩余时间的长度小于或等于第二时间区间(Th1)的长度时，控制所述致动器重启以执行所述加载动作。
12.根据权利要求8所述的流体机械，其特征在于，其中所述控制电路还用以：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往上时(Rs>0)，将压力阈值减去所述系统压力的当前压力值后的值，除以所述更新后当前压力变化率，以得到所述系统压力到达所述压力阈值的剩余时间；以及
当所述剩余时间的长度小于或等于第三时间区间(Th2)的长度时，控制所述致动器关闭以执行所述卸除动作。
13.根据权利要求8所述的流体机械，其特征在于，其中所述控制电路还用以：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往下时(Rs<0)，对所述更新后当前压力变化率(Rs)与第二时间区间(Th1)的长度进行乘积运算，并将运算结果加上所述系统压力的当前压力值，以得到压力估测值；以及
当所述压力估测值小于或等于压力阈值时，控制所述致动器重启以执行所述加载动作。
14.根据权利要求8所述的流体机械，其特征在于，其中所述控制电路还用以：
在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往上时(Rs>0)，对所述更新后当前压力变化率(Rs)与第三时间区间(Th2)的长度进行乘积运算，并将运算结果加上所述系统压力的当前压力值，以得到压力估测值；以及
当所述压力估测值大于或等于压力阈值时，控制所述致动器关闭以执行所述卸除动作。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0932781A (ja) * 1995-07-24 1997-02-04 Kobe Steel Ltd 圧縮機の運転方法
TWM283919U (en) * 2005-09-27 2005-12-21 Fu Sheng Ind Co Ltd Dual-system compressor
CN101526080A (zh) * 2008-03-05 2009-09-09 北京丰电科技发展有限公司 空气压缩机组节能控制系统及方法
US20110129361A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-02 C/O Anest Iwata Corporation Compressor capacity control method and device for controlling the capacity of a compressor
CN102713293A (zh) * 2011-07-22 2012-10-03 三浦工业株式会社 压缩机台数控制系统
CN103760930A (zh) * 2014-01-03 2014-04-30 南京航空航天大学 一种变最佳应变速率超塑胀形多气路压力控制方法及其控制装置和使用方法
KR101521537B1 (ko) * 2014-10-07 2015-05-18 주식회사 에스피앤알 공기 압축기 시스템 및 그 제어 방법
CN104806548A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 三星泰科威株式会社 压缩机系统与控制所述系统的方法
CN109113978A (zh) * 2018-08-30 2019-01-01 中车株洲电力机车有限公司 一种压缩机控制方法、装置及轨道车辆
CN110475973A (zh) * 2017-03-31 2019-11-19 株式会社日立产机系统 气体压缩机
CN112339757A (zh) * 2020-10-27 2021-02-09 东风汽车集团有限公司 一种减少摩擦片偏磨的再生协调制动控制方法
CN112513462A (zh) * 2018-07-31 2021-03-16 株式会社神户制钢所 压缩机及其运转方法
CN112585355A (zh) * 2018-09-21 2021-03-30 株式会社日立产机系统 流体机械系统和流体机械

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3607042B2 (ja) * 1997-06-04 2005-01-05 株式会社神戸製鋼所 圧縮機の運転方法
JP3985718B2 (ja) * 2003-04-15 2007-10-03 日立工機株式会社 空気圧縮機及びその制御方法
JP5689385B2 (ja) * 2011-08-12 2015-03-25 株式会社神戸製鋼所 圧縮装置
JP7019513B2 (ja) * 2018-06-05 2022-02-15 株式会社荏原製作所 制御装置、制御システム、制御方法、プログラム及び機械学習装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0932781A (ja) * 1995-07-24 1997-02-04 Kobe Steel Ltd 圧縮機の運転方法
TWM283919U (en) * 2005-09-27 2005-12-21 Fu Sheng Ind Co Ltd Dual-system compressor
CN101526080A (zh) * 2008-03-05 2009-09-09 北京丰电科技发展有限公司 空气压缩机组节能控制系统及方法
US20110129361A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-02 C/O Anest Iwata Corporation Compressor capacity control method and device for controlling the capacity of a compressor
CN102713293A (zh) * 2011-07-22 2012-10-03 三浦工业株式会社 压缩机台数控制系统
CN103760930A (zh) * 2014-01-03 2014-04-30 南京航空航天大学 一种变最佳应变速率超塑胀形多气路压力控制方法及其控制装置和使用方法
CN104806548A (zh) * 2014-01-24 2015-07-29 三星泰科威株式会社 压缩机系统与控制所述系统的方法
KR101521537B1 (ko) * 2014-10-07 2015-05-18 주식회사 에스피앤알 공기 압축기 시스템 및 그 제어 방법
CN110475973A (zh) * 2017-03-31 2019-11-19 株式会社日立产机系统 气体压缩机
CN112513462A (zh) * 2018-07-31 2021-03-16 株式会社神户制钢所 压缩机及其运转方法
CN109113978A (zh) * 2018-08-30 2019-01-01 中车株洲电力机车有限公司 一种压缩机控制方法、装置及轨道车辆
CN112585355A (zh) * 2018-09-21 2021-03-30 株式会社日立产机系统 流体机械系统和流体机械
CN112339757A (zh) * 2020-10-27 2021-02-09 东风汽车集团有限公司 一种减少摩擦片偏磨的再生协调制动控制方法

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