JP2008506190A - バルブ制御システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
この発明の実施例は、複数流路バルブ制御のためのシステムおよび方法を提供する。この発明の一実施例は、バルブ制御のシステムを含み、これは、プロセッサ(504)と、プロセッサ(504)によってアクセス可能なコンピュータ読取可能な媒体(518)と、アクチュエータによってバルブに適用されるべき初期力を示す第1の信号を第1の流路(506)で出力するため(806)、およびバルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を第2の流路(508)で出力するため(810)にプロセッサによって実行可能なコンピュータ命令(516)のセットとを含む。
Description
発明の技術分野
この発明の実施例は、流量制御の分野に関する。特に、この発明の実施例は、複数流路流量制御のためのシステムおよび方法に関する。
この発明の実施例は、流量制御の分野に関する。特に、この発明の実施例は、複数流路流量制御のためのシステムおよび方法に関する。
発明の背景
多くの熱式質量流量コントローラは、力で作動される「グローブ」バルブを利用してコントローラを通る気体の流量を制御する。図1に示されるようなグローブバルブは、典型的には、円形または円錐形のバルブシート12をふさぐ球形のポペット10を含む。バルブ軸14に接続される可変のフォースアクチュエータは、バルブシート12からポペット10を開くために力を作用させることができる。図1に示されるもののようなバルブは、制御されている流体の差圧力16がバルブを閉じるか、またはバルブを開くように作用するように設計することができる。図1の例では、差圧力16はバルブを開くように作用する。この力を打消すため、事前加重ばねは、作動力なしにバルブを閉じておくためにポペットにばね力18を作用させることができる。この事前加重力は、一般に、最高の予想入口圧力での流れを防ぐために十分高く設定される。
多くの熱式質量流量コントローラは、力で作動される「グローブ」バルブを利用してコントローラを通る気体の流量を制御する。図1に示されるようなグローブバルブは、典型的には、円形または円錐形のバルブシート12をふさぐ球形のポペット10を含む。バルブ軸14に接続される可変のフォースアクチュエータは、バルブシート12からポペット10を開くために力を作用させることができる。図1に示されるもののようなバルブは、制御されている流体の差圧力16がバルブを閉じるか、またはバルブを開くように作用するように設計することができる。図1の例では、差圧力16はバルブを開くように作用する。この力を打消すため、事前加重ばねは、作動力なしにバルブを閉じておくためにポペットにばね力18を作用させることができる。この事前加重力は、一般に、最高の予想入口圧力での流れを防ぐために十分高く設定される。
多くの質量流量コントローラでは、アクチュエータによる、力の最初の適用は、感知できるほどの流量には繋がらない。というのはバルブが事前加重ばね力によって閉じられているからである。作動力が、ばね力から差圧によって生じる力を差し引いたものにほぼ等しくなったとき、ポペットは開き、流体が流れ始める。さらに作動力がバルブ軸に適用されると、ポペットはバルブシートからさらに動かされ、流れのオリフィスが拡大される。これはバルブを通る流量を増加させる。
図2は、バルブに対する例としての流量/力の曲線を示す。流れが生じていない力の流量/力の曲線の領域は、デッドバンドと称される。デッドバンド領域の幅は、事前加重閉鎖力および差圧力によってポペットに作用される開放力に比例する。流れが生じている領域は有用な制御領域である。漏れが生じ始め、かつバルブが開き始める点は、バルブしきい値と称される。制御領域の流量は、典型的には事前加重ばねに対して作用する作動力によって生じるバルブの変位、バルブシート/ポペットの直径、および差圧に比例する。図2の制御領域は一般に線形として示されるが、制御領域は非線形でもよく、機械的なヒステリシスがあってもよい。
(動的および静的の両方の)いくつかの要因は、バルブのしきい値およびゲイン(すなわち、流量/力の曲線の傾き、制御領域)を変えることができる。たとえば、事前加重の変化は、制御領域のゲインに影響することなくバルブしきい値を変える。バルブの直径の変化は、比較的小さなしきい値の変化を伴って、ゲインに影響する。これは、より大きいバルブポペットの同じ線形の変位が同じ差圧でバルブを通るより大きな流量に繋がるからである。同様に、差圧の変化はゲインに影響し、差圧の増加はより大きなゲインに繋がる。
図3は、バルブの直径および事前加重設定の3つの組合せに対する3つの例としての流量/力の曲線を示す。3つの応答曲線の各々は、バルブの直径および対応する事前加重設定の変動にかかわらず、100パーセントの流量に到達することができる。しかしながら、バルブはそれらの制御領域内で異なるしきい値レベルおよびゲインを示す。バルブの直径がより大きいか、または予想される差圧がより高いとき、バルブの事前加重は漏れを防
ぐために増加される。同様に、バルブの直径がより小さいか、または予想される差圧がより低いとき、事前加重は減少され得る。これは確実にバルブが適切な最大の流量に到達することができるように、より小さいバルブのより低いゲインまたはより低い圧力を補償する。先行技術のシステムでは、各質量流量コントローラは、しきい値およびゲインの変化を補償するために個々に調整される。
ぐために増加される。同様に、バルブの直径がより小さいか、または予想される差圧がより低いとき、事前加重は減少され得る。これは確実にバルブが適切な最大の流量に到達することができるように、より小さいバルブのより低いゲインまたはより低い圧力を補償する。先行技術のシステムでは、各質量流量コントローラは、しきい値およびゲインの変化を補償するために個々に調整される。
先行技術の質量流量コントローラバルブシステムは、バルブ軸に適用される開放力を設定するために単一の制御システム出力流路を利用していた。非ゼロの質量流量設定点が受取られるとき、制御システムは、流量が確立され、かつ最終的に設定点値に等しくなるまで出力値を増加させ始める。しきい値を超えるまでバルブ力を増加させるのに必要な時間は、低速な応答時間に貢献する。さらに、単一の流路でデッドバンドを通る遷移を考慮しなければならないことは、典型的な制御アルゴリズムの積分項が設定点を行き過ぎることを生じさせ得る。
これらの結果に対抗するため、一部の先行技術のシステムは、非ゼロの流量設定点がアサートされるたびにバルブドライブがすぐに流量のしきい値へと駆動されるように制御システム出力にプリチャージを適用する。このシステムは、デッドタイムおよび制御システムの行き過ぎの低減には有効であるが、他の問題をもたらす。1つのそのような問題は、制御領域における分解能の損失である。ポペットに適用される作動力は、一般に、デジタルアナログ変換システムを介してデジタルコントローラによってアサートされる量子化されたステップの数に比例する。バルブしきい値に打ち勝つために固定された初期力を適用することは、単一流路システムが初期力に対してすべての利用可能なステップのうちのいくつかを使用することを必要とする。例として、単一流路制御システムがそれらのステップのうちの100でバルブ開放力を調整することができる場合、初期力はそれらステップのうちの45を必要とし得る。これは制御領域で流量を制御するために55ステップのみを残す。必要なしきい値力が増加すると、初期力に対してより多くのステップが必要とされるため、制御領域の分解能は減少する。
さらに、バルブしきい値に到達するための初期力の付加は制御システムを複雑にする。理想的には、制御システムは、制御出力が最低限のオフセットで線形関数によって制御されるパラメータに関連付けられるときに最も容易に実現される。しかしながら、しきい値力の使用は、大きなオフセットをもたらす。オフセットの値は、バルブの直径および差圧などの静的および動的な要因に基づいて大きく変動する可能性があり、初期力を同じ流路を通じて制御力として適用する質量流量コントローラを較正するのを難しくする。
発明の概要
この発明の実施例は、先行技術のバルブ制御システムおよび方法の短所を排除するか、または少なくとも実質的に低減する、バルブ制御のシステムおよび方法を提供する。特に、この発明の実施例は、複数流路バルブ制御のためのステムおよび方法を提供する。
この発明の実施例は、先行技術のバルブ制御システムおよび方法の短所を排除するか、または少なくとも実質的に低減する、バルブ制御のシステムおよび方法を提供する。特に、この発明の実施例は、複数流路バルブ制御のためのステムおよび方法を提供する。
この発明の一実施例は、バルブ制御のシステムを含み、これはプロセッサと、プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ読取可能な媒体と、アクチュエータによってバルブに適用されるべき初期力を示す第1の信号を第1の流路で出力するため、およびバルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を第2の流路で出力するためにプロセッサによって実行可能なコンピュータ命令のセットとを含む。
この発明の別の実施例は、バルブを制御するための方法を含み、これは、バルブに適用
されるべき初期力を示す第1の信号を第1の制御流路で出力するステップと、バルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を第2の制御流路で出力するステップと、第1の信号および第2の信号から第3の信号を生成するステップとを含み、第3の信号は初期力および制御力に等しいバルブ力を示す。
されるべき初期力を示す第1の信号を第1の制御流路で出力するステップと、バルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を第2の制御流路で出力するステップと、第1の信号および第2の信号から第3の信号を生成するステップとを含み、第3の信号は初期力および制御力に等しいバルブ力を示す。
この発明のさらに別の実施例は、バルブを制御するための方法を含み、これは、総力に比例する基準電圧を備えた基準信号を生成するステップと、基準電圧に基づいて第1の電圧を有する第1の信号を生成するステップとを含み、第1の電圧は初期力に比例し、この方法はさらに、残余電圧を有する第2の信号を生成するステップと、制御力に比例する残余電圧に基づいて第2の電圧を生成するステップと、第1の電圧および第2の電圧に等しい第3の電圧を有するバルブ制御信号を生成するステップとを含む。
この発明の別の実施例は、バルブ制御システムを含み、これは、しきい値出力および制御出力を備えたプロセッサと、プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ読取可能な媒体と、アクチュエータによってバルブに適用されるべき初期力を示す第1のパルス幅変調信号をしきい値出力で出力するため、およびバルブに適用されるべき制御力を示す第2のパルス幅変調信号を制御流路で出力するために実行可能なコンピュータ命令のセットとを有する。この実施例は、基準電圧源、ならびに基準電圧源に接続される基準電圧入力、しきい値出力に接続されるしきい値入力、および第1のオープンドレインバッファ出力を有する第1のオープンドレインバッファも含み得る。バルブ制御システムはさらに、第1のオープンドレインバッファ出力に接続される第1のローパスフィルタと、第1のローパスフィルタおよび基準電圧源に接続される第1の加算器入力を有する第1の加算器とを含み得る。この発明のこの実施例は、第1の加算器出力に接続される残余電圧入力、制御出力に接続される制御入力、および第2のドレインバッファ出力を有する第2のオープンドレインバッファも含み得る。制御システムはさらに、第2のオープンドレインバッファ出力に接続される第2のローパスフィルタも含んでもよく、第2のローパスフィルタは、第2のローパスフィルタ出力、および第2のローパスフィルタ出力に接続される第2の加算器を有する。
この発明のさらに別の実施例は、バルブを制御するための方法を含んでもよく、これは、第1のパルス幅変調信号を生成するステップを含み、パルス幅は初期力に比例し、この方法はさらに、第2のパルス幅変調信号を生成するステップを含み、パルス幅は制御力に比例し、この方法はさらに、第1のパルス幅変調信号および基準電圧に基づいて、第1のパルス幅変調信号を初期力に比例する第1の電圧を有する第1の直流信号へと変換するステップと、残余電圧を生成するステップと、第2のパルス幅変調信号および残余電圧に基づいて、第2のパルス幅変調信号を制御力に比例する第2の電圧を有する第2の直流信号へと変換するステップと、第1の直流信号および第2の直流信号を総計してバルブ制御信号を生成するステップとを含む。
この発明の別の実施例は、バルブ制御システムを含んでもよく、これは、しきい値出力制御出力を備えたプロセッサと、プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ読取可能な媒体と、アクチュエータによってバルブに適用されるべき初期力を示す第1の信号をしきい値出力で出力するため、およびバルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を制御流路で出力するために実行可能なコンピュータ読取可能な媒体に記憶されるコンピュータ命令のセットとを含む。制御システムはさらに、基準電圧源と、しきい値出力および基準電圧源に接続される第1のデジタルアナログ変換器と、第1のデジタルアナログ変換器の出力、および残余電圧を生成する基準電圧源に接続される第1の加算器とを含み得る。制御システムはさらに、制御出力および第1の加算器に接続される第2のデジタルアナログ変換器を含み得る。制御システムはさらに、第1のデジタルアナログ変換器および第2のデジタルアナログ変換器の出力に接続される第2の加算器を含み得る。
この発明のさらに別の実施例は、31を含むバルブを制御するための方法を含み得る。バルブを制御するための方法は、初期力を示すデジタル信号を生成するステップと、制御力を示す第2のデジタル信号を生成するステップと、第1のデジタル信号および基準電圧に基づいて、第1のデジタル信号を第1のデジタルアナログ変換器で初期力に比例する第1の電圧を有する第1の直流信号へと変換するステップと、残余電圧を生成するステップと、第2のデジタル信号および残余電圧に基づいて、第2のデジタル信号を第2のデジタルアナログ変換器で制御力に比例する第2の電圧を有する第2の直流信号へと変換するステップと、第1の直流信号および第2の直流信号を総計してバルブ制御信号を生成するステップとを含む。
添付の図面とともに以下の説明を参照することで、この発明およびその利点がさらに完全に理解されるであろう。図面中、同様の参照番号は同様の特徴を示す。
詳細な説明
この発明の実施例は、複数流路バルブ制御のためのシステムおよび方法を提供する。特に、この発明の実施例は、質量流量コントローラにおけるデュアル流路バルブドライブのシステムおよび方法を提供する。
この発明の実施例は、複数流路バルブ制御のためのシステムおよび方法を提供する。特に、この発明の実施例は、質量流量コントローラにおけるデュアル流路バルブドライブのシステムおよび方法を提供する。
この発明の目的のため、「総力」という用語は、特定のバルブ構成に対して100%の流量を達成するために必要な力を指し、「初期力」は、バルブに対する力/流量の曲線の初期部分上でバルブに適用されるベースライン力を指し、残余力は、総力と初期力との差であり、「制御力」という用語は、初期力に加えて適用される力を示し、「バルブ力」という用語は、バルブに適用される力の量を示す。
この発明の実施例は、初期力が第1の流路で示され、かつ制御力が別の流路で示され得るバルブ制御システムを提供する。2つの流路の出力を組合せてバルブ力を決定することができる。初期力および制御力の制御を複数の流路で分割することにより、制御システムは、制御力を制御する分解能を増加させ、かつバルブに対する力/流量の曲線に影響する動的な条件(たとえば、圧力の変化)により容易に反応することができる。
図4は、流量コントローラの一実施例の図である。質量流量コントローラ400は、入口継手410、流量制限器420、熱式質量流量センサ430、制御バルブ440、ソレノイド450、出口継手460、および制御システムまたはプロセス管理システムと通信するための入出力カップリング470を含む。上流および下流の抵抗器ならびにソレノイド450を含み得る熱式質量流量センサ430は、組込み制御システムに結合されてもよい。制御バルブは、電流が制御されたソレノイドバルブ駆動回路によって駆動される。
流体(たとえば、気体、液体、気体‐蒸気の混合)は、入口継手410を通って質量流量コントローラ400に入り、流量制限器420、制御バルブ440および出口継手460を通って流れる。出口継手460を通って流れる気体の量は、制御バルブ440によって制御され、これはソレノイド450によって制御される。組込み制御システムは、設定点入力および流量センサ出力を監視する。組込み制御システムによって実行される閉ループ制御アルゴリズムなどの制御アルゴリズムは、バルブ制御信号をソレノイド450に出力するように動作する。バルブ制御信号に応答して、ソレノイド450はバルブ軸462に力を作用させて、ポペット464をバルブシート466から離すように動かす。制御バルブ440を通る特定の流量を可能にするためにソレノイドが作用させなければならない力の量は、事前加重ばねによって作用される事前加重力、隔壁によって作用される力、および差圧力に基づき得る。図4の質量流量コントローラは例として提供されるものに過ぎ
ず、この発明の実施例は、Tinsleyらによって2004年7月8日に出願された、「圧力感度が低減された質量流量コントローラのための方法およびシステム(“Method and System for a Mass Flow Controller with Reduced Pressure Sensitivity”)」と題される、米国特許出願連続番号第10/886,836号(代理人事務処理予定表番号MYKR1490)に記載されるものを含む、さまざまな質量流量コントローラで実現可能であり、この出願をここに全体として引用により援用する(「圧力感度低減出願」)。
ず、この発明の実施例は、Tinsleyらによって2004年7月8日に出願された、「圧力感度が低減された質量流量コントローラのための方法およびシステム(“Method and System for a Mass Flow Controller with Reduced Pressure Sensitivity”)」と題される、米国特許出願連続番号第10/886,836号(代理人事務処理予定表番号MYKR1490)に記載されるものを含む、さまざまな質量流量コントローラで実現可能であり、この出願をここに全体として引用により援用する(「圧力感度低減出願」)。
図5は、この発明の一実施例による制御システム500の一実施例の図である。制御システム500は、上流および下流の検出要素(たとえば、抵抗器)の抵抗に基づいて検出された流量を出力するためにセンサロジックを含み得る。センサロジック501は、ここに全体として引用により援用される、Larsonらに対して2003年6月10日に発行された、「質量流量センサインターフェイス回路(“Mass Flow Sensor Interface Circuit”)」と題される、米国特許第6,575,027号のインターフェイスロジックなどのセンサロジックを含み得る。プロセッサ505(たとえば、CPU、ASIC、または当該技術分野で知られる他のプロセッサ)は、アナログデジタル(「A/D」)変換器502によってセンサロジック302に接続され得る。A/D変換器502は、センサロジック501から検出された流量信号を受取り、受取られた信号を検出された流量のデジタル表現に変換することができる。プロセッサ504は、A/D変換器502から検出された流量を受取ることができる。コントローラ500に適用されるデジタルまたはアナログの設定点505、および検出された流量に基づいて、プロセッサ505は、流体の流量を規制するためにどれくらいバルブを開くべきかまたは閉じるべきかを表わすデジタル制御信号を生成することができる。制御信号を生成する際、コントローラ500は、ここに全体として引用により援用される、Dwight Larsonによって2004年7月8日に出願された、「姿勢不感流量装置システムおよび方法(“Attitude Insensitive Flow Device System and Method”)」と題される、米国特許出願第10/887,048号(代理人事務処理予定表番号MYKR1520)に記載されるように、熱式質量流量センサ(たとえば、熱式質量流量センサ430)の姿勢を考慮することもできる。
一実施例によると、この発明は、複数の流路を利用してバルブをどれくらい開くべきかまたは閉じるべきかを規制することができる。第1の流路506の出力は、たとえば、ソレノイドによって適用されるべき初期力を示すことができる。第2の流路508の出力は、所望の流量を生成するようにバルブを開くためにバルブに適用されるべき、付加的な、または制御力を示すことができる。この発明の一実施例によると、制御力は、残りの力の一部分として表わすことができる。
例として、100%の流量の対してバルブを開くために必要な総力が100%の力と見なされる場合、第1の流路506は、アクチュエータがたとえば44%の力を適用すべきだと示すために信号を出力することができる。この発明の一実施例によると、第1の流路506によって示される力は、ほぼバルブしきい値力であり得る。第2の流路508は、アクチュエータが適用すべき残りの力(たとえば、残りの66%の力)のパーセンテージを示すために信号を出力することができる。たとえば、第2の流路508は、アクチュエータが残りの力の50%を適用すべきだと示すことができる。第1の流路および第2の流路の出力を組合せて、アクチュエータによって適用されるべきバルブ力を示すことができる。上述の例を続けると、第1の流路および第2の流路の出力を組合せて、アクチュエータが総力の77%(たとえば、初期力としての総力の44%に制御力としての残りの力の50%を足す)をバルブに適用すべきだと示すことができる。流路の出力はこの発明の一実施例によると、たとえば、図6および図7に示されるような付加的なロジックを使用して組合せることができる。
第1の流路506の出力がバルブしきい値力で適用されるかまたはその近くで適用され
るべき力を示す場合、第2の流路508の分解能全体は、バルブの制御領域に対して使用することができる。以前の例に戻ると、バルブしきい値力が100%の流量を達成するためにバルブを開くために必要な力の約44%であり、かつ第1の流路506の出力が総力の約44%のアクチュエータによって適用されるべき力を示すように構成される場合、総力の残り66%は、事前加重を克服するためでなく、実際にバルブを開くために使用される力である。使用されるこの残りの66%の量は、第2の流路508の出力によって決められる。
るべき力を示す場合、第2の流路508の分解能全体は、バルブの制御領域に対して使用することができる。以前の例に戻ると、バルブしきい値力が100%の流量を達成するためにバルブを開くために必要な力の約44%であり、かつ第1の流路506の出力が総力の約44%のアクチュエータによって適用されるべき力を示すように構成される場合、総力の残り66%は、事前加重を克服するためでなく、実際にバルブを開くために使用される力である。使用されるこの残りの66%の量は、第2の流路508の出力によって決められる。
第1の流路506および第2の流路508は、当該技術分野で知られるあらゆるデジタルまたはアナログのスキームによって適用されるべきそれぞれの力を示すことができる点に注目されたい。たとえば、各流路は、適用されるべき力のデジタル表現を出力することができるか、または各流路に対して適用されるべき力に対する電圧を出力することができる。この発明の一実施例によると、各制御流路の出力はパルス幅変調(「PWM」)信号であり得る。当業者によって理解されるように、PWM信号はプリセット周波数を有する。デューティサイクルと称される、各期間(P)において、信号を出力するピンは、時間t1に対してハイに設定し、(P-t1)に等しい時間t2に対してローに設定することができる。時間t1は、予め設定された増分でデューティサイクルの0%〜100%であり得る。たとえば、PWM出力は100MHzの周波数を有し、t1は.1μsの増分で0〜10μsであり得る。この場合、PWM信号はデューティサイクルごとに100ステップを有する。
この発明の一実施例によると、第1の流路の出力は、総力に対して初期力に比例するパルス幅を備えたPWM信号を出力することができる。たとえば、初期力が総力の44%である場合、PWM信号はデューティサイクルのステップの44%に対してハイである。第2の流路508については、PWM信号は、適用されるべき残りの力の量に比例する(すなわち、総力から適用されるべき初期力を差し引いた量に比例する)デューティサイクルの部分に対してハイである。たとえば、第2の流路508が残りの力の50%が適用されるべきだと示す場合、第2の流路508からのPWM信号はデューティサイクルの半分に対してハイに設定され得る。
プロセッサ505は、プロセッサ505によってアクセス可能な、コンピュータ読取可能な媒体518(たとえば、EEPROM、RAM、ROM、フラッシュメモリ、磁気記憶装置、光記憶装置または当該技術分野で知られる他のコンピュータ読取可能なメモリ)にコンピュータ命令516のセットとして記憶される、制御アルゴリズムを含み得るソフトウェアプログラムを実行することによって、第1の流路および第2の流路で信号を生成することができる。この発明の一実施例では、コントローラ500は、適用されるべき初期力がほぼしきい値力であることを示すためにプロセッサ505が第1の流路でしきい値信号を出力するように較正することができる。プロセッサ505は、動作の1つのモードによると、設定点信号がコントローラ500に適用されるたびにしきい値信号を出力することができる。
制御アルゴリズムは、PID、オフセットを備えた改良されたPID、または当該技術分野で知られる他の制御アルゴリズムを含むが、これらに限らない、当該技術分野で知られるあらゆる制御スキームを使用して、第2の流路508でデジタル制御信号出力を計算することができる。制御アルゴリズムは、たとえば、バルブに対する較正曲線、バルブを通って流れる気体、および適用される設定点に基づいて、どれくらいバルブを開くべきかを決定する。第1の流路がほぼバルブしきい値力である初期力を示すと仮定すると、完全に閉じられたところから完全に開かれるまでの、バルブが開くべき量は、一般に、比例アクチュエータによって適用される残余力の量に比例する。したがって、プロセッサ505は、第1の流路が適用されるべき初期力がほぼしきい値力であると示していると仮定する
と、バルブに適用されるべき残りの力の量を示すことによって、どれくらいバルブを開くべきかを示すことができる。たとえば、バルブを50%開く場合、プロセッサ505は、バルブを50%開くべきだと決定する制御アルゴリズムに応答して、残りの力の50%が適用されるべきだと第2の流路508で示すことができる。第1の流路によって特定される初期力、および第2の流路によって特定される付加的な力を組合せて、バルブに適用されるべきバルブ力を決定することができる。
と、バルブに適用されるべき残りの力の量を示すことによって、どれくらいバルブを開くべきかを示すことができる。たとえば、バルブを50%開く場合、プロセッサ505は、バルブを50%開くべきだと決定する制御アルゴリズムに応答して、残りの力の50%が適用されるべきだと第2の流路508で示すことができる。第1の流路によって特定される初期力、および第2の流路によって特定される付加的な力を組合せて、バルブに適用されるべきバルブ力を決定することができる。
コントローラ500は、付加的な入力/出力の能力を含み得る。たとえば、コントローラ500は、コンピュータ命令516を更新するなどの管理的な機能を支援するためにシリアルインターフェイスを含み得る。さらに、コントローラ500は、他の流量制御装置、管理コンピュータ、またはネットワーク上で通信することのできる他の装置と通信するためにネットワークインターフェイスを含み得る。
図6は、流路を組合せるために付加的なロジックを含むコントローラシステム600の図である。制御システム600は、当該技術分野で知られるあらゆる制御アルゴリズムを実現するためにコンピュータ読取可能な媒体に記憶されるコンピュータ命令を実行することのできるプロセッサ602(マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ASICまたは当該技術分野で知られる他のプロセッサ)を含み得る。この発明の一実施例によると、プロセッサ602は、第1の出力604(しきい値出力604)、および第2の出力606(制御出力606)の、少なくとも2つの出力を含み得る。各出力は、デューティサイクルごとに特定のパルス幅を有する信号を出力することのできるPWM出力であり得る。制限ではなく、例として、しきい値出力604および制御出力606の各々は、デューティサイクルごとに16,000ステップを備えた信号を出力することができ、ページ:14、2kHzの基礎周波数、または500μs期間である。ステップサイズは31.25nsである(500μsで16000ステップが可能)。DSPは、Texas Instruments TMS320LF2407A、オープンドレインバッファデュアルパッケージFairchild Semiconductor NC7WZ07P6X、fc=100Hzのローパスフィルタ・サレンキー・トポロジ・アクティブ二次フィルタ、およびop−amp線形技術LT1057S8であり得る。
この発明の他の実施例では、しきい値出力604および制御出力606は、デューティサイクルごとに異なる数のステップ、およびデューティサイクルごとに互いに異なる数のステップを出力することができる。
しきい値出力604は、基準電圧源610にも接続されるオープンドレインバッファ608に接続され得る。オープンドレインバッファ608は、基準電圧(Vref)に対してPWM信号を実質的に二乗する。言い換えると、オープンドレインバッファ608は、オープンドレインバッファ608からのPWM信号出力が規制された時間幅およびピーク電圧の両方を有するように、しきい値出力604でのPWM信号出力のパルスに特定の高さを与える。1つのデューティサイクルに対するPWM信号の時間積分(すなわち、パルスが図に表わされる場合パルスの下の領域)は初期力に比例する。オープンドレインバッファ608の出力は、PWM信号の幅に比例する電圧を備えたDC出力を作るためにPWM信号を整流するローパスフィルタ612に接続される。PWMパルスの幅がすべての利用可能なステップのパーセンテージ(Pt)として表現される場合、これも初期力に比例するローパスフィルタの出力電圧は、ほぼ以下のとおりである。
T=VrefPt [式1]
T=ローパスフィルタの出力
Vref=基準電圧
Pt=利用可能なパルス幅のパーセンテージとしてのしきい値信号のパルス幅。
T=ローパスフィルタの出力
Vref=基準電圧
Pt=利用可能なパルス幅のパーセンテージとしてのしきい値信号のパルス幅。
ローパスフィルタ612の出力は、基準電圧源610にも接続される加算器614に接続され得る。加算器614は、ローパスフィルタ612の出力Tを基準電圧から減じて、ほぼ次のような残余電圧をもたらす。
Vremainder=Vref−T [式2]
残余電圧は、この発明の一実施例によると、残余力に比例する。ローパスフィルタ612の出力は、以下に説明されるように加算器620にも接続され得る。
残余電圧は、この発明の一実施例によると、残余力に比例する。ローパスフィルタ612の出力は、以下に説明されるように加算器620にも接続され得る。
制御出力606は、第2のオープンドレインバッファ616に接続されてもよく、これは加算器614の出力にも接続され得る。オープンドレインバッファ616は、加算器614によって提供される残余電圧に対して制御PWM信号を二乗する。オープンドレインバッファ616の出力は、ローパスフィルタ618に接続され得る。ローパスフィルタ618は、オープンドレインバッファ616の出力信号を整流する。ローパスフィルタ618の出力は、ほぼ次のような、信号出力信号606上のPWM信号出力のパルス幅に比例する電圧(C)を備えたDC信号である。
C=(Vremainder)Pc [式3]
C=ローパスフィルタの出力
Pt=利用可能なパルス幅のパーセンテージとしての制御信号のパルス幅。
C=ローパスフィルタの出力
Pt=利用可能なパルス幅のパーセンテージとしての制御信号のパルス幅。
ローパスフィルタ618の出力は加算器620に接続される。加算器620は、ローパスフィルタ618の出力信号を加算器614の出力に加えて、ほぼ以下の関係よる制御電圧(Vc)を有するバルブ制御信号を生成する。
制御電圧は、この発明の一実施例によると、バルブ力にほぼ比例する。加算器620は比例アクチュエータ制御モジュール622に接続され、これは、ソレノイドの場合、バルブ制御信号の電圧に比例する電流を生成するように構成される。
動作中の図6の制御システムの例として、しきい値出力604および制御出力606の各々がデューティサイクルごとに16,000ステップまでを有するPWM信号を出力することができると仮定する。さらに制御システム600が総力の44%のバルブしきい値を有するシステムに対して較正されていると仮定する。言い換えると、ソレノイドはバルブしきい値に到達するためにバルブを完全に開くのに必要な総力の44%を必要とする。さらに、この例では、基準電圧が2.5ボルトであると仮定する。しきい値出力604は、バルブしきい値にほぼ到達するために適用されるべき初期力を示す信号を出力することができる。これは、たとえば、制御されているバルブを完全に開くために必要な総力のパーセンテージに比例する出力を生成することによって行なわれ得る。この場合、プロセッサ602は、デューティサイクルごとに7040ステップ、またはデューティサイクルで利用可能なステップの44%を出力することができる。オープンドレインバッファ608
は、本質的に基準電圧をPt(この例では.44)で乗じて、ローパスフィルタ612に渡される出力を作る。ローパスフィルタ612の出力信号は、式1によってPtをVrefで乗じたものに等しい電圧を有するDC信号である。Ptに対してデューティサイクルで7040ステップが出力され、かつ基準電圧が2.5ボルトである場合、Tは1.1ボルトに等しい。加算器614は、式2によってVrefからTを減じて、1.4ボルトのVremainderを生成するように構成される。
は、本質的に基準電圧をPt(この例では.44)で乗じて、ローパスフィルタ612に渡される出力を作る。ローパスフィルタ612の出力信号は、式1によってPtをVrefで乗じたものに等しい電圧を有するDC信号である。Ptに対してデューティサイクルで7040ステップが出力され、かつ基準電圧が2.5ボルトである場合、Tは1.1ボルトに等しい。加算器614は、式2によってVrefからTを減じて、1.4ボルトのVremainderを生成するように構成される。
プロセッサ602は、どれぐらいの制御出力がバルブに適用されるべきかを示すために制御出力606で信号を出力することもできる。たとえば、制御アルゴリズムの決定に基づいてバルブが50%開かれるべきであり、かつしきい値流路604がバルブしきい値にほぼ等しい初期力を示すように較正される場合、適用される残りの力(すなわち、総力から初期力を差し引いたもの)のパーセンテージはバルブが開くべきパーセンテージにほぼ等しい。たとえば、バルブが50%開く場合、プロセッサ602は、残余力の50%である制御力が適用されるべきであることを示すために、制御出力606でデューティサイクルごとに8,000ステップを出力することができる。この場合、Pcは.5に等しい。
オープンドレインバッファ616は、制御出力606からの信号を残余力に比例する残余電圧で乗じ、結果的な信号をローパスフィルタ618に渡すことができる。ローパスフィルタの出力は、一実施例によると、式3によって.7ボルトのDC信号であり得る。加算器620は、式4によって、ローパスフィルタ608の出力信号に対してローパスフィルタ418からの出力信号を総計して、1.8ボルトの制御電圧Vcを有するバルブ制御信号を生成することができる。比例アクチュエータ制御モジュール622は、たとえば、ソレノイドを50%開かせるために1.8ボルトを比例する電流に変換することができる。
上述の例では、しきい値出力604および制御出力606は、適用されるべき力に比例するパルス幅を備えたPWM信号を使用して、適用されるべき初期力および制御力を示す。各PWM信号は、電圧、すなわち、しきい値出力604の場合は基準電圧、制御出力606の場合は残余電圧に対して二乗される。しかしながら、プロセッサ602は、バルブに適切な力を生成するように処理されたデジタルおよびアナログの出力経由を含む、他の態様で、適用されるべき初期および制御の力を示すことができることに注目されたい。さらに、上述の例のしきい値出力604は、ほぼバルブしきい値力である初期力を示すため、制御出力606上の総計のデューティサイクル出力のパーセンテージとしてのパルス幅は、バルブが開くべきパーセンテージにほぼ対応することに注目されたい。この発明の他の実施例では、しきい値出力604によって示される初期力は、バルブしきい値とは異なり得る。
さらに、上述の例では、バルブしきい値は変化せず、したがって、しきい値出力604上のPWM信号のパルス幅は安定している。この発明の他の実施例によると、しかしながら、しきい値出力604で示される初期力は変化し得る。たとえば、流量コントローラによって経験される圧力が変化すると、バルブしきい値も変化し得る。プロセッサ602は、どのバルブしきい値がしきい値出力604で対応するPWM信号を適用かつ生成すべきかを決定するために圧力センサを監視することができる。
例として、差圧が増加したために上述の例のバルブしきい値が44%から30%に変化したが、設定点は変化しない場合、ローパスフィルタ612の出力は、.75ボルト(式1によって.30*2.5)の電圧を備えたDC信号である。加算器614からのVremainderは1.75ボルトである。この例では、設定点が依然としてバルブが50%開くべきだと命じるため、制御出力406は同じ信号を出力し続け得る。ローパスフィルタ620の出力信号は、この場合、.875ボルトである。結果として、加算器420の出力は
、1.625ボルトの制御電圧を備えたバルブ制御信号である。アクチュエータ制御モジュール622は、この電圧を、アクチュエータに適切な力をバルブに適用させる電流へと変換することができる。バルブを50%開くためにアクチュエータによって必要とされる力は前の例より小さいが、これはより大きな差圧がより小さなしきい値を生じさせるからである。
、1.625ボルトの制御電圧を備えたバルブ制御信号である。アクチュエータ制御モジュール622は、この電圧を、アクチュエータに適切な力をバルブに適用させる電流へと変換することができる。バルブを50%開くためにアクチュエータによって必要とされる力は前の例より小さいが、これはより大きな差圧がより小さなしきい値を生じさせるからである。
図7は、流路を組合せるためのロジックを含む複数流路バルブ制御を利用する制御システム700の別の実施例の図である。制御システム700は、当該技術分野で知られるあらゆる制御アルゴリズムを実現することができるプロセッサ702(マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ASICまたは当該技術分野で知られる他のプロセッサ)を含み得る。この発明の一実施例によると、プロセッサ702は、第1の出力704(しきい値出力704)、および第2の出力706(制御出力706)の、少なくとも2つの出力を含み得る。各出力は、デジタル信号を通じて適用されるべき力を示すデジタル出力であり得る。
しきい値出力704は、デジタル信号をしきい値出力704のデジタル信号によって示される初期力に比例する電圧を有するアナログ信号へと変換することのできる第1のデジタルアナログ変換器(DAC708)に接続され得る。たとえば、しきい値出力704の信号が総力の44%が初期力として適用されるべきであると示す場合、DAC708の出力は、基準電圧源709によって提供される基準電圧の44%であり得る。加算器710は、DAC708の出力を基準電圧から減じて、残余力に比例する残余電圧を生成することができる。
制御出力706は、第2のDAC712に接続され得る。DAC712は残余電圧を受取り、制御出力706の信号を残余電圧で乗じることができる。たとえば、制御出力706が残りの力の50%がバルブに適用されるべきであると示す場合、DAC710の出力信号の電圧は残余電圧の半分である。DAC712およびDAC708の出力信号は、加算器714で総計して、制御電圧を有する制御信号を生成することができる。アクチュエータ制御モジュール716は、アクチュエータが、制御信号の制御電圧に比例するバルブ力をバルブに適用するように制御信号を処理することができる。
図8は、複数流路制御のための方法の一実施例を示すフローチャートである。図8のプロセスは、たとえば、コンピュータ読取可能な媒体(たとえば、RAM、ROM、磁気ディスクまたは当該技術分野で知られる他のコンピュータ読取可能な媒体)に記憶され、かつ流量コントローラのプロセッサおよび/または流量コントローラのハードウェアプログラミングによって実行されるソフトウェア命令のセットとして実現され得る。ステップ802では、バルブしきい値が記憶され得る。バルブしきい値は、バルブ構成およびバルブが経験するであろう予想される最大の差圧に基づき得る。特定のソレノイド(または他のアクチュエータ)、バルブの組合せは、所与の差圧に対してほぼ同じしきい値を有するため、しきい値は、同じバルブ/制限器の組合せを有する流量コントローラのビンに対して決定することができる。これは流量コントローラの較正を、コントローラごとにではなく、ビン(すなわち、バルブ/制限器の構成)ごとに行なうのを可能にする。特定の流量コントローラは、たとえば、バルブしきい値に到達するのに必要な総力のパーセンテージ、たとえば、総力の44%を経験的に決定することによって較正することができる。
しきい値は、コントローラによって示される初期力がバルブしきい値であるか、またはしきい値を下回るように選択することができる。たとえば、コントローラに対して記憶されたしきい値は、初期力が総力の43%であるべきだと示すことができる。初期力が経験的に決定されたバルブしきい値よりわずかに小さくなるようにコントローラを較正することは、初期力が適用されたときに漏れが起こらないようにする。特定のコントローラに対
して決定されたしきい値は、同様のバルブ制限器の配列を有する複数の流量コントローラに記憶することができる。さらに、複数のしきい値は、流量コントローラが経験し得るさまざまな最大の差圧を考慮するためにコントローラに記憶することができる。
して決定されたしきい値は、同様のバルブ制限器の配列を有する複数の流量コントローラに記憶することができる。さらに、複数のしきい値は、流量コントローラが経験し得るさまざまな最大の差圧を考慮するためにコントローラに記憶することができる。
コントローラは、ステップ804で設定点値を受取ることができる。設定点値は、典型的には、どれくらいの流量を流量コントローラが可能にすべきかを示すためにプロセスツールまたは管理コンピュータによってアサートされる。ステップ806で、第1の流路は、記憶されたしきい値に基づいて初期力を出力することができる。この場合、示される初期力は、ほぼバルブしきい値力であり得る。さらに、ステップ808で、コントローラは、設定点によって命じられた流量を可能にするためにどれぐらいバルブを開くべきかを決定することができる。ステップ810では、コントローラは、適用されるべき残余力(すなわち、総力から初期力を差し引いたもの)の量を示す信号を第2の流路で生成することができる。言い換えると、コントローラは、適用されるべき制御力の量を第2の流路上で示すことができる。
ステップ812では、コントローラは、バルブに適用されるべきバルブ力を示す信号を生成することができる。バルブ力は、この発明の一実施例によると、初期力に制御力を加えたものに等しくてもよい。図6および図7に関して論じたように、これは、たとえば、初期力に比例する電圧を制御力に比例する電圧に加えて、バルブ力に比例する制御電圧を備えた制御信号を生成することによって行なうことができる。バルブ制御信号は、アクチュエータに適切な量の力をバルブに適用させるアクチュエータ制御に入力されてもよい。図8のプロセスは、必要に応じて、または所望のように繰返されてもよい。
この発明の実施例は、変化するしきい値力の複雑な影響が大きく減じられるため、先行技術のバルブ制御システムおよび方法を上回る利点を提供する。先行技術のバルブ制御システムでは、バルブの直径の差は広い範囲のゲインに繋がる可能性があった。流量制御のゲインのこの広い範囲は、類似の流量制御性能を1つのバルブから次のものへと維持する単一流路デジタル制御システムに大きな要求を課す。出力ゲインの範囲は制御システムに対して全体的なループゲインを設定するときに考慮しなければならず、特定の質量流量コントローラの安定性および応答時間に潜在的に悪影響を及ぼす。
これに対して、この発明は、1つの流路をしきい値力を出力するために利用し、別の流路を制御力を出力するために利用することができる。しきい値およびゲインにかかわりなく、制御流路は制御領域において制御に対してほぼ同じ数のステップを有する。上述の例を使用すると、制御流路は、バルブしきい値およびバルブゲインにかかわりなく、制御領域において流量を制御するために約16,000ステップを有する。したがって、制御流路は、しきい値が増加するときに分解能を失わない。
2流路方法は、バルブ構成間の特性差を有効に排除することができる。特に、制御流路は、バルブ構成にかかわりなく、流量を制御するために利用可能なほぼ同じ数のステップを有するため、制御流路に対する力/流量の曲線はほぼ同じである。この発明の制御システムは、制御流路に対してバルブのゲインを正規化する。これは先行技術のシステムを上回る利点を提供することができるが、なぜなら、制御流路は先行技術のシステムより一貫し、かつ予想可能なゲインを呈示するからである。さらに、全体的な制御応答および安定性を幅広い範囲のバルブ構成に対して実現することができる。
この発明を特定の実施例を参照して説明してきたが、実施例は例示的であり、かつこの発明の範囲はこれらの実施例に制限されないことを理解されたい。上述の実施例に対して多くの変形、修正、付加および改良が可能である。これらの変形、修正、付加および改良は特許請求の範囲に詳細に示される発明の範囲内にある。
Claims (33)
- バルブ制御のシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ読取可能な媒体と、
前記コンピュータ読取可能な媒体に記憶されるコンピュータ命令のセットとを含み、前記コンピュータ命令のセットは、
バルブに適用されるべき初期力を示す第1の信号を第1の流路で出力するため、および、
前記バルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を第2の流路で出力するために実行可能な命令を含む、システム。 - 前記初期力はバルブしきい値にほぼ等しい、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御力は少なくとも残余力の一部分である、請求項2に記載のシステム。
- 前記残余力は総力から前記初期力を差し引いたものに等しい、請求項3に記載のシステム。
- 前記第1の信号は前記初期力に比例するパルス幅を有する第1のパルス幅変調信号であり、前記第2の信号は前記制御力に比例するパルス幅を有する第2のパルス幅変調信号である、請求項1に記載のシステム。
- 基準電圧を生成する基準電圧源と、
前記基準電圧源および前記プロセッサに接続される第1のオープンドレインバッファとをさらに含み、前記第1のオープンドレインバッファは前記第1の信号を受取り、前記初期力に比例する第1の電圧を有する第3の信号を出力し、前記システムはさらに、
前記プロセッサに接続される第2のオープンドレインバッファを含み、前記第2のオープンドレインバッファは前記第2の信号を受取り、前記制御力に比例する第2の電圧を有する第4の信号を出力する、請求項5に記載のシステム。 - 第1の加算器をさらに含み、前記第1の加算器は前記第1の電圧を前記基準電圧から減じて残余電圧を有する第5の信号を生成する、請求項6に記載のシステム。
- 前記第2のオープンドレインバッファは第2の加算器に接続され、前記第2のオープンドレインバッファは前記残余電圧および前記第2の信号に基づいて前記第4の信号を生成する、請求項7に記載のシステム。
- 前記第3の信号をフィルタリングする第1のローパスフィルタと、
前記第4の信号をフィルタリングする第2のローパスフィルタとをさらに含む、請求項7に記載のシステム。 - 前記第3の信号および前記第4の信号を加えてバルブ制御信号を生成する第2の加算器をさらに含む、請求項7に記載のシステム。
- 前記バルブ制御信号を前記バルブに適用されるべきバルブ力へと変換する前記第2の加算器に接続されるアクチュエータ制御モジュールをさらに含む、請求項10に記載のシステム。
- 前記第1の信号を前記初期力に比例する第1の電圧を有する第3の信号へと変換する前
記プロセッサに接続される第1のデジタルアナログ変換器と、
前記第2の信号を前記制御力に比例する第2の電圧を有する第4の信号へと変換する前記プロセッサに接続される第2のデジタルアナログ変換器とをさらに含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記第1のデジタルアナログ変換器、および前記第3の信号および前記第4の信号を加えてバルブ制御信号を生成する前記第2のデジタルアナログ変換器に接続される加算器をさらに含む、請求項12に記載のシステム。
- 前記制御力は残りの力に比例するように示される、請求項1に記載のシステム。
- 前記コンピュータ命令は、
設定点信号を受取るため、
前記設定点信号に応答して前記第1の信号を出力するために実行可能な命令をさらに含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記コンピュータ命令は、
設定点信号を受取るため、および
前記設定点信号に基づいて前記第2の信号を生成するために実行可能な命令をさらに含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記コンピュータ命令は、新しい初期力を示すために前記第1の信号を変化させるために実行可能な命令をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記コンピュータ命令は、圧力の変化に応答して前記第1の信号を変化させるために実行可能な命令をさらに含む、請求項17に記載のシステム。
- バルブ制御のための方法であって、
前記バルブに適用されるべき初期力を示す第1の信号を第1の制御流路で出力するステップと、
前記バルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を第2の制御流路で出力するステップと、
前記第1の信号および前記第2の信号から第3の信号を生成するステップとを含み、前記第3の信号は前記初期力および前記制御力に等しいバルブ力を示す、方法。 - 前記初期力を第1のパルス幅変調信号で示すステップ、および前記制御力を第2のパルス幅変調信号で示すステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 前記初期力を前記初期力に比例する第1の電圧で示すステップと、
前記制御力を残余力に対して前記制御力に比例する第2の電圧で示すステップとをさらに含む、請求項19に記載の方法。 - 前記残余力は総力から前記初期力を差し引いたものである、請求項21に記載の方法。
- 前記第3の信号を生成するステップは、前記第1の信号および前記第2の信号を加えるステップを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記初期力は、ほぼバルブしきい値力である、請求項19に記載の方法。
- 新しい初期力を示すために前記第1の信号を変更するステップをさらに含む、請求項1
9に記載の方法。 - バルブを制御する方法であって、
総力に比例する基準電圧を備えた基準信号を生成するステップと、
前記基準電圧に基づいて第1の電圧を有する第1の信号を生成するステップとを含み、前記第1の電圧は初期力に比例し、前記方法はさらに、
残余電圧を有する第2の信号を生成するステップと、
制御力に比例する前記残余電圧に基づいて第2の電圧を生成するステップと、
前記第1の電圧および前記第2の電圧に等しい制御電圧を有するバルブ制御信号を生成するステップとを含む、方法。 - 第3の電圧を適用される力へと変換するステップをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 新しい初期力を示すために前記第1の電圧を変更するステップをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- バルブ制御システムであって、
プロセッサを含み、前記プロセッサはさらに、
しきい値出力と、
制御出力とを含み、前記制御システムはさらに、
前記プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ読取可能な媒体と、
前記コンピュータ読取可能な媒体に記憶されるコンピュータ命令のセットとを含み、前記コンピュータ命令のセットは、
アクチュエータによってバルブに適用されるべき初期力を示す第1のパルス幅変調信号を前記しきい値出力で出力するため、および
前記バルブに適用されるべき制御力を示す第2のパルス幅変調信号を制御流路で出力するために実行可能な命令を含み、前記制御システムはさらに、
基準電圧源と、
第1のオープンドレインバッファとを含み、前記第1のオープンドレインバッファは、
前記基準電圧源に接続される基準電圧入力と、
前記しきい値出力に接続されるしきい値入力と、
第1のオープンドレインバッファ出力とをさらに含み、前記制御システムはさらに、
前記第1のオープンドレインバッファ出力に接続される第1のローパスフィルタと、
前記第1のローパスフィルタおよび前記基準電圧源に接続される第1の加算器入力を有する第1の加算器と、
第2のオープンドレインバッファとを含み、前記第2のオープンドレインバッファは、
第1の加算器出力に接続される残余電圧入力と、
前記制御出力に接続される制御入力と、
第2のオープンドレインバッファ出力とをさらに含み、前記制御システムはさらに、
前記第2のオープンドレインバッファ出力に接続される第2のローパスフィルタを含み、前記第2のローパスフィルタは第2のローパスフィルタ出力を有し、前記制御システムはさらに、
前記第2のローパスフィルタ出力に接続される第2の加算器を含む、制御システム。 - 前記第2の加算器の出力に接続される比例アクチュエータ制御モジュールをさらに含む、請求項29に記載の制御システム。
- バルブを制御するための方法であって、
第1のパルス幅変調信号を生成するステップを含み、パルス幅は初期力に比例し、前記
方法はさらに、
第2のパルス幅変調信号を生成するステップを含み、パルス幅は制御力に比例し、前記方法はさらに、
前記第1のパルス幅変調信号および基準電圧に基づいて、前記第1のパルス幅変調信号を前記初期力に比例する第1の電圧を有する第1の直流信号へと変換するステップと、
残余電圧を生成するステップと、
前記第2のパルス幅変調信号および前記残余電圧に基づいて、前記第2のパルス幅変調信号を前記制御力に比例する第2の電圧を有する第2の直流信号へと変換するステップと、
前記第1の直流信号および前記第2の直流信号を総計してバルブ制御信号を生成するステップとを含む、方法。 - バルブ制御システムであって、
プロセッサを含み、前記プロセッサは、
しきい値出力と、
制御出力とをさらに含み、前記システムはさらに、
前記プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ読取可能な媒体と、
前記コンピュータ読取可能な媒体に記憶されるコンピュータ命令のセットとを含み、前記コンピュータ命令のセットは、
アクチュエータによってバルブに適用されるべき初期力を示す第1の信号を前記しきい値出力で出力するため、および、
前記バルブに適用されるべき制御力を示す第2の信号を制御流路で出力するために実行可能な命令を含み、前記システムはさらに、
基準電圧源と、
前記しきい値出力および前記基準電圧源に接続される第1のデジタルアナログ変換器と、
前記第1のデジタルアナログ変換器の出力および前記基準電圧源に接続される第1の加算器とを含み、前記第1の加算器は残余電圧を生成し、前記システムはさらに、
前記制御出力および前記第1の加算器ならびに前記しきい値出力に接続される第2のデジタルアナログ変換器と、
前記第1のデジタルアナログ変換器および前記第2のデジタルアナログ変換器の出力に接続される第2の加算器とを含む、システム。 - バルブを制御するための方法であって、
初期力を示すデジタル信号を生成するステップと、
制御力を示す第2のデジタル信号を生成するステップと、
第1のデジタル信号および基準電圧に基づいて、前記第1のデジタル信号を第1のデジタルアナログ変換器で前記初期力に比例する第1の電圧を有する第1の直流信号へと変換するステップと、
残余電圧を生成するステップと、
前記第2のデジタル信号および前記残余電圧に基づいて、前記第2のデジタル信号を第2のデジタルアナログ変換器で前記制御力に比例する第2の電圧を有する第2の直流信号へと変換するステップと、
前記第1の直流信号および前記第2の直流信号を総計するステップと含む、方法。
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