JP5873075B2 - 共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御システム、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法および共鳴リニアコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、特に最大効率で動作するように設計された、共鳴リニアコンプレッサのピストンのための制御システムに関し、このようなシステムでは、機械的数量即ち変数を測定するセンサを用いることなく、コンプレッサを起動することが可能である。
本発明はさらに、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法に関し、その制御ステップは、コンプレッサモータを効率的に制御するために、このピストンの速度および変位の推定を可能とする。
さらに本発明は、特許請求の範囲において提案するように、制御システムを備えた共鳴リニアコンプレッサに関する。

オルタネートピストンコンプレッサは、低圧側、即ち吸引または蒸発圧力側のガスが吸引バルブを通してシリンダ内に入るように、シリンダ内のガスをピストンの軸方向の動きを通して圧縮することによって、圧力を生成する。このガスは次にピストンの動きによってシリンダ内で圧縮され、圧縮された後、排出バルブを通ってそのシリンダから出て、高圧側、即ち排出圧力または圧縮側に向う。

特に共鳴リニアコンプレッサにおいて、ピストンはリニアアクチュエータによって起動され、このリニアアクチュエータは、支持体および１個またはそれ以上のコイルによって起動されうる磁石によって形成される。リニアコンプレッサはさらに１個またはそれ以上のスプリングを備えており、このスプリングは可動部（ピストン、支持磁石）を固定部に接続する。固定部はシリンダ、ステータ、コイルヘッドおよびフレームによって形成される。可動部とスプリングはコンプレッサの共鳴アッセンブリを形成する。

リニアモータによって駆動されるこのような共鳴アッセンブリは線形の交互運動を展開する機能を備え、これにより、ガスが排出バルブを介して高圧側に排出される限りにおいて、シリンダ内のピストンの動きが排出バルブを介して運ばれたガスに圧縮行動を発揮するようにしている。

リニアコンプレッサの動作振幅は、モータによって生成された電力と、このプロセスにおいて生成された損失に加えて圧縮機構によって消費される電力とのバランスによって、調節される。最大の熱力学的効率と最大の冷却能力を達成するために、ピストンの最大変位は、ストロークの終端に可能な限り接近するべきであり、それによって圧縮プロセスにおけるガスの死容積（デッドボリューム）を削減する。

このプロセスを実現するために、ピストンのストロークを非常に高い精度で知って、機器ヘッド上のストロークの終端におけるピストン衝撃のリスクを防止することが必要である。この衝撃は、音響ノイズ、装置の効率損失あるいはコンプレッサの破損を生成することがある。

このように、ピストン力の推定／測定における誤差が大きくなれば成る程、コンプレッサを安全に動作させるために最大変位とストロークエンド間に必要とされる安全係数が大きくなり、その結果、製品の性能損失を招く。

一方、冷却システムの使用の必要性が小さいためにコンプレッサの冷却能力を削減する必要性があれば、最大のピストン動作ストロークを減少させてコンプレッサによって供給されるパワーを削減することが可能であり、かつ、コンプレッサの冷却容量を制御することが可能で、それにより変動容量を獲得する。

共鳴リニアコンプレッサを動作させるに当たっての重要な更なる特徴は、その起動周波数である。２、３の従来技術が、コンプレッサをその共鳴周波数で起動することで、最大の効率で機器を動作させることができることを示している。

しかしながら、このような技術は通常、システムを動作させるためにピストンおよび／または速度センサを使用しており、その結果、製品の最終的なコストをかなり増加させる。

以降、コンプレッサ−ピストンストロークを知るために現在使用されている、従来技術による解決方法を簡単に説明する。以下に引用されている文献、例えばブラジルケースＰＩ０００１４０４−４では、位置センサを使用している。この文献はさらに、遮蔽の困難さと電気接触ノイズと言う不利益を有している。

文献ＰＩ０２０３７２４−６は、液体ポンプおよび液体移動プレートに関係している。このような要素は、個々のピストンの位置を検出し、コンプレッサの動作状態における変動或いは供給電圧における変動によって、ピストンが液体移動プレート又はバルブプレートによって冷却されることを防止するために、リニアコンプレッサに特に適用される。このような技術は、ピストンのトップにおけるピストン／プレート距離を直接測定するために、バルブプレート上にマウントされた誘導センサを使用する。これは、高精度の解決方法であるが、しかし、バルブプレート上にセンサを設置する空間を必要とし、且つ、較正を必要とするのに加えてさらに高価である。

文献ＵＳ５，８９７，２９６、ＪＰ１３３６６６１およびＵＳ５，８９７，２６９に記載されているもの等の、その他の従来技術による解決方法では、位置センサを使用している。従って、このような応用では、さらに高いコストに加えて、実施および／または保守におけるより大きな困難性を有する。これらの場合には、多数のワイヤおよびコンプレッサへの外部接続が必要となり、温度および気圧が大きく変化する環境下での使用を困難にしていることが指摘される。

一方、文献ＫＲ９６−７９１２５、ＫＲ９６−１５０６２、ＷＯ０００７９６７１およびＷＯ０３０４４３６５に加えて文献ＵＳ５，３４２，１７６、ＵＳ５，４９６，１５３、ＵＳ４，６４２，５４７およびＵＳ６，１７６，６８３のような、位置センサを使用しない幾つかの従来技術では、優れた正確性または動作安定性を示さない。この理由によって、正しく機能させるための性能要求を考慮してコンプレッサのためのより高価なサイズに加えて、例えば衝撃を検出するための温度計または加速度計のような他のタイプのセンサを使用することが必要である。

上記事項に基づいて、本発明は、機械的数量または変量を測定するセンサを使用することなく、コンプレッサをその最大の効率で起動するように特に設計された、共鳴リニアコンプレッサを制御するためのシステムおよび方法を、予見する。

本発明の第１の目的は、冷却システムにおいて機器の最大効率を得るためにコンプレッサを共鳴周波数で起動することが可能な、共鳴リニアコンプレッサのピストンを制御するための制御システムを提供することである。

本発明の第２の目的は、共鳴リニアコンプレッサのピストンの変位と速度を、コンプレッサモータの質量／スプリングモデルと電気モデルから、このモータ上で測定された電気数量のみを用いて推定することが可能な方法を提供することである。

本発明の第３の目的は、通常機械的数量または変量を測定するための、例えば位置、速度、温度および圧力センサのようなセンサを取り除き、さらに、共鳴リニアコンプレッサを機能させるために必要なワイヤ数および接続数におけるその後の削減によって、コンプレッサのコストを削減することである。

本発明の更なる目的は、製品の信頼性および安全性を減じることなくコンプレッサの最大効率を得ることに加えて、機器の機能を最適化するために、ピストンの最大変位とストロークエンドとの間の安全性係数を減少させた共鳴リニアコンプレッサの起動を提供することである。

最後に、本発明の他の目的は、大量生産のための従来技術に関して、実質的に簡単な解決方法を提供することである。

本発明の目的を達成する一つの方法は、共鳴リニアコンプレッサのピストンを制御するための制御システムを提供することである。この共鳴リニアコンプレッサは冷却回路の不可欠部分であり、少なくとも１個のシリンダと、少なくとも１個のコンプレッサヘッドと、少なくとも１個の電気モータと少なくとも１個のスプリングを備え、このシリンダはピストンを連結的に収納し、制御システムは、少なくとも１個の電子制御ユニットを備え、この電子制御ユニットは互いに電気的に関連した少なくとも１個の観察用電子回路と少なくとも１個の制御回路を備え、この電子制御ユニットは共鳴リニアコンプレッサの電気モータに電気的に関連しており、観察用電子回路は共鳴リニアコンプレッサの電気モータの少なくとも１個の電気量を測定するように構成されており、観察用電子回路は共鳴リニアコンプレッサの少なくとも１セットの電気的パラメータと共鳴リニアコンプレッサの少なくとも１セットの機械的パラメータを推定するように構成されており、観察用電子回路は、測定電気量および推定電気および機械パラメータセットから、制御回路のシステムの少なくとも１個の制御パラメータを推定し提供するように構成されており、制御回路は推定制御パラメータから共鳴リニアコンプレッサの電気モータを起動するように構成されており、推定制御パラメータはコンプレッサピストンの少なくとも１個の最大変位を含み、制御回路は推定制御パラメータから共鳴リニアコンプレッサのモータを起動する。

本発明の目的を達成する第２の方法は、共鳴リニアコンプレッサのピストンを制御するための制御方法を提供することである。この共鳴リニアコンプレッサは少なくとも１個の電気モータを備え、この電気モータは周波数インバータによって起動され、この制御は以下のステップを備える。
ａ）共鳴リニアコンプレッサの各動作サイクルにおいて、離散化周波数で、電気モータの測定電流を測定し、
ｂ）電気モータの測定電流から共鳴リニアコンプレッサの動作サイクルを計算し、そして、計算された動作サイクルに基づいて、共鳴リニアコンプレッサの共鳴周波数を計算し、
ｃ）共鳴リニアコンプレッサの各動作サイクルで、離散化周波数で、モータの計算電流、ピストン変位及びピストン速度を計算し、
ｄ）共鳴リニアコンプレッサの各動作サイクルで、離散化周波数で、モータの測定電流と計算電流間の相違によって計算される電流誤差を計算し、
ｅ）ステップｃで計算されたピストン変位に基づいて、共鳴リニアコンプレッサの１動作サイクルにおける最大ピストン変位を計算し、
ｆ）測定電流と電気モータのインバータによって印加された動作電圧から、１動作サイクル中の電気モータの実際の入力電力を計算し、
ｇ）測定電流から、１動作サイクル中のモータの電気抵抗において消費された電力を計算し、
ｈ）ステップｃで計算されたピストン速度から合計減衰力を計算し、
ｉ）先行するステップに計算された合計減衰力から、および、ステップｃ）で計算されたピストン速度から、合計減衰によって消費された電力を計算し、
ｊ）ステップｆ）において計算された電気モータにおける実際の入力電力の関数として、および、ステップｂ）で計算された動作サイクルの関数として、等価連続力を計算し、
ｋ）最大ピストン変位および速度からおよび測定電流から、リニアコンプレッサの電気モータ上に印加されるべき動作−電圧値を計算し、さらに、
ｌ）ステップｋ）で計算された動作−電圧値を共鳴リニアコンプレッサ電気モータに印加する、各ステップ。

上述の方法はさらに、ステップｂ）で計算された共鳴周波数と、パワーバランスから計算された共鳴リニアコンプレッサの合計減衰係数から、共鳴リニアコンプレッサの合計スプリング係数を計算するステップを備えることに言及する必要がある。

他の実施形態において、本発明の目的は、共鳴リニアコンプレッサのピストンを制御するための制御方法を提供することによって達成される。この共鳴リニアコンプレッサは、少なくとも１個の電気モータを含み、この電気モータは周波数インバータによって電気的に起動されるものであり、さらに、この制御方法は以下のステップを備える。
ｉ）マイクロプロセッサベースの電子回路からかつ共鳴リニアコンプレッサの１動作サイクルにおいて、電気モータの測定電流を測定し、
ｉｉ）測定電流と電気モータのインバータに印加された動作電圧とに基づいて、モータの少なくとも１セットの電気パラメータとリニアコンプレッサの少なくとも１セットの機械的パラメータとを計算し、
ｉｉｉ）ステップｉ）およびｉｉ）において測定され計算された値に基づいて、共鳴リニアコンプレッサのピストンの最大変位と速度を計算し、
ｉｖ）ステップｉｉｉ）で獲得されたピストンの最大変位と速度から、リニアコンプレッサの電気モータのインバータに印加すべき動作電圧に対する新しい値を調整し、さらに、
ｖ）共鳴リニアコンプレッサの電気モータのインバータにステップｉｖ）で調整された動作電圧を印加する、各ステップ。

最後に、本発明の目的は、特許請求の範囲において定義するピストン−制御方法を備えた共鳴リニアコンプレッサを提供することによって達成される。

共鳴リニアコンプレッサの概略図を示す図。 本発明に使用される共鳴リニアコンプレッサの機械モデルの概略図。 本発明の共鳴リニアコンプレッサの電気モデルの概略図。 共鳴リニアコンプレッサのモデルのブロック図。 本発明の共鳴リニアコンプレッサの状態観測器のモデルのブロック図。 本発明に係る制御を簡略化したブロック図。 本発明の制御およびインバータのブロック図。 本発明の好ましい実施形態に係る、電流および速度の値を使用したピストン制御システムのブロック図。 本発明の第２の実施形態における、電圧および周波数の値を使用するピストン制御システムのブロック図。 本発明で予見されるステップに従った制御方法のフローチャート。 本発明のリニアコンプレッサにおいて測定された電流のプロファイルを、他の数量から切り離したグラフ。 ガス圧力のグラフ。 等価スプリング力、等価減衰力および等価連続力（オフセット）のグラフ。 本発明に係る合成力（３個の等価力の合計）のグラフ。

図１は、本発明において使用される共鳴リニアコンプレッサ１００の概略図を示す。このような一つの機器において、ピストンは、支持体４と、１個またはそれ以上のコイル６によって起動される磁石５とによって形成される、リニアアクチュエータによって起動される。この図は、さらに、１個またはそれ以上のスプリング７ａおよび７ｂが可動部分（ピストン１、支持体４および磁石５）を、シリンダ２、ステータ１２、コイル６、ヘッド３およびフレーム１３によって形成される固定部分に接続することを示している。この可動部分とスプリングは本コンプレッサ１００の共鳴アッセンブリを形成する。

このように、リニアモータによって起動された共鳴アッセンブリは、直線的な（リニア）交互運動を展開する機能を備え、シリンダ内のピストンの運動によってガス圧縮力を生じさせる。このガス圧縮力は、吸引バルブ３ａを介して導入されたガスを、それが排出バルブ３ｂを介して高圧側に排出されるようになるまで、圧縮する。

リニアコンプレッサ１００の動作振幅は、このプロセスによって生成される損失に加えて、モータによって生成されるパワーと圧縮機構によって消費されるパワーのバランスによって調整される。最大の熱力学的効率と最大の冷却能力を達成するためには、ピストンの変位がそのエンドストロークに可能な限り接近して、圧縮プロセスにおけるガスのデッドボリュームを減少させねばならない。

このプロセスを可能とするために、ピストンのストロークを正確に知って、エンドストローク（ヘッド）におけるピストンの衝撃のリスクを避けることが必要である。何故なら、この衝撃は音響ノイズと効率損失を生じ、さらにはコンプレッサを破壊することがあるために。このように、ピストン位置の推定／測定誤差が大きくなれば成る程、コンプレッサを安全に動作させるために最大変位とエンドストローク間に必要とされる安全係数が大きくなり、これは最終機器の性能損失に繋がる。

上述の問題に対して、本発明は、コンプレッサの多くの機能パラメータから簡易化されかつ効率的な方法でピストンの速度と変位を正確に推定することが可能な、リニアコンプレッサのピストンを制御するためのシステムおよび方法を提供する。このようなコンプレッサは冷却回路の不可欠な部分であり、既に述べたように、このコンプレッサは、シリンダ２がピストン１を連結的（動作可能）に収容するように、少なくとも１個のスプリング７ａ／７ｂに加えて、少なくとも１個のシリンダ２と、少なくとも１個のヘッド３と、少なくとも１個の電気モータとを備えている。

本発明に従って現在提案されている制御システムは、少なくとも１個の電子制御ユニット１５を備え、このユニットは互いに関連する少なくとも１個の観測電子回路２０と少なくとも１個の制御回路３０によって形成されている。電子制御ユニット１５は、共鳴リニアコンプレッサ１００の電気モータに電気的に結合されている。

図６は、本発明の制御システムのための簡略化されたブロック図を示す。

一般に、観測電子回路２０は共鳴リニアコンプレッサ１００の電気モータの少なくとも１個の電気量を測定するように構成されているが、この観測回路２０は共鳴リニアコンプレッサ１００の少なくとも１セットの電気パラメータと共鳴リニアコンプレッサ１００の少なくとも１セットの機械パラメータを推定するように構成されている。

観測電子回路２０は、マイクロプロセッサベースの電子回路またはそれの等価物から構成され実現されることが好ましい。

図６から図１０は、電気的および機械的パラメータを推定するためのブロック図を示す。言い換えると、観測電子回路２０は、測定した電気量および電気的および機械的パラメータセットから、制御回路３０のために、少なくとも１個のシステムの制御パラメータＰｃを推定しかつ提供するように構成されている。

制御回路３０は次に、推定された制御パラメータＰｃから、共鳴リニアコンプレッサ１００の電気モータを起動するように構成されている。このような推定制御パラメータＰｃは、コンプレッサ１００のピストン１の少なくとも１個の最大変位Ｄｍａｘを含んでいる。

制御パラメータＰｃはさらにコンプレッサ１００のピストン速度Ｖｅ（ｔ）を含んでいることが好ましく、それによって、ピストン速度Ｖｅ（ｔ）と推定最大変位Ｄｍａｘから制御回路３０が共鳴リニアコンプレッサ１００のモータを起動させる。

さらに好ましくは、測定電気量は、動作電流値ｉ_m1または共鳴リニアコンプレッサ１００の単純に測定された電流ｉ_mから構成されている。

本制御システムの非常に革新的な特徴は、リニアコンプレッサ１００の電気的および機械的モデルから形成された、提案した数学的モデリングプロセスを参照する。

図２は、リニアコンプレッサ１００の機械的モデルを示し、一方、図３は同じ機器の電気的モデルを示す。

より詳細には、電気パラメータセットは共鳴リニアコンプレッサ１００の電気数学モデルから計算され、このようなモデルは、以下の方程式に従って、電源に直列なＲＬ電気素子に基づいて定義される。

コンプレッサの機械モデルに関して、このモデルが以下の方程式に従って質量／スプリング機械システムに基づいて定義できるように、セットオフ機械パラメータを共鳴リニアコンプレッサ１００の機械数学モデルから計算する。

より包括的な方法においてかつ本発明に従って、電気パラメータセットと機械パラメータセットが、それらが組み合わされた場合、電気機械的パラメータセットを定義することが可能である。この電気機械パラメータは、以下の方程式に従った行列式を有する。

本発明において提案された行列式に基づいて、さらに図４のブロック図に示すように、システムの出力はコンプレッサ１００のモータの電流のみである。何故なら、展開されたモデル化は、電気量の測定のみを考慮に入れているので。

上述の行列式のガス圧力Ｆ_G（ｄ（ｔ））は、図１２に示すように、システムの他のリニアおよびノンリニア量の中で、ピストン１の変位と同様、吸気圧と排気圧と共に変化すること、即ち、本発明の目的において提案されているモデル化においてその適用を正当化する事実；さもなければ、重大な誤差によって、リニアコンプレッサ１００を制御するに当たって望ましくない影響が生成される、ことを指摘しておく必要がある。

従って、ガス圧力は機器内に少なくとも３つの重要な影響をもたらすので、本発明では、システム中に生成されたこの影響をガス圧力によって補償（相殺）している。これら３つの影響とは、
１）共鳴周波数における変化、
２）ガスに伝搬されるエネルギー消費、および
３）ピストンの１振動の中間点の変位（変位におけるオフセット（ずれ））、である。

上述の影響を克服するために、本発明は、ガス圧力Ｆ_G（ｄ（ｔ））を、この圧力の影響を相殺する別の３つの線形力、即ち、図１３および１４に示すように、等価スプリング力、等価減衰力および等価連続力、によって置き換える。

次の方程式はガス圧力とその各減衰力の計算を示している。

等価スプリング力は共鳴周波数における変化の影響を相殺するように調整され、他方、等価減衰力は電力消費を相殺するように調整される。一方、等価連続力はピストン振動の中間点の変位を補償するように調整される。

スプリング力を加えることは、前記力の線形的な性質に、力学方程式における第２のスプリング定数Ｋ_MLEqを追加することと等価である、ことを指摘しておくべきである。同じ原理が力学方程式の第２の減衰定数Ｋ_AMEqに対しても適用される。本発明によれば、ガス圧力は連続力Ｆ_Constによって置き換えられる。

従って、本提案のシステムは、このモデルにおいて、マトリックスＡがＫ_MLEqｅＫ_AMEqの関数として変化し、かつ、入力ｇ（ｔ）が連続するように、以下の方程式

後者の表現において重要なのは、Ｋ_MLｅＫ_MLEqの個々の値またはそれぞれの定数部分ではなく、むしろＫ_ML＋Ｋ_MLEqの合計値であることを指摘しておくべきである。このことは、この合計を、合計スプリング係数Ｋ_MLTと呼ばれる単一の係数によって置き換えることが可能であることを意味している。

このような合計スプリング係数Ｋ_MLTは、以下の方程式７に示すように、システムの共鳴周波数Ｆ_Rに従って、リニアモータのそれぞれのサイクルに対して調整される。共鳴周波数は、モータの実際の、即ち測定電流ｉ_ｍのその期間の読み出しによって、各サイクルに対して調整される。図１は、このタイプの応用に特徴的なモータの測定電流ｉ_mのプロファイルと共鳴周波数期間を示している。

ここで、
Ｆ_R−共鳴周波数
Ｔ_R−共鳴周波数期間、である。

同様に、減衰定数の合計値（Ｋ_AM＋Ｋ_AMEq）を知ることが重要である。従って、これを、ここでは合計減衰係数Ｋ_AMTと呼ばれる単一の係数によって置換することが可能となる。この合計減衰係数Ｋ_AMTはリニアモータのぞれぞれのサイクルに対して調整される。

本発明の重要な構成は、システムの電力バランスの調整に関係する。このような調整は、システムの入口で測定された電力が、観測回路２０の合計減衰力によって消費される電力に観測回路２０のいわゆる抵抗における損失を加算したものよりも大きい場合、このような調整が展開される。従って、この場合、合計減衰係数Ｋ_AMTを増加させることが必要となる。さもなければ、合計減衰係数Ｋ_AMTを減少させなければならない。

以下の方程式は、本発明の制御システムの電力に関係する主な量の計算を示している。

ここで、
ａ−共鳴周波数期間におけるサンプル数
Ｐ_e−モータの入口で測定された電力
Ｐ_R−推定器によって計算された、抵抗における電力
Ｆ_AM−推定器によって計算された、合計減衰によって生成される力
Ｐ_AM−推定器によって計算された、合計減衰によって消費される電力
Ｔ_R−共鳴周波数期間または１起動サイクル期間
Δｔ−サンプル期間、即ち２個の連続するサンプル間の期間、である。

図７は、本発明に基づく、ピストン１に対する制御システムの主な機能ブロックの詳細を示す。

図８は、特許請求の範囲に記載した制御システムの、好ましい実施形態のブロック図を示す。

上述した電子パラメータセットに基づくこのようなシステムには、さらに、利得ベクトルＫを掛け合わせた観測器２０の電流誤差ｉ_eoが供給され、この電流誤差ｉ_eoはモータｉ_e（ｔ）の測定電流ｉ_mと計算電流との間の差として計算される。

数学的に、共鳴リニアコンプレッサ１００のステート観測器の電気機械モデルは、以下の行列式として表される。

さらに、共鳴リニアコンプレッサ１００の電気モータは、制御ユニット１５を通して、リニアコンプレッサ１００の各動作サイクルＴ_Rにおいて計算された共鳴周波数Ｆ_Rで起動されることを、指摘しておく必要がある。この動作サイクルＴ_Rは、測定電流ｉ_mを通して計算され、かつ、測定電流ｉ_mの期間を有するように計算される。本発明のシステムに対して既に述べたように、図１１は測定電流ｉ_mのプロファイルを示し、電流ｉ_mがゼロを通過する時点を観測することによってその動作期間を得ることが可能である。

コンプレッサ１００を共鳴周波数Ｆ_Ｒで動作させることによって、最終的な機器の信頼性および安全性を損なうことなく、システム全体の最大効率を達成することが可能となることを指摘しておくべきである。

リニアコンプレッサ１００のモータの計算電流ｉ_e（ｔ）、ピストンの変位ｄ_e（ｔ）およびピストンの速度ｖｅ（ｔ）は、離散化周波数Ｆ_dにおいて計算するのが最も好ましい。この離散化周波数Ｆ_dは共鳴周波数Ｆ_Rよりもかなり高く、このような離散化周波数Ｆ_dは共鳴周波数Ｆ_Rの１０倍以上で動作可能である。

最大変位Ｄ_MAXは、１動作サイクルＴ_Rの間のピストン変位ｄ_e（ｔ）から計算される。同様に、機械パラメータセットは各動作サイクルＴ_Rにおいて計算される。

図８において、共鳴リニアコンプレッサ１００の起動は動作電圧Ｕ_cに基づいて提供されることが理解される。この電圧Ｕ_cは、最大変位Ｄ_MAXの計算値とピストン変位速度ｖ_e（ｔ）に基づいて計算される。このような状態値は、ＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，ｉｎｔｅｇｒａｌおよびｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）のＰＩ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌおよびｉｎｔｅｇｒａｌ）のような状態制御器を通して、基準値と比較される。

上述したように、本発明は、共鳴リニアコンプレッサ１００のピストンの制御のための新規な方法を提供する。このような方法は、電気モータを備えるコンプレッサを予見し、この電気モータは周波数インバータによって起動される。

上記方法は、主に、以下のステップを備えている。
ａ）離散化周波数Ｆ_d、電気モータの測定電流ｉ_mで、共鳴リニアコンプレッサ１００の各動作サイクルＴ_Rを測定し、
ｂ）電気モータの測定電流値ｉ_mから共鳴リニアコンプレッサ１００の動作サイクルＴ_Rを計算し、計算された動作サイクルＴ_Rに基づいて共鳴リニアコンプレッサ１００の共鳴周波数Ｒ_Fを計算し、
ｃ）離散化周波数Ｆ_d、モータの計算電流ｉ_e（ｔ）、ピストン変位ｄ_e（ｔ）およびピストン速度ｖ_e（ｔ）における、共鳴リニアコンプレッサ１００の各動作サイクルＴ_Rを計算し、
ｄ）離散化周波数Ｒ_F、モータの測定電流ｉ_mと計算電流ｉ_e（ｔ）間の相違によって計算される電流誤差ｉ_eoで、共鳴リニアコンプレッサ１００の各動作サイクルＴ_Rを計算し、
ｅ）ステップｃ）で計算されたピストン変位ｄ_e（ｔ）に基づいて、共鳴リニアコンプレッサ１００のピストンの最大変位Ｄ_MAXを計算し、
ｆ）測定電流ｉ_mと電気モータのインバータによって印加された動作電圧Ｕ_cとから電気モータ上の実際のＰ_eの入力電力を動作サイクルＴ_Ｒにおいて計算し、
ｇ）測定電流ｉ_mからモータの電気抵抗Ｒとして消費電力Ｐ_Rを、動作サイクルＴ_Rにおいて計算し、
ｈ）合計減衰係数Ｋ_AMTとステップｃ）で計算されたピストン速度Ｖ_e（ｔ）とから、動作サイクルＴ_Rにおいて生成された合計減衰力Ｆ_AMTを計算し、
ｉ）先行するステップにおいて計算された合計減衰力Ｆ_AMTとステップｃ）において計算されたピストン速度Ｖ_e（ｔ）とから、合計減衰Ｐ_AMTによって消費された電力を計算し、
ｊ）ステップｆ）で計算された電気モータの実際の入力電力Ｐｅの関数として、かつステップｂ）で計算された動作サイクルＴ_Rの関数として、等価連続力Ｆ_Contを計算し、
ｋ）最大変位Ｄ_MAXからおよびピストン速度Ｖ_e（ｔ）と測定電流ｉ_mとから、リニアコンプレッサ１００の電気モータに印加されるべき動作電圧値ｕ_cを計算し、さらに
ｉ）ステップｋで計算された動作電ｕ_Cを、共鳴リニアコンプレッサ１００の電気モータに印加する、各ステップ。

本発明はさらに、ステップｂ）で計算された共鳴周波数Ｒ_Fから、共鳴リニアコンプレッサ１００の合計スプリング係数Ｋ_MLTを計算するためのステップを有する。

さらに、現在提案されている方法は、実際の電力Ｐ_e、消費電力Ｐ_Rおよび合計減衰Ｐ_AMTによって消費される電力から、共鳴リニアコンプレッサ１００の合計減衰係数Ｋ_AMTを計算するステップを予見する。

合計減衰係数Ｋ_AMTの修正に関して、サイクルごとに、以下のステップによって調整される。
ｍ）計算された実際の入力電力Ｐ_eが、合計減衰Ｐ_AMTによって消費された電力と消費電力Ｐ_Ｒとの合計よりも大きい場合、合計減衰係数Ｋ_AMTの値を次の動作サイクルＴ_Rに増加させ、さらに
ｎ）計算された実際の入力電力Ｐ_eが、合計減衰Ｐ_AMTによって消費された電力と消費電力Ｐ_Ｒとの合計よりも小さい場合、合計減衰係数Ｋ_AMTの値を次の動作サイクルＴ_Rに減少させる。

さもなければ、減衰係数Ｋ_AMTは、次の方程式に従って計算される。

合計スプリング係数Ｋ_AMTは、次の方程式に基づいて計算される。

ここで、ＦＲ＝共鳴周波数である。

合計スプリング係数Ｋ_MLTと合計減衰係数Ｋ_AMTとから、吸引および排出圧力における変化を補償するように、観測器モデルを計算し調整することができる（適応システムの獲得）。連続モデルに対して、この調整は利得ベクトルＫの設計上のダイナミック行列Ａにのみ影響する。実際、離散（離散化）システムに対して、離散化のプロセスと、合計スプリング係数Ｋ_MLTと合計減衰係数Ｋ_AMTにおける差異はさらに、行列ＢおよびＦにおける差異をもたらす。

従って、合計スプリング係数Ｋ_MLTと合計減衰係数Ｋ_AMTとから、利得ベクトルＫを設計するために、行列Ａ，ＢおよびＦのセットを計算することができる。言い換えると、共鳴リニアコンプレッサ１００の１動作サイクルＴ_Rにおいて、第１の係数行列Ａ、第２の係数行列Ｂ、第３の係数行列Ｆおよび利得ベクトルＫは、合計スプリング係数Ｋ_MLTと合計減衰係数Ｋ_AMTとから計算される。この場合、本システムは同様に、コンプレッサ１００の各動作サイクルに対して調整された、適応型システムと呼ばれる、可変係数モデルを生成する。

本出願の特許請求の範囲に記載された方法は、現在提案する制御システムに対して既に述べたように、リニアコンプレッサ１００の数学的モデルをもたらす。

本方法は先ず、ピストン１の制御システムに対して既に詳細に述べたように方程式１を通して示される、電圧源に対して直列な電気回路ＲＬに基づいて定義された、コンプレッサ１００の電気的数学モデルの使用を予見する。理解しやすいように、次に、方程式１を再度記載する。

上述の方程式で言及するパラメータと値は、本発明の制御システムに対して以前に示したものと同じである。

同様に、本発明に係るピストンの制御方法は、リニアコンプレッサ１００の機械数学モデルを考慮に入れており、これは、既に示した以下の方程式２に従った質量／スプリング機械システムに基づいて定義される。

上述の方程式の機械パラメータは、本発明のピストン１制御システムに対して定義されたものである。既に説明したように、シリンダにおけるガス圧力ＦＧ（ｄ（ｔ））は、方程式４によって計算される。理解を容易にするために、この方程式４を以下に再度記載する。

その他の実施形態において、提案した制御方法は、リニアコンプレッサ１００の電気数学モデルを備えており、このモデルは、制御システムに対して提案したように、以前に定義した方程式３からの同様の行列式において、式化されている。

従って、上述の方程式のパラメータは、本発明の制御システムのモデル化に対して既に定義されたものである。

予見された方法において、リニアコンプレッサ１０の電気数学モデルには、このシステムに対して展開されたものと同様に、再び、利得ベクトルＫを乗じた観測器の電流誤差ｉ_eoが供給される。この観測器の電流誤差ｉ_eoは、測定電流ｉ_mとモータの計算電流ｉ_e（ｔ）との相違によって計算され、共鳴リニアコンプレッサ１００の電子数学モデルは方程式１４に基づく。以下に再記載する方程式１４は制御システムに対して既に定義しているものである。

図８は、既に述べたように、提案した制御システムと方法のための好ましい実施形態を示す。このような構成に対して、以下の追加のステップが予見される。
ｏ）ステップｅで計算されたピストンの最大変位Ｄ_MAXとプログラムされた基準変位Ｄ_REF間の比較から、第１基準電流Ｉ１_refを調整し、
ｐ）ステップｃで計算されたピストン速度Ｖ_e（ｔ）によって調整された第２の基準電流ｉ１_refを調整し、
ｑ）基準電流（ｉ２_ref）と測定電流（ｉ_m）間の相違によって制御電流誤差（ｉ_ce）を調整し、
ｒ）先行するステップにおいて計算された制御電流誤差（ｉ_ce）から電気モータの周波数インバータに印加される動作電圧（ｕ_c）を調整する。

図８に示すように、第１の基準電流Ｉ１_refは、第１の比例および積分状態制御器Ｐｉ１の出力において生成される。この制御器を、さらに、微分比例積分制御器によって形成しても良い。

同じ図８は、電気モータのインバータに印加される動作電圧ｕ_cが、第２の比例および積分状態制御器Ｐ_I2または微分比例積分制御器の出力において生成されることを示している。

さらに包括的に、リニアコンプレッサピストンのための本制御方法は、以下のステップから構成される。
ｉ）微小加工された電子回路と、離散化周波数Ｆ_dを有する共鳴リニアコンプレッサ１００の動作サイクルＴ_Rから、電気モータの測定電流ｉ_mを測定し、
ｉｉ）測定電流ｉ_ｍと電気モータのインバータに印加された動作電圧ｕｃとに基づいて、モータの電気パラメータの少なくとも１セットと、リニアコンプレッサ１００の機械パラメータの少なくとも１セットとを計算し、
ｉｉｉ）ステップｉ）およびｉｉ）において測定され計算された値に基づいて、共鳴リニアコンプレッサ１００の最大変位Ｄ_MAXとピストン速度Ｖ_e（ｔ）を計算し、
ｉｖ）ステップｉｉｉ）で得られた最大変位Ｄ_MAXとピストン速度Ｖ_e（ｔ）から、リニアコンプレッサ１００の電気モータのインバータに印加されるべき動作電圧ｕ_cの新しい値を調整し、さらに、
ｖ）共鳴リニアコンプレッサ１００の電気モータのインバータに、ステップｉｖ）で調整された動作電圧ｕ_cを印加する。

さらに、動作電圧ｕ_cは、動作サイクルＴ_Rが共鳴周波数Ｒ_Fにおいてリニアコンプレッサ１００の動作を定義するように、共鳴リニアコンプレッサ１００の動作サイクルＴ_R期間中で計算されることを、指摘しておく必要がある。

上述の方法は、電気パラメータセットが、共鳴リニアコンプレッサ１００の電気数学モデルから計算されることを同様に考慮に入れている。既に説明したように、機械パラメータセットは、共鳴リニアコンプレッサ１００の機械数学モデル、またはさらに、電気的および機械的パラメータのセットに基づいて定義される、共鳴リニアコンプレッサ１００の電気機械的数学モデルから、計算される。

本発明で定義された方程式１および２は、上述のより包括的な方法論、即ちＲＬ直列回路としてモデル化されるコンプレッサ１００の電気モータに、および、質量／スプリング機械システムとしてモデル化される同じコンプレッサ１００に、同様に適用される。

方程式３によって定義される行列式は、電気機械システムの概念から、後者の制御方法に同様に適用される。

従って、共鳴リニアコンプレッサ１００のピストン１を制御するためのシステムおよび方法は、本発明で記載するように、機械的な量または変数を測定するように構成されたセンサを使用することなく、推定パラメータセットがコンプレッサ１００の動作をその最大効率で達成させる場合に、それらの目的を達成する。

一方、図８に示す好ましい実施形態は、特許請求の範囲に記載したシステムに対して、観測電子回路２０によって推定されたピストン１の変位および速度を使用して、コンプレッサ１００に対する単純でかつ効率的な制御をもたらす。一方、図９に示す別の実施形態は、前記の速度に同期した正弦波によってその速度信号を置き換えることが可能な制御を可能とする。

この両方の解決方法は、補助的な測定装置を使用することなく、コンプレッサの効率を最適化することができ、さらに、ピストン１の最大変位ＤＭＡＸの推定を考慮することが可能であり、これは、設置におけるエンジニアリング時間を大幅に減少させることに貢献し、部品の削減および必要な接続数の削減、および特に最終製品のメインテナンスに対して生産プロセスを単純化する。このような解決方法は、本システムを安全に動作させ、それによって、ピストン１がコンプレッサヘッドと衝突することなく、最大のコースで動作することが可能となる。

最終的に、特許請求の範囲に記載された発明において定義されているように、本発明は、ピストン制御方法を備える共鳴リニアコンプレッサ１００を提供する。

好ましい実施形態について記載したけれども、本発明の範囲は、他の可能な変形を包含し、可能な等価物を含む、添付の特許請求の範囲の内容によってのみ限定されるべきであることを理解すべきである。

Claims (55)

1. 共鳴リニアコンプレッサ（１００）のピストン（１）を制御するための制御システムであって、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）は冷却回路の主要部分であり、且つ、少なくとも１個のシリンダ（２）と、少なくとも１個のヘッド（３）と、少なくとも１個の電気モータと、少なくとも１個のスプリングを備え、前記シリンダ（２）は前記ピストン（１）を動作可能に連結して収容する、前記制御システムにおいて、
   前記制御システムは、互いに関連する少なくとも１個の観測電子回路（２０）と少なくとも１個の制御回路（３０）を備える、少なくとも１個の電子制御ユニット（１５）を備えることを特徴とし、
   前記電子制御ユニット（１５）は前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気モータに電気的に接続され、
   前記観測電子回路（２０）は前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気モータの少なくとも１個の電気量を測定するように構成されており、
   前記観測電子回路（２０）は前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の前記モータの少なくとも１セットの電気パラメータと、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の少なくとも１セットの機械パラメータを推定するように構成され、
   前記観測電子回路（２０）は、前記測定された電気量と推定された電気および機械パラメータセットとから、前記制御回路（３０）のためのシステムの少なくとも１個の制御パラメータ（Ｐｃ）を推定し提供するように構成されており、
   前記制御回路（３０）は、前記推定された制御パラメータ（Ｐｃ）から前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の前記電気モータを起動するように構成されており、前記推定された制御パラメータ（Ｐｃ）は前記コンプレッサ（１００）のピストン（１）の少なくとも１個の最大変位（Ｄ_ＭＡＸ）を備えることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記推定された制御パラメータ（Ｐｃ）はさらに、前記コンプレッサ（１００）のピストン速度（Ｖｅ（ｔ））を含み、前記制御回路（３０）は前記システムの前記推定された制御パラメータ（Ｐｃ）から前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の前記モータを起動することを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
3. 請求項１または２に記載のシステムにおいて、前記電気パラメータのセットは、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気数学モデルから計算され、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気数学モデルは、電源に直列な電気回路ＲＬに基づいて定義され、且つ、式
   

   

   をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
4. 請求項１または２に記載のシステムにおいて、前記機械パラメータのセットは、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の機械数学モデルから計算され、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の機械数学モデルは以下の式
   

   

   をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
5. 請求項１または２に記載のシステムにおいて、前記電気パラメータのセットと前記機械パラメータのセットは、結合された場合、以下の行列式
   

   

   に従う、電気機械的パラメータのセットを定義することを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
6. 請求項５に記載のシステムにおいて、前記電気機械的パラメータのセットは、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気機械的数学モデルから計算され、このリニアコンプレッサ（１００）の前記電気機械的数学モデルは前記行列式に基づいて定義され、前記制御システムには、利得ベクトル（Ｋ）が乗算された観測器の電流誤差（ｉ_eo）が再度供給され、前記観測器の電流誤差（ｉ_eo）は測定された電流（ｉ_m）とモータの計算電流（ｉ_e（ｔ））との間の差によって計算され、前記測定された電流（ｉ _ｍ ）は、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）のモータの動作電流値であり、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の前記電気機械的数学モデルは、以下の式、
   

   

   によって示されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
7. 請求項１に記載のシステムにおいて、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の前記電気モータは、前記リニアコンプレッサ（１００）の各動作サイクル（Ｔ_R）において計算された共鳴周波数（Ｆ_R）で、制御ユニット（１５）を介して起動されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
8. 請求項７に記載のシステムにおいて、前記動作サイクル（Ｔ_R）は測定された電流（ｉ_m）を介して測定され、且つ前記測定された電流（ｉ_m）と同じ期間を有するように計算され、前記測定された電流（ｉ _ｍ ）は、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）のモータの動作電流値であることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
9. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記観測電子回路（２０）は、マイクロプロセッサベースの電子回路から構成されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
10. 請求項７に記載のシステムにおいて、前記リニアコンプレッサ（１００）の前記モータの計算電流（ｉ_e（ｔ））、ピストン変位（ｄ_e（ｔ））およびピストン速度（Ｖ_e（ｔ））は、前記共鳴周波数（Ｆ_R）よりも実質的に高い離散化周波数（Ｆ_d）で計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
11. 請求項１、５および１０の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記最大変位（Ｄ_MAX）は、１動作サイクル（Ｔ_R）間における前記ピストン変位（ｄ_e（ｔ））から計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
12. 請求項７に記載のシステムにおいて、前記機械パラメータのセットは、各動作サイクル（Ｔ_R）において計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
13. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の起動は、動作電圧（ｕ_e）に基づいて計算され、この動作電圧（ｕ_e）は、最大変位（Ｄ_MAX）の計算値およびピストン（１）の変位速度（Ｖ_e（ｔ））の計算値に基づいて計算され、これらの値は状態制御器を介して基準値と比較されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
14. 請求項６に記載のシステムにおいて、前記電気機械パラメータのセットは前記シリンダ内のガス圧力Ｆ_Gｄ（ｔ）を含み、このガス圧力Ｆ_Gｄ（ｔ）は、式
    

    

    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
15. 請求項１４に記載のシステムにおいて、合計スプリング係数（Ｋ_MLT）は、スプリング定数と第２のスプリング定数の和、
    

    

    として定義されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
16. 請求項１５に記載のシステムにおいて、前記合計スプリング係数（Ｋ_MLT）は、式
    

    

    を通して計算され、ここで
    ＦＲ＝共鳴周波数を示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
17. 請求項４または１５に記載のシステムにおいて、スプリング力は、式
    

    

    を通して計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
18. 請求項１４に記載のシステムにおいて、合計減衰係数（Ｋ_AMT）は、減衰係数と第２の減衰定数の和、
    

    

    として定義されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
19. 請求項１８に記載のシステムにおいて、前記合計減衰係数（Ｋ_AMT）は、
    ｍ）計算された入力電力（Ｐ_e）が、合計減衰（Ｐ_AMT）によって消費された電力と消費電力（Ｐ_R）との和よりも大きい場合、合計減衰係数（Ｋ_AMT）の値を次の動作サイクル（Ｔ_R）まで増加させ、
    ｎ）計算された入力電力（Ｐ_e）が、合計減衰（Ｐ_AMT）によって消費された電力と消費電力（Ｐ_R）との和よりも小さい場合、合計減衰係数（Ｋ_AMT）の値を次の動作サイクル（Ｔ_R）まで減少させることにより、計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
20. 請求項１８に記載のシステムにおいて、前記合計減衰係数（Ｋ_AMT）は、式、
    

    

    を通して計算され、ここで、
    Ｐ_E＝実際の入力電力、
    Ｐ_R＝モータの抵抗において消費された電力
    Ｄ_MAX＝最大ピストン変位、をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
21. 請求項４または１８に記載のシステムにおいて、減衰力は、式
    

    

    を通して計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
22. 請求項５、６、１７および１８の何れか１項に記載のシステムにおいて、前記システムの動的行列式Ａは、式、
    

    

    を通して計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
23. 請求項１５または１８に記載のシステムにおいて、第１の係数行列（Ａ）、第２の係数行列（Ｂ）、第３の係数行列（Ｆ）および利得ベクトル（Ｋ）は、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の１動作サイクル（Ｔ_R）において、合計スプリング係数（Ｋ_MLT）および合計減衰係数（Ｋ_AMT）から調整されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
24. 請求項１４に記載のシステムにおいて、等価連続力（Ｆ_Cont）は、前記電気モータ上の実際の入力電力（Ｐ_e）の関数としてさらに動作サイクル（Ｔ_R）の関数として計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストン制御システム。
25. 共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法であって、少なくとも１個の電気モータを含み、当該電気モータは周波数インバータによって起動される共鳴リニアコンプレッサ（１００）を制御するために、
    ａ）共鳴リニアコンプレッサ（１００）の各動作サイクル（Ｔ_R）において、離散化周波数（Ｆ_d）で、電気モータの測定電流（ｉ_m）を測定し、
    ｂ）電気モータの測定電流（ｉ_m）から共鳴リニアコンプレッサ（１００）の動作サイクル（Ｔ_R）を計算し、そして、計算された動作サイクル（Ｔ_R）に基づいて、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の共鳴周波数（Ｆ_R）を計算し、
    ｃ）共鳴リニアコンプレッサ（１００）の各動作サイクル（Ｔ_R）で、かつ、離散化周波数（Ｆ_d）で、モータの計算電流（ｉ_e（ｔ））、ピストン変位（ｄ_e（ｔ））及びピストン速度（Ｖ_e（ｔ））を計算し、
    ｄ）共鳴リニアコンプレッサ（１００）の各動作サイクル（Ｔ_R）で、且つ、離散化周波数（Ｆ_d）で、モータの測定電流（ｉ_m）と計算電流（ｉ_e（ｔ））間の相違によって計算される観測器の電流誤差（ｉ_eｏ）を計算し、
    ｅ）ステップｃ）で計算されたピストン変位（ｄ_e（ｔ））に基づいて、共鳴リニアコンプレッサ（１００）のピストン（１）の最大変位（Ｄ_MAX）を計算し、
    ｆ）測定電流（ｉｍ）と電気モータのインバータによって印加された動作電圧（ｕ_c）から、１動作サイクル（Ｔ_R）における電気モータへの実際の入力電力（Ｐ_e）を計算し、
    ｇ）測定電流（ｉ_m）から、１動作サイクル（Ｔ_R）においてモータの電気抵抗（Ｒ）で消費された電力（Ｐ_R）を計算し、
    ｈ）１動作サイクル（Ｔ_R）で生成された合計減衰力（Ｆ_AMT）を、合計減衰係数（Ｋ_AMT）とステップｃ）で計算されたピストン速度（Ｖ_e（ｔ））から計算し、
    ｉ）先行するステップで計算された合計減衰力（Ｆ_AMT）と、ステップｃ）で計算されたピストン速度（Ｖ_e（ｔ））から、合計減衰（Ｐ_AMT）によって消費された電力を計算し、
    ｊ）ステップｆ）において計算された電気モータにおける実際の入力電力（Ｐ_e）の関数として、および、ステップｂ）で計算された動作サイクル（Ｔ_R）の関数として、等価連続力（Ｆ_Cont）を計算し、
    ｋ）最大ピストン変位（Ｄ_MAX）およびピストン速度（Ｖ_e（ｔ））から、および測定電流（ｉ_m）から、リニアコンプレッサ（１００）の電気モータに印加される動作電圧値（ｕ_c）を計算し、さらに、
    ｌ）ステップｋ）で計算された動作電圧値（ｕ_c）を共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気モータに印加する、各ステップを備える、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
26. 請求項２５に記載の方法において、ステップｂ）で計算された共鳴周波数（Ｒ_F）から、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の合計スプリング係数（Ｋ_MLT）を計算するためのステップを含むことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
27. 請求項２５に記載の方法において、合計スプリング係数（Ｋ_MLT）は、式
    

    

    によって計算され、ここで
    ＦＲ＝共鳴周波数
    であることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
28. 請求項２５に記載の方法において、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の合計減衰係数（Ｋ_AMT）を、実際の入力電力（Ｐ_e）と消費電力（Ｐ_R）と合計減衰（Ｐ_AMT）によって消費された電力とから計算するステップをさらに含むことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
29. 請求項２５に記載の方法において、
    ｍ）計算された入力電力（Ｐ_e）が、合計減衰（Ｐ_AMT）によって消費された電力と消費電力（Ｐ_R）の合計よりも大きい場合、合計減衰係数（Ｋ_AMT)の値を次の動作サイクル（Ｔ_R）に増加させ、
    ｎ）計算された入力電力（Ｐ_e）が、合計減衰（Ｐ_AMT）によって消費された電力と消費電力（Ｐ_R）の合計よりも小さい場合、合計減衰係数（Ｋ_AMT)の値を次の動作サイクル（Ｔ_R）に減少させる、各ステップをさらに含むことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
30. 請求項２５に記載の方法において、前記合計減衰係数（Ｋ_AMT）は、式、
    

    

    を通して計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
31. 請求項２５乃至３０のいずれか１項に記載の方法において、第１の係数行列（Ａ）、第２の係数行列（Ｂ）、第３の係数行列（Ｆ）および利得ベクトル（Ｋ）は、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の１動作サイクル（Ｔ_R）において、合計スプリング係数（Ｋ_MLT）および合計減衰係数（Ｋ_AMT）から調整されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
32. 請求項２５に記載の方法において、前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気数学モデルは、電源に直列な電気回路ＲＬに基づいて定義され、且つ、式
    

    

    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
33. 請求項２５に記載の方法において、リニアコンプレッサ（１００）の機械数学モデルは式
    

    

    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
34. 請求項２５に記載の方法において、式、
    

    

    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
35. 請求項２５に記載の方法において、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気機械的数学モデルには、利得ベクトル（Ｋ）が乗算された観測器の電流誤差（ｉ_eo）が再度供給され、前記観測器の電流誤差（ｉ_eo）は測定電流（ｉ_m）とモータの計算電流（ｉ_e（ｔ））との間の差によって計算され、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の前記電気機械的数学モデルは、以下の式、
    

    

    によって示されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
36. 請求項３３乃至３５の何れか１項に記載の方法において、シリンダ内のガス圧力Ｆ_G（ｄ（ｔ））は、式
    

    

    によって計算され、ここで、
    Ｋ_MLEq＝第２スプリング定数
    Ｋ_AMEq＝第２減衰定数
    Ｆ_Cont＝等価連続力、
    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
37. 請求項２７に記載の方法において、合計減衰係数（Ｋ_MLT）は、スプリング定数と第２スプリング定数の和として定義され、式
    

    

    によって計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
38. 請求項３３または３７に記載の方法において、スプリング力は、式
    

    

    に従って計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
39. 請求項２５に記載の方法において、合計減衰係数（Ｋ_AMT）は、減衰定数と第２の減衰定数の和として定義され、式
    

    

    に従って計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
40. 請求項３３または３９に記載の方法において、合計減衰力は式
    

    

    に従って計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
41. 請求項３３、３７、３８および３９の何れか１項に記載の方法において、前記システムの動的行列（Ａ）は、式
    

    

    に従って計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
42. 請求項２５または２９に記載の方法において、
    ｏ）ステップｅ）で計算されたピストンの最大変位（Ｄ_MAX）をプログラムされた基準変位（Ｄ_REF）と比較することによって、第１基準電流（Ｉ１_ref）を調整し、
    ｐ）ステップｃ）で計算されたピストン速度（Ｖ_e（ｔ））を、第１の調整された基準電流（Ｉ１_ref）に掛け合わせることによって、第２の基準電流（ｉ２_ref）を調整し、
    ｑ）第２の基準電流（ｉ２_ref）と測定電流（ｉ_m）間の相違によって、制御電流誤差（ｉ_ce）を調整し、
    ｒ）先行するステップにおいて計算された制御電流誤差（ｉ_ce）から電気モータの周波数インバータに印加される動作電圧（ｕ_c）を調整する、各ステップをさらに含むことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
43. 請求項４２に記載の方法において、第１の基準電流（Ｉ１_ref）は、第１の比例および積分状態制御器（Ｐ_I1）または微分比例積分状態制御器の出力において生成されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
44. 請求項４２に記載の方法において、電気モータのインバータに印加される動作電圧（ｕ_c）は、第２の比例および積分状態制御器（ＰＩ２）または微分比例積分状態制御器の出力において生成されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
45. 周波数インバータによって電気的に起動される少なくとも１個の電気モータを含む、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法において、
    ｉ）マイクロプロセッサベースの電子回路と、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の動作サイクル（Ｔ_R）から、離散化周波数で、電気モータの測定電流（ｉ_m）を測定し、
    ｉｉ）測定電流（ｉ_m）と電気モータのインバータに印加された動作電圧（ｕ_c）とに基づいて、前記モータの電気パラメータの少なくとも１セットと、リニアコンプレッサ（１００）の機械パラメータの少なくとも１セットとを計算し、
    ｉｉｉ）ステップｉ）およびｉｉ）において測定され計算された値に基づいて、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の最大変位（Ｄ_MAX）とピストン速度（Ｖ_e（ｔ））を計算し、
    ｉｖ）ステップｉｉｉ）で得られた最大変位（Ｄ_MAX）とピストン速度（Ｖ_e（ｔ））から、リニアコンプレッサ（１００）の電気モータのインバータに印加されるべき動作電圧（ｕ_c）の新しい値を調整し、さらに、
    ｖ）共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気モータのインバータに、ステップｉｖ）で調整された動作電圧（ｕ_c）を印加する、各ステップを含むことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
46. 請求項４５に記載の方法において、動作電圧（ｕ_c）の値は共鳴リニアコンプレッサ（１００）の１動作サイクル（Ｔ_R）において計算され、前記動作サイクル（Ｔ_R）は共鳴周波数（Ｒ_F）において前記共鳴リニアコンプレッサ（１００）の動作を定義することを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
47. 請求項４５に記載の方法において、電気パラメータのセットは共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気数学モデルから計算されること特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
48. 請求項４５に記載の方法において、機械パラメータのセットは共鳴リニアコンプレッサ（１００）の機械数学モデルから計算されること特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
49. 請求項４５に記載の方法において、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の数学的電気機械モデルは電気および機械パラメータセットに基づいて定義されること特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
50. 請求項４５に記載の方法において、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の数学的電気モデルは、電源に直列な電気回路ＲＬに基づいて定義され、式
    

    

    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
51. 請求項４５に記載の方法において、リニアコンプレッサ（１００）の前記機械数学モデルは、質量／スプリング機械システムに基づいて定義され、当該システムは、式
    

    

    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
52. 請求項４９に記載の方法において、リニアコンプレッサ（１００）の電気機械的数学モデルは、電気機械システムに基づいて定義され、当該システムは、行列式
    

    

    をそれぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
53. 請求項４９に記載の方法において、リニアコンプレッサ（１００）の電気機械的数学モデルには、利得ベクトル（Ｋ）を乗算した観測器の電流誤差（ｉ_eo）が再び供給され、当該観測器の電流誤差（ｉ_eo）は測定電流（ｉｍ）と計算モータ電流（ｉｅ（ｔ））との間の差によって計算され、共鳴リニアコンプレッサ（１００）の電気機械的数学モデルは、式
    

    

    を、それぞれ示すことを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
54. 請求項５１乃至５３の何れか１項に記載の方法において、前記シリンダ内のガス−圧力Ｆ_G（ｄ（ｔ））は、式
    

    

    によって計算されることを特徴とする、共鳴リニアコンプレッサのピストンの制御方法。
55. 請求項２５乃至５３の何れか１項または請求項４５乃至５４の何れか１項に記載の方法において定義されるピストンの制御方法を含む、共鳴リニアコンプレッサ（１００）。

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