KR20080002999A

KR20080002999A - 반대칭 최적제어를 이용한 유량 제어기를 포함하는 가스전달방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20080002999A
Application number: KR1020077027151A
Authority: KR
Inventors: 준후아 딩; 존 에이 스미스; 카베 에이치 자카르
Original assignee: 엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-01-04
Also published as: TW200707148A; JP5937139B2; KR101111401B1; DE112006000836T5; GB2438997B; WO2006115926A2; CN101164029A; GB2438997A; CN101164029B; US20060237063A1; GB2438997B8; US7621290B2; GB0717778D0; DE112006000836B4; JP2014206985A; TWI430065B; JP2008538656A; WO2006115926A3

Abstract

본 발명에 따른 반대칭 최적 제어 알고리즘은 단일 질량유량을 적어도 두 흐름 라인(122a, 122b)으로 분할하기 위한 유량 제어기(106)를 포함하는 가스 전달시스템에 대하여 제안된다. 각 흐름 라인은 유량 계량기(124) 및 밸브(126)를 포함한다. 유량 제어기의 두 밸브는 단일 입력 신호 출력 SISO 제어기, 인버터 및 두 개의 선형 포화기를 포함하는 최적의 반대칭 제어기에 의하여 비율 피드백 루프를 통해 제어된다. 상기 SISO 제어기의 출력은 두 밸브로 전달되기 전에 분할되고 변경된다. 상기 두 밸브 제어명령은 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치에 대하여 살질적으로 반대칭한다. 두 포화 한계의 하나로서 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치를 갖는 각각의 선형 포화기를 통해 두 밸브 명령이 통과하는 사실로 인하여, 그 네트 효과는 하나의 밸브가 어떠한 작동 시에서 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치로 유지되고, 다른 하나는 유량을 유지하도록 능동적으로 제어된다는 것이다.

Description

반대칭 최적제어를 이용한 유량 제어기를 포함하는 가스 전달방법 및 시스템{GAS DELIVERY METHOD AND SYSTEM INCLUDING A FLOW RATIO CONTROLLER USING ANTISYMMETRIC OPTIMAL CONTROL}

본 발명은 일반적으로 반도체 공정장비에 관한 것으로, 특히 무오염(contaminant-free)이며 정확히 계량된 공정가스의 양을 적어도 두 공정도구 및/또는 챔버에 전달하기 위한 유량 제어기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 단일의 가스박스로부터 적어도 두 공정도구 및/또는 진공챔버로의 흐름을 분할하는 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조에 있어서는 동기화를 신중하게 할 필요가 있으며 정확하게 측정된 많은 가스를 공정도구 및/또는 챔버로 전달할 필요가 있다. 예를 들어, 반도체 장치에 있어서, 제조공정에 다양한 방법이 이용되고, 또한 세정, 연마, 산화, 마스킹(masking), 에칭, 도핑, 및 금속화(metalization)와 같은 여러 개별적인 공정단계가 필요할 수 있다. 이와 같이 이용되는 단계, 이에 관련된 이들의 순서, 및 재료(물질) 모두는 구체적인 장치를 구성하는데 기여한다.

따라서, 웨이퍼 제조시설은 화학적 증기 증착, 플라즈마 증착, 플라즈마 에칭, 스퍼터링(sputtering), 및 다른 유사한 가스 제조공정이 실행되는 분야를 포함하도록 통상적으로 구성된다. 화학적 증기 증착 반응기, 진공 스퍼터링 기기. 플라즈마 에칭기, 또는 플라즈마가 강화된 화학적 증기 증착 챔버 등인 공정도구에는 다양한 공정가스가 공급될 필요가 있다. 무오염이며 정확하게 계량된 양으로 순수가스(pure gas)가 상기 도구에 공급될 필요가 있다.

전형적인 웨이퍼 제조시설에서, 상기 가스는 배관 또는 도관을 통해 가스 전달시스템에 연결된 탱크에 저장된다. 상기 가스 전달시스템은 무오염이며 정확히 계량된 양의 순수한 비활성이거나 또는 반응 가스를 제조시설의 탱크로부터 공정도구 및/또는 챔버로 전달하기 위한 가스박스를 포함한다. 전형적인 상기 가스박스는 차례로 밸브를 포함할 수 있는 가스 계량 유닛(gas metering unit)을 각각 구비한 복수의 가스 흐름 라인, 압력 레귤레이터와 압력 변환기, 질량유량 제어기, 및 필터/정화기를 포함한다. 각 가스 라인은 분리된 가스의 원천(source)에 연결하기 위한 입구를 구비하나, 모든 가스의 경로는 공정도구에 연결하기 위한 단일의 출구에 집중된다.

다수의 공정도구 및/또는 챔버 중에서 합성된 공정가스를 분할하거나 분리(split)시킬 필요가 있다. 이러한 경우, 상기 공정박스의 단일 출구는 보조 흐름 라인을 통해 다수의 공정도구 및/또는 챔버에 연결된다. 적용에 있어서, 예를 들어 상류의 압력은 안전성이나 다른 이유로 인하여 낮게 유지(예를 들어, 15 PSIA)될 필요가 있고, 분리 흐름 시스템의 예로는 미국특허 제4369031호; 제5453124호; 제6333272호; 제6418954호와 제6766260호; 및 미국 특허공개 제2002/0038669호에 제안되어 있다. 미국특허 제6766260호의 유량 제어기는 각 제2흐름 라인이 별개의 유량 계량기와 제어밸브를 갖고 제어되기 때문에 특히 흥미롭다.

미국특허 제 6766260호에 나타낸 타입의 유량 제어기는 초기 설정시의 바람직한 분리비(split ratio)로 빠르게 안정시킬 것이지만 유량이 안정되는데에는 시간이 소요될 것이고, 이러한 방법은 어떤 적용에 있어서 만족스럽지 못할 수 있다. 또한, 상기 유량 제어기 전체에 걸쳐서 압력강하가 높아지게 되어, 상기 유량기는 보조 흐름 경로 중 하나를 차단하는 하류를 처리하는데 있어 불충분한 제어성능을 제공한다. 또한, 상기 시스템은 보조 흐름 라인에서 밸브의 고정된 밸브 위치를 초기에 결정하기가 어렵기 때문에 설정하기가 어려울 수 있다. 두개의 보조 흐름 라인을 이용한 실시예에서는 유량비를 제어하기 위하여 제어밸브 같은 낮은 유량밸브 및 고정밸브 같은 높은 유량밸브를 부여하는 것이 필수적이다.

도1은 본 발명에 따라 구성된 유량 제어기를 포함하는 가스 전달시스템의 바람직한 실시예에 따른 일반적인 블럭도이다.

도2는 전형적인 상시 개방밸브에 대해 다른 상류압력에서의 유량 대 밸브 제어신호의 관계를 나타낸 그래프이다.

도3은 주어진 유량비(α)에 대한 두개의 밸브 제어명령의 다수의 솔루션을 나타낸 각 밸브에 적용되는 제어신호의 기능으로서, 도1의 실시예에 따른 두개의 제어밸브에 대한 유량의 관계를 나타낸 그래프이다.

도4는 도1의 실시예에 따른 유량 제어기에 대해 최대 허용 밸브 컨더턴스를 갖는 최적의 솔루션을 나타낸 각 밸브에 적용되는 제어신호의 기능으로서, 도1의 실시예에 따른 두개의 제어밸브에 대한 유량의 관계를 나타낸 그래프이다.

도5는 고정 밸브 위치에 높은 유량밸브가 있으며 낮은 유량밸브가 유량비를 유지하도록 활발히 제어되는 유량 제어기의 두 보조 흐름 라인을 통해 유량의 비율을 제어하기 위한 종래기술의 제어 알고리즘의 기능 블럭도이다.

도6은 양쪽의 밸브가 제어되며 두개의 밸브 제어명령이 최대 허용 밸브 컨덕턴스에 대하여 실질적으로 반대칭인 경우에 도1의 실시예에 따른 두 보조 흐름 라인을 통해 유량의 비율을 제어하기 위한 바람직한 반대칭의 최적 제어 알고리즘을 나타낸 기능 블럭도이다.

도7은 최적 밸브전류(I_o)에 대하여 실질적인 반대칭의 방법으로 두개의 상시 개방밸브가 어떻게 작동하는지를 나타낸 그래프이다.

따라서, 본 발명은 일반적으로 반도체 공정장비에 관한 것으로, 특히 무오염(contaminant-free)이며 정확히 계량된 공정가스의 양을 적어도 두 공정도구 및/또는 챔버에 전달하기 위한 유량 제어기에 관한 것으로, 특히 단일의 가스박스로부터 적어도 두 공정도구 및/또는 진공챔버로의 흐름을 분할하는 방법 및 이를 위한 시스템을 제공한다.

본 발명은 단일 질량유량을 둘 이상의 보조 흐름으로 분할하기 위한 시스템으로서, (A) 상기 단일 질량유량을 수용하도록 채용되는 입구; (B) 상기 입구에 연결되며, 상기 대응하는 하나의 보조 흐름을 운반하도록 연결되며, (1) 유량 계량기 및 (2) 밸브를 포함하는 적어도 두 개의 보조 흐름 라인; 및 (C) 상기 보조 흐름의 비율을 제어하기 위하여 상기 유량 계량기와 상기 밸브에 연결되는 제어기를 포함하며, 상기 유량 계량기는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 측정하도록 연결되고, 그 흐름 라인을 통하는 측정된 유량을 나타내는 신호를 제공하며, 상기 밸브는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 제어신호에 근거하여 제어하도록 연결되며, 상기 제어기는 상기 보조 흐름의 비율을 미리 선정된 값으로 유지하기 위하여 상기 보조 흐름에서의 질량유량의 반대칭 최적 제어를 제공하도록 구성되는 시스템을 제공한다.

본 발명은 유량 제어기의 제2 흐름 라인에서 두 밸브를 제어하여 상기 제2 흐름 라인을 통하는 유량을 제어하기 위한 방법으로서, 어떠한 하나의 순간 작동에서 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 부여하는 최적의 위치에서 적어도 하나의 밸브를 유지하고, 상기 유량의 미리 선정된 값을 유지하도록 다른 밸브를 능동적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도1에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 가스 전달시스템의 두개의 보조 흐름 경로 사이에서 흐름을 분할하기 위해 유량 제어기용의 새로운 제어 알고리즘을 제공한다. 무오염(contaminant-free)이며 정확히 계량된 공정 및 퍼지가스(purge gas)의 양을 반도체 공정도구 및/또는 챔버에 전달하기 위한 가스 계량시스템과 함께 이용되는 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템 및 방법은 비교적 높은 상류압력의 필요 없이 가스의 단일 유량을 미리 선정된 비율에서의 정확한 값인 공지된 두개의 보조 흐름으로 분할하는 이점을 제공한다. 가스 전달시스템(102)의 일부로서 도1의 106에 나타낸 일반적인 유량 제어기는, 예를 들어 가스 공급부(예를 들면, 가스 탱크)(104a, 104b, 104c, 및 104d)로부터 많은 공정가스 및 퍼지가스를 포함하는 다수의 가스를 혼합하거나 또는 개별적으로 선택해서 수용한다. 가스박스(112)는 가스 혼합물을 유량 제어기(106)로 공급하고, 상기 유량 제어기는 두개의 공정챔버(108, 110)에 연결된다(또한, 상기 가스는 단일의 공정챔버 및/또는 다른 공정도구의 영역 또는 여러 분사기에 이르도록 계량될 수 있다). 상기 가스박스(112)는 복수의 가스 스틱(gas stick)(114a, 114b, 114c, 및 114d)을 포함하고, 상기 가스 스틱의 각각은 대응하는 가스 공급부(104)로부터 가스의 유량을 개별적으로 제어하기 위하여 대응하는 가스 공급부(104)에 유동되게 연결되는 것이 바람직하다. 도1에는 4개의 가스 공급부(104)와 대응하는 가스 스틱(114)을 도시하였지만, 다수의 공급부와 가스 스틱은 (하나를 포함하는)소정의 개수로 할 수 있다. 각각의 가스 스틱(114)은, 예를 들어 미국특허 제6418954호에 나타낸 바와 같이 질량유량 제어기(MFC; mass flow controller), 상기 질량유량 제어기 전에 위치되는 밸브, 상기 질량유량 제어기 후에 위치되는 밸브를 포함한다. 각각의 가스 스틱(114)은 제어가능한 가스통로를 제공하여, 무오염이며 정확히 계량된 가스 또는 합성가스의 양은 유량 제어기(106)로 공급될 수 있으며 미리 선정된 유량비로 공정챔버(108, 110)로 분리(split)/분할된다. 도시하지는 않았지만, 상기 가스 스틱에는 가스를 제어나 모니터링하기 위하여 필터, 정화기, 및 압력변환기와 제어기 같은 다른 구성요소가 각각 제공될 수 있다. 상기 스틱(114)은 출구 매니폴드(116)에 함께 연결되어, 각각으로부터 스틱으로의 가스 유량이 가스박스에서 떠나기에 앞서 요구되는 경우에 혼합될 수 있다. 상기 출구 매니폴드는 유량 제어기(106)에 연결된다.

상기 유량 제어기(106)는 적어도 두개의 흐름 경로 또는 라인(122a, 122b)을 포함한다. 각 흐름 경로는 밸브(126)의 제어에 이용하기 위하여 유량 신호를 발생시키는 센서(124)를 구비한 유량 계량기를 포함하고, 이에 따라 각 흐름 경로를 통해 질량유량을 제어한다. 따라서, 상기 센서와 밸브는 출력 질량유량(Q₁, Q₂) 및 유량비(α = Q₂/Q₁)를 제어하는데 함께 이용된다. 본 명세서에 나타낸 실시예에서, 상기 제어밸브(126a, 126b)는 상시 개방밸브(normally opend vlave)이지만, 본 시스템에서는 상시 폐쇄밸브를 갖도록 설계될 수도 있다. 각 흐름 경로의 출구(130a, 130b)는 도1에 나타낸 공정챔버(108, 110)인 대응하는 공정도구 및/또는 챔버에 각각 연결된다. 상기 탱크로부터 챔버를 통해 가스를 인출하는데 이용하기 위하여, 바람직하게는 진공펌프(134)와 차례로 유체 연통되는 게이트 밸브(gate valve)(132a, 132b)의 형태에서, 상기 챔버에는 제어밸브에 연결되는 출구가 차례로 제공된다. 다른 구성요소 중에서 상기 제어기(136)는 보다 자세하게 후술될 바와 같이, 각 흐름 경로(122a, 122b)를 통해 유량비의 미리 선정된 값 또는 설정점(set point)인 입력(α_sp)을 받고, 다른 구성요소 중에서 상기 제어기는 설정점에서 흐름 라인(122a, 122b)을 통해 질량유량의 분리비(split ratio)를 제어 및 유지하도록 구성된다.

도1의 시스템은 보조 흐름 라인에 제공된 유량 및 유량비에 대하여 빠른 설정 시간을 제공하고, 주어진 유량비 설정점에 대하여 유량 제어기를 통해 최소한의 압력강하를 제공함에 따라서 분석 및 모델링된다. 일반적으로, 각 보조 흐름 라인에서의 유량은 라인에서의 유량을 제어하는 밸브에 제공된 하류압력과 전류 및 상류압력의 함수이다. 따라서, 상기 함수는 다음과 같다:

(1) Q₁ = Q₁(I₁, P_u, P_d1)

(2) Q₂ = Q₂(I₂, P_u, P_d2)

여기에서, Q₁(I₁, P_u, P_d1)과 Q₂(I₂, P_u, P_d2)는 상류압력(P_u), 하류압력(P_d1 및 P_d2), 및 밸브전류(I₁ 및 I₂)의 입력에 대한 출력 유량(Q₁ 및 Q₂)의 관계를 나타낸 두개의 비선형 함수이다. 두 라인은 동일한 상류압력(P_u)을 공유하지만, 다른 하류압력(P_d1 및 P_d2)을 각각 갖는다. 식 (1) 및 (2)는 다음에 나타낸 식과 같이 하류압력(P_d1 및 P_d2)의 영향을 무시함으로써 상류압력(P_u)에 대하여 선형화될 수 있다:

(3) Q₁ = C₁(I₁)ㆍP_u

(4) Q₂ = C₂(I₂)ㆍP_u

여기에서, C₁(I₁)은 밸브전류(I₁)의 함수인 밸브 1의 컨덕턴스이고, C₂(I₂)은 밸브전류(I₂)의 함수인 밸브 2의 컨덕턴스이다.

소정의 설정비에 따른 유량 및 상류압력 변화의 설정 시간을 모델링하기 위하여, 질량의 보존을 위한 식에서 시작할 수 있다:

(5) (V_u/P_stp)ㆍ(T_stp/T)ㆍdP_u/dt = Q_t - Q₁ - Q₂

여기에서, V_u는 상류체적이고;

P_stp는 110132.5 Pa 또는 14.7 psia인 표준압력이고;

T_stp는 273.2 K 또는 0℃인 표준온도이고;

T는 시스템에서 전달되는 가스의 온도이고;

P_u는 시스템에서 전달되는 가스의 상류압력이고;

Q_t는 총 입구 유량이고;

Q₁ 및 Q₂는 각 보조 흐름 경로를 통해서 흐르는 유량이다.

식 (3) 및 (4)를 식 (5)로 치환하면, 다음과 같은 결과를 얻는다:

(6) (V_u/P_stp)ㆍ(T_stp/T)ㆍdP_u/dt = Q_t - C₁(I₁)ㆍP_u - C₂(I₂)ㆍP_u

= Q_t - (C₁(I₁) + C₂(I₂))ㆍP_u

= Q_t - C_tㆍP_u

여기에서, C_t는 다음의 식 (7)과 같은 제어밸브(126a, 126b)의 총 컨덕턴스이다.

(7) C_t = C₁(I₁) + C₂(I₂)

그러므로, 식 (6)에서의 상류압력은 다음의 (8)과 같은 시간 상수(τ_p)를 갖는 제1차 시스템(first order system)이다.

(8)

제1차 시스템에서의 설정 시간은 시간 상수(τ_p)에 비례한다. 그러므로, 시간 상수(τ_p)를 최소화시킴으로써, 상기 상류압력(P_u)의 설정 시간은 최소화될 수 있다. 유량에 대한 설정 시간은 식 (3) 및 (4)에 나타낸 바와 같이 상류압력에 대한 설정 시간과 같고, 상기 시스템은 τ_p이 작은 경우에 유량에 대한 빠른 설정 시간을 가질 수 있다.

또한, 정상상태에서의 상류압력(P_u)은 식 (6)의 좌변이 0(zero)가 되게 설정함으로써 얻어질 수 있고, 다음과 같이 재배열된다.

(9)

상기 유량 제어기(106)를 통해 최소의 압력강하를 갖도록 하기 위해서, 상류압력(P_u)을 최소화시키는 것이 바람직하다. 식 (9)로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 상류압력은 총 밸브 컨덕턴스(C_t)를 최대화함으로써 최소화될 수 있다.

식 (8)로부터 알 수 있는 바와 같이, V_u를 최소화하거나 C_t를 최대화함으로써 또는 두가지 모두에 의해 유량에 대한 설정 시간을 최소화하기 위해서 τ_p를 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 설계 기준으로서 가능한 상류체적을 감소시키는 것이 바람직하다. 상기 유량 제어기와 가스박스 사이에서 상류체적을 감소시키기 위하여 상기 가스박스(112)에 가깝게 유량 제어기를 설치하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 상류체적을 제어하는 것이 불가능하지 않고 제어밸브의 컨덕턴스(C_t)를 제어하는 것이 용이하다고 하더라도, 이는 어려울 수 있다. 밸브의 컨덕턴스를 증가시키기 위해서, 제어시스템이 밸브가 최대로 개방되게 가압하는 경우에 밸브가 최대 컨덕컨스가 되도록 큰 오리피스를 갖는 밸브를 설계하는 것이 바람직하다. 밸브의 개방이 커질 수록 컨덕턴스가 커지게 되로, 시간 상수(τ_p)는 작게된다.

전술한 바와 같이, 총 밸브 컨덕턴스(C_t)를 최대로 하면 상류압력과 두 유량에 대한 설정 시간이 빠르게 되고, 상기 유량 제어기(106)를 통해 작은 압력강하가 발생한다. 그러므로, 제어 알고리즘이 임의의 시간에서 주어진 유량비에 대해 최대의 밸브 컨덕턴스를 얻을 수 있다면, 유량 제어기는 유량비와 유량에 대한 빠른 설정 시간 및 유량 제어기를 통해 최소의 압력강하의 점에서 보면 최적의 제어성능을 달성할 수 있다.

도2는 상류 및 하류압력이 일정한 경우 두 보조 흐름 라인에서 위치되는 전형적인 상시 개방밸브에 대해 유량 대 밸브 제어신호의 관계를 나타낸 그래프이다. 4세트의 곡선은 하류압력이 0 Torr에 가까운 경우에 50 Torr, 100 Torr, 150 Torr, 및 200 Torr의 4개의 상류압력을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 상시 개방밸브에서, 밸브전류가 증가함에 따라 밸브 컨덕턴스는 감소한다.

유량비의 정의, 즉 α = Q₂/Q₁, 및 식 (1)과 (2)로부터, 주어진 유량비에 대한 다음의 식을 얻을 수 있다.

(10) Q₂ = Q₂(I₂, P_u, P_d2)/α = Q₁(I₁, P_u, P_d1)

상기 식 (10)의 좌변 및 우변은 주어진 유량비(α)에 대해 도3에 두 곡선으로 나타낸다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 이러한 두 곡선과 임의의 수평선의 교차점은 식 (10)을 만족하는 밸브전류(I₁, I₂)의 한 세트의 솔루션(solution)을 나타낸다. 다시 말해서, 주어진 유량비(α)에 대한 I₁, I₂의 다수의 솔루션이다.

도3은 주어진 유량비(α)에 대한 I₁, I₂의 두 세트의 솔루션을 나타낸다. 상시 개방밸브에서, 밸브전류가 높아지면 밸브 컨덕턴스는 낮아진다(또는 밸브의 개방은 적어진다). 그러므로, I₁, I₂의 작은 값의 세트는 전술한 바와 같이 유량비, 유량, 및 상류압력에 대한 빠른 설정 시간 및 제어기를 통해 작은 압력강하를 갖는 다른 세트의 솔루션보다 높은 밸브 컨덕턴스를 부여한다.

도4는 I₂=0(또는 유량비(α)와 밸브 곡선에 따른 I₁=0) 또는 하나의 밸브가 완전히 개방된 경우에 하나 및 한 세트의 최적의 솔루션만이 존재하는 것을 나타낸다. 이 점에서 총 밸브 컨덕턴스(C_t)는 최대에 있다. 그러므로, 상기 유량 제어기 전체에 걸친 압력강하는 최소이고, 상기 장치는 유량비, 유량, 및 상류압력에 대하여 빠른 반응 및 설정 시간을 제공할 수 있다. 또한, 상시 개방밸브에서, 도2에 나타낸 바와 같이 밸브전류가 작은 경우에 유량 대 밸브전류의 기울기는 작다. 상기 기울기가 작을수록 주어진 고정 밸브전류 변화에 대한 유량의 변화는 작아진다. 상기 밸브전류가 임의의 노이즈를 갖고 있다면, 도4에서의 작은 기울기 영역은 유량에 적은 충격을 가할 것이고, 이에 따라 상기 유량비는 더 안정된다. 다시 말해서, 상기 시스템은 밸브전류 노이즈에 대한 반응이 적고(덜 민감하고), 이에 따라 작동 영역에서 보다 견고하게 된다(효과적이다).

도5에 나타낸 제어 알고리즘과 같이 하나의 밸브를 제어하는데 고정 전류를 이용하는 것은 최대 밸브 컨덕턴스를 갖는 최적의 솔루션과는 먼 솔루션을 생성할 수 있다. 이러한 제어시스템에서, 제어기는 제어시스템(142)의 총 합류부(summing junction)(140)의 입력(부)에서 설정점(α_sp)의 비율을 받도록 구성된다. 총 합류부는 제어전류(I₁)를 낮은 유량 제어밸브(146)에 차례로 제공하는 PI 제어기(144)의 입력(부)에 연결된 출력(부)를 갖는다. 상기 밸브(146)를 통한 흐름은 흐름 라인을 통해 유량(Q₁)을 나타내는 신호를 차례로 제공하는 유량 센서(148)에 의해 감지된다. 고정 전류(I₂)는 높은 유량 제어밸브(150)에 적용된다. 상기 밸브(150)를 통한 흐름은 흐름 라인을 통해 유량(Q₂)을 나타내는 신호를 차례로 제공하는 유량 센서(152)에 의해 감지된다. 두 신호의 비(Q₂/Q₁)는 유량비(α_m)로 측정된다. 상기 유량비(α_m)는 피드백 루프에서 총 합류부(140)에 제공되고, 입력의 설정점(α_sp)에 공제된다. 이러한 설계상의 문제점은 총 밸브 컨덕턴스가 주어진 유량비(α)에 대하여 최대에 있지 않다는 것이다. 고정밸브는 항상 높은 흐름 라인에서 선택되고, 두 밸브의 부적당함, 밸브의 히스테리시스, 및 다른 흐름 라인의 하류 차단을 방지하기 위하여 매우 보수적인 위치, 예를 들어 반정도의 개방 위치에 항상 설정된다. 그러므로, 총 밸브 컨덕턴스는 도4에 나타낸 최적 솔루션에 비해 매우 낮다. 전술한 바와 같이, 도5에서는 낮은 총 밸브 컨덕턴스, 유량에 대한 느린 설정 시간, 및 유량 제어기에 걸친 높은 압력강하가 존재한다. 고정밸브 흐름 라인에서의 매우 보수적인 고정 위치에서는 상기 유량 제어기가 다른 흐름 라인 상에서 문제가 되는 매우 심각한 하류 차단을 처리할 수 없다. 예를 들어, 다른 흐름 라인에서의 제어밸브는 심각한 하류 차단으로 인하여 완전한 개방 위치로 구동될 수 있다. 그러나, 고정 밸브는 유량비를 유지하기 위하여 조정하는 것을 제공하지 않는다. 그러므로, 실제의 유량비는 설정점에서 멀어진다(벗어나다).

본 발명의 일 관점에 따르면, 상기 양 밸브가 소정 타입의 단일 입력 단일 출력(SISO) 제어기, 예를 들어 PID 제어기에 의해 비율 피드백 루프를 통해 제어되도록 구성된다. 상기 SISO 제어기의 출력은 두 밸브의 각각을 제어하기 위하여 분리 및 변형된다. 상기 두 밸브의 제어명령은 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치에 대하여 실질적으로 반대칭이고, 즉 동일한 출력이 먼저 전환되고 바이아스(bias) 전류가 더해지는 동안에 제어명령의 관계는 SISO 제어기의 출력이 하나의 밸브를 제어하는데 이용되고, 그리고 나서 다른 밸브를 제어하는데 이용되는 것에 의해 발생한다. 두 밸브의제어명령은 두 포화 제한의 하나로서 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치를 갖는 선형의 포화기로 각각 전해진다. 다른 것이 유량비를 유지하기 위하여 활동적(능동적)으로 제어되는 동안, 네트 효과(net effect)는 임의의 순간에 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치에서 하나의 밸브가 유지되는 것이다. 이러한 반대칭 최적 제어 시스템의 바람직한 실시예는 도6에 나타나 있다.

도6에 나타낸 바와 같이, 바람직한 반대칭 최적 피드백 제어시스템(160)은 다른 구성요소 중에서, 고정전류와 함께 하나의 밸브를 제어함으로써 부과되는 구속(constraint)을 제거하기 위하여 양 밸브(126a, 126b)를 제어하는데 이용된다. 상기 시스템이 다른 형태로 구현되는 경우에도 상기 피드백 제어시스템은 도1의 제어기(136)에서 소프트웨어의 실행에 의해 바람직하게 달성된다. 상기 피드백 제어시스템(160)은 유량비(α_sp)에 대한 설정점을 나타내는 신호를 받기 위한 총 합류부(162)로의 입력 및 측정된 유량비(α_m)를 나타내는 신호를 받기 위한 다른 입력을 포함한다. 상기 총 합류부(162)에서는 유량비(α_sp)와 유량비(α_m) 사이의 에러 신호를 계산해서, 상기 에러 신호를, 예를 들어 PID 제어기일 수 있는 SISO 제어기(164)로 이송한다. 상기 제어기의 출력인 I_c는 제어전류(I₁)를 밸브(126a)에 제공하기 위하여 차례로 연결되는 선형 포화기(LSAT; linear saturator)(166)의 입력에 연결된다. 상기 밸브(126a)를 통한 흐름은 상기 흐름에 직접 영향을 줄 것이고, 이에 따라 대응하는 유량 센서(124a)의 출력에 영향을 준다. 상기 센서의 출력은 유량(Q₁)을 나타낸다. 상기 제어기의 출력인 I_c도 총 합류부(170)에 입력을 차례로 가하는 인버터(168)에 적용된다. 상기 총 합류부(170)는 인버터(168)의 출력에 부가되는 고정된 바이아스 전류 입력인 2I_o를 또한 받는다. 이때, 총 신호는 출력전류(I₂)를 차례로 제공하는 선형 포화기(LSAT)(172)의 입력에 적용된다. 상기 제어전류(I₂)는 센서(124b)를 통해 흐름에 차례로 영향을 주는 밸브(126b)를 제어한다. 상기 센서는 보조(제2) 흐름 라인을 통한 흐름을 나타내는 출력(Q₂)을 제공한다. 상기 비율(Q₂/Q₁)은 측정된 비(Q_m)를 나타낸다. 상기 측정된 비율(Q_m)은 제어 피드백 배열로서 총 합류부(162)에서의 설정점으로부터 공제된다.

선형 포화기는 다음과 같이 각각 정의된다:

(11)

여기에서, a는 낮은 포화 제한이고, b는 높은 포화 제한이다.

최대 허용 밸브 컨덕턴스를 제공하는 최적의 밸브전류로서 I_o를 정의한다. 일반적으로, 상시 개방밸브에서,

(12) I_o = I_min

이고, 상시 폐쇄밸브에서,

(13) I_o = I_max

여기에서, I_min은 최소 허용 밸브전류이고, I_max는 최대 허용 밸브전류이다.

반대칭 최적 제어 알고리즘은 다음과 같은 두 밸브의 제어명령, 즉 I₁ 및 I₂를 결정한다:

상시 개방밸브에서,

(14)

(15)

여기에서, I_m은 상시 개방밸브에서의 최대 허용 밸브전류이고;

상시 폐쇄밸브에서,

(16)

(17)

여기에서, I_m은 상시 폐쇄밸브에서의 최소 허용 밸브전류이다.

따라서, 두 선형 포화기에 대한 입력, 즉 (I_o + (I_c - I_o) 및 (I_o - (I_c - I_o))는 최적의 밸브전류인 I_o에 대하여 반대칭이다. 그러므로, 선형 포화기 후의 출력밸브의 제어명령은 최적의 밸브전류인 I_o에 대하여 반대칭이다.

두 선형 포화기는 반대칭 최적 제어 알고리즘에서 중요한 역할을 한다. 일반적으로, 상기 밸브전류 중 하나(I₁ 또는 I₂)는 상시 개방전류용의 [I_o, I_m] 또는 상시 폐쇄밸브용의 [I_m, I_o]로서 허용 제한 전류 내의 실행가능한 밸브전류일 것이다. 최적 밸브전류인 I_o에 대한 반대칭에 의하여, 다른 밸브전류(I₂ 또는 I₁)는 [I_o, I_m] 또는 [I_m, I_o]에 의해 보이는 허용 제한 전류의 외부일 것이고, 이것은 I_o에 대한 외부이다. 선형 포화기로 인하여, 이 경우 포화 제한의 외부에 있는 임의의 밸브전류인 I_o는 포화 제한의 값을 갖도록 강요된다. 그러므로, 상기 밸브전류 중 하나는 최재 허용 밸브전류를 부여하는 최적 밸브전류인 I_o로 항상 유지될 것이다. 다시 말해서, 상기 반대칭 최적 제어 알고리즘은 임의의 시간에서 I₁ = I_o 또는 I₂ = I0로 확보한다. 다음은 상시 개방밸브에 대한 증명을 제공하지만, 동일한 원리는 상시 폐쇄밸브에도 적용될 수 있다.

상시 개방밸브에서, 두개의 밸브 제어전류, 즉 I₁ 및 I₂는 식 (14) 및 (15)로 나타내었다. 이러한 두 밸브 제어전류용으로 두 경우가 있고, 즉

경우 1. I₁ ≥ I_o 이면,

(18) I₁ = I_c ≥ 또는 (I_c - I_o) ≥ 0이다.

상기 선형 포화기(172)에 적용된 전류는

(19) 식 (18)에 따른 I₂' = I_o - (I_c - I_o) ≤ I_o이다.

그래서, 상기 밸브 제어전류는 선형 포화기(172)에 다음의 식과 같이 전해진다:

(20) I₂ = LSAT_[ _Io _, _Im _](I₂') = I_o이다.

경우 2. I₂ ≥ I_o 이면,

(21) I₂ = I_o - (I_c - I_o) ≥ I_o이다.

상기 식을 재배열하면, 다음을 얻을 수 있다:

(22) I_c ≤ I_o이다.

식 (14)에 따르면,

(23) 식 (22) 및 (11)에 따르면, I₁ = LSAT_[ _Io _, _Im _](I_c) = I_o이다.

여기에서 알 수 있는 바와 같이, 각 경우에서, 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 제공하는 최적 밸브전류의 값인 I_o를 갖는 하나의 밸브전류이다.

따라서, 두 밸브는 임의의 단일 입력, 단일 출력인 SISO 제어기, 예를 들어 PID 제어기에 의해 비율 피드백 루프를 통해 제어된다. 상기 SISO 제어기의 출력은 두 밸브에 적용되기 전에 분리 및 변형된다. 두 밸브 제어명령은 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치에 대하여 실질적으로 반대칭이다. 두 포화 한계의 하나로서 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치를 갖는 각각의 선형 포화기를 통해 두 밸브 명령이 통과하는 사실로 인하여, 그 최종 결과는 하나의 밸브가 어떠한 이동 시에서 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치로 유지되고, 다른 하나는 유량을 유지하도록 능동적으로 제어된다는 것이다. 따라서, 상기 반대칭 최적 제어 알고리즘은 어떠한 이동에서 최대 허용 전체 밸브 컨덕턴스를 부여한다. 전술한 바와 같이, 상기 최대 전체 밸브 컨덕턴스는 유량 제어기에 걸쳐 비율, 유량, 상류 압력 및 하류 압력강하에 대하여 신속한 설정 시간을 부여할 수 있다. 그러므로 이러한 반대칭 최적 제어 알고리즘은 유량 제어기의 제어 성능을 대폭 향상시킨다.

도 7은 통상적으로 개방된 두 밸브의 최적의 반대칭 제어를 나타낸 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 하나의 밸브는 항상 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 부여하는 최적의 밸브전류(I_o)에서 작동한다. 통상적으로 개방된 밸브에 대하여, 상기 밸브전류가 감소함에 따라, 상기 밸브 컨덕턴스는 증가하거나 상기 밸브는 더 개방된다. 대체로, 상기 최적의 밸브전류(I_o)는 하한 전류이거나 통상적으로 개방된 전류의 최대 허용 밸브전류이다. 상기 전류(I₁)에 의해 제어된 밸브가 그 흐름 라인에서 하류 차단으로 인하여 개방하기 시작함에 따라, 완전히 개방될 때까지 또는 시간(t_o)에서 하한 전류(I_o)에 도달할 때까지 계속되어 작동한다. 상기와 같이 작동하면, 상기 밸브전류는 계속해서 감소한다. 이 대신에, 유량을 유지하기 위하여 최적 전류(I_o)에 반대칭에 의하여 상기 전류(I₂)에 의해 제어되는 밸브는 t_o에서 I_o의 값으로부터 증가하기 시작한다.

그러므로, 상기 제어기는 다음의 사항을 제공하도록 구성된다.

(a) 보조 흐름의 비율을 유지하도록 보조 흐름 라인에서 질량유량의 반대칭 최적 제어;

(b) 적어도 하나의 밸브는 어떠한 하나의 순간 작동에서 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치를 제공하는 최적 밸브전류(I_o)에 있고(선형 포화기의 이용으로 인해). 다른 하나의 밸브는 유량의 선택된 값을 유지하도록 능동적으로 제어됨;

(c) 하나의 흐름 라인에서 유량이 감소하여 상기 보조 흐름의 비율을 벗어나는 미리 선정된 설정점에서 상기 보조 흐름의 비율을 유지하도록 상기 보조 흐름 라인에서의 질량유량을 제어하고, 상기 제어기는 상기 비율을 상기 미리 선정된 설정점으로 복귀하도록 상기 보조 흐름 라인을 통하는 상대적인 보조 흐름을 조절함. 하나의 밸브의 개방 상태가 증가하고 최적 밸브전류에 도달할 경우, 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 제공하는 최적 밸브전류로 유지된다. 초기에 최적 밸브전류에 있는 상기 다른 하나의 밸브는 미리 선정된 유량 설정점을 유지하기 위하여 폐쇄되기 시작한다. 이 경우, 상기 두 밸브는 하나의 흐름 라인에서 매우 심한 하류 차단을 처리하도록 서로에 대하여 능동적인 제어를 자동 전환할 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따라 제공되는 새롭고 향상된 가스 전달시스템이 제안되었다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경의 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 예를 들면, 상기 밸브는 대부분 상시 개방밸브로 제안되었지만, 상시 폐쇄밸브로도 가능하다. 또한, 상기 유량 제어기는 두 개의 보조 흐름 라인을 포함하는 것으로서 제안하고 있지만, 그 이상의 보조 흐름 라인을 갖는 제어기를 디자인할 수도 있다.

여기에서 제안된 바와 같은 본 발명의 가스 전달시스템 및 방법은 첨부되는 청구범위의 적어도 하나의 범위 내에 포함된다. 부수적인 구성요소들은 청구되지 않는 것을 의미하는 것은 아니며, 본 청구범위의 해석을 불필요하게 제한하지 않는다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims

단일 질량유량을 둘 이상의 보조 흐름으로 분할하기 위한 시스템으로서,

(A) 상기 단일 질량유량을 수용하도록 채용되는 입구;

(B) 상기 입구에 연결되며, 상기 대응하는 하나의 보조 흐름을 운반하도록 연결되며, (1) 유량 계량기 및 (2) 밸브를 포함하는 적어도 두 개의 보조 흐름 라인; 및

(C) 상기 보조 흐름의 비율을 제어하기 위하여 상기 유량 계량기와 상기 밸브에 연결되는 제어기

를 포함하며,

상기 유량 계량기는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 측정하도록 연결되고, 그 흐름 라인을 통하는 측정된 유량을 나타내는 신호를 제공하며,

상기 밸브는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 제어신호에 근거하여 제어하도록 연결되며,

상기 제어기는 상기 보조 흐름의 비율을 미리 선정된 값으로 유지하기 위하여 상기 보조 흐름에서의 질량유량의 반대칭 최적 제어를 제공하도록 구성되는

시스템.
제1항에 있어서,

미리 선정된 비율과 측정된 비율 간의 차이의 함수로서 제1 제어신호를 발생하도록 연결되는 SISO 제어기 및 한 쌍의 선형 포화기를 더 포함하며,

상기 선형 포화기 중에서 상기 각 보조 흐름 라인에 대한 하나의 포화기는 각각의 밸브를 제어하도록 상기 제1 제어신호에 응답하여 밸브 제어신호를 제공하도록 구성되는

시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 제어신호를 전환하여 전환된 제어신호를 제공하도록 구성되는 인버터, 상기 전환된 제어신호와 고정된 바이아스 신호를 결합하여 제2 제어신호를 제공하기 위한 총 합류부를 더 포함하며,

상기 선형 포화기 중 하나의 의해 제공되는 상기 밸브 제어신호 중 하나는 상기 제2 제어신호의 함수인

시스템.
유량 제어기의 보조 흐름 라인에서 두 밸브를 제어하여 상기 보조 흐름 라인을 통하는 유량을 제어하기 위한 방법으로서,

상기 보조 흐름의 유량을 미리 선정된 값으로 유지하기 위하여 상기 보조 흐름 라인에서의 질량유량의 반대칭 최적 제어를 이용하는 단계를 포함하는

방법.
단일 질량유량을 둘 이상의 보조 흐름으로 분할하기 위한 시스템으로서,

(A) 상기 단일 질량유량을 수용하도록 채용되는 입구;

(B) 상기 입구에 연결되며, 상기 대응하는 하나의 보조 흐름을 운반하도록 연결되며, (1) 유량 계량기 및 (2) 밸브를 포함하는 적어도 두 개의 보조 흐름 라인; 및

(C) 상기 보조 흐름의 비율을 미리 선정된 값으로 제어하기 위하여 상기 유량 계량기와 상기 밸브에 연결되는 제어기

를 포함하며,

상기 유량 계량기는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 측정하도록 연결되고, 그 흐름 라인을 통하는 측정된 유량을 나타내는 신호를 제공하며,

상기 밸브는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 제어신호에 근거하여 제어하도록 연결되며,

상기 적어도 하나의 밸브는 어떤 하나의 순간 작동에서 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치를 제공하는 최적의 밸브전류로 유지되고, 다른 밸브는 상기 유량의 미리 선정된 값을 유지하도록 능동적으로 제어되도록 상기 제어기가 구성되는

시스템.
제5항에 있어서,

미리 선정된 비율과 측정된 비율 간의 차이의 함수로서 제1 제어신호를 발생하도록 연결되는 SISO 제어기 및 한 쌍의 선형 포화기를 더 포함하며,

상기 선형 포화기 중에서 상기 각 보조 흐름 라인에 대한 하나의 포화기는 각각의 밸브를 제어하도록 상기 제1 제어신호에 응답하여 밸브 제어신호를 제공하도록 구성되는

시스템.
제6항에 있어서,

상기 제1 제어신호를 전환하여 전환된 제어신호를 제공하도록 구성되는 인버터, 상기 전환된 제어신호와 고정된 바이아스 신호를 결합하여 제2 제어신호를 제공하기 위한 총 합류부를 더 포함하며,

상기 선형 포화기 중 하나의 의해 제공되는 상기 밸브 제어신호 중 하나는 상기 제2 제어신호의 함수인

시스템.
유량 제어기의 제2 흐름 라인에서 두 밸브를 제어하여 상기 제2 흐름 라인을 통하는 유량을 제어하기 위한 방법으로서,

어떠한 하나의 순간 작동에서 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 부여하는 최적의 위치에서 적어도 하나의 밸브를 유지하고, 상기 유량의 미리 선정된 값을 유지하도록 다른 밸브를 능동적으로 제어하는 단계를 포함하는

방법.
단일 질량유량을 둘 이상의 보조 흐름으로 분할하기 위한 시스템으로서,

(A) 상기 단일 질량유량을 수용하도록 채용되는 입구;

(B) 상기 입구에 연결되며, 상기 대응하는 하나의 보조 흐름을 운반하도록 연결되며, (1) 유량 계량기 및 (2) 밸브를 포함하는 적어도 두 개의 보조 흐름 라인; 및

(C) 상기 보조 흐름의 비율을 미리 선정된 설정점으로 유지하도록 상기 비율을 제어하기 위하여 상기 유량 계량기와 상기 밸브에 결합되는 제어기

를 포함하며,

상기 유량 계량기는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 측정하도록 연결되고, 그 흐름 라인을 통하는 측정된 유량을 나타내는 신호를 제공하며,

상기 밸브는 상기 대응하는 흐름 라인을 통과하는 유량을 제어신호에 근거하여 제어하도록 연결되며,

하나의 흐름 라인에서 유량이 감소하여 상기 보조 흐름의 비율을 벗어나는 미리 선정된 설정점에서 상기 보조 흐름의 비율을 유지하도록 상기 보조 흐름 라인에서의 질량유량을 제어하도록 상기 제어기가 구성되고,

상기 제어기는 상기 비율을 상기 미리 선정된 설정점으로 복귀하도록 상기 보조 흐름 라인을 통하는 상대적인 보조 흐름을 조절하는

시스템.
제9항에 있어서,

상기 하나의 밸브가 그의 개방 상태를 증가시키고, 상기 최적의 밸브전류에 이르는 경우, 상기 밸브는 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 제공하는 상기 최적의 밸브전류를 유지하고, 초기에 상기 최적의 밸브전류에 있는 상기 다른 밸브는 상기 미리 선정된 유량 설정점을 유지하기 위하여 폐쇄하기 시작하여 상기 두 밸브는 능동적인 제어를 자동으로 서로 전환할 수 있는

시스템.
제9항에 있어서,

미리 선정된 비율과 측정된 비율 간의 차이의 함수로서 제1 제어신호를 발생하도록 연결되는 SISO 제어기 및 한 쌍의 선형 포화기를 더 포함하며,

상기 선형 포화기 중에서 상기 각 보조 흐름 라인에 대한 하나의 포화기는 각각의 밸브를 제어하도록 상기 제1 제어신호에 응답하여 밸브 제어신호를 제공하도록 구성되는

시스템.
제11항에 있어서,

상기 제1 제어신호를 전환하여 전환된 제어신호를 제공하도록 구성되는 인버터, 상기 전환된 제어신호와 고정된 바이아스 신호를 결합하여 제2 제어신호를 제공하기 위한 총 합류부를 더 포함하며,

상기 선형 포화기 중 하나의 의해 제공되는 상기 밸브 제어신호 중 하나는 상기 제2 제어신호의 함수인

시스템.
보조 흐름의 유량을 제어하기 위하여 유량 제어기의 대응하는 보조 흐름 라인에서 보조 흐름을 제어하도록 두 밸브를 제어하는 방법으로서,

하나의 흐름 라인에서 유량이 감소하여 상기 보조 흐름의 비율을 벗어나는 미리 선정된 설정점에서 상기 보조 흐름의 비율을 유지하는 단계를 포함하며,

상기 제어기는 상기 비율을 상기 미리 선정된 설정점으로 복귀하도록 상기 보조 흐름 라인을 통하는 상대적인 보조 흐름을 조절하는

방법.
제13항에 있어서,

상기 하나의 밸브가 그의 개방 상태를 증가시키고, 상기 최적의 밸브전류에 이르는 경우, 상기 밸브는 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 제공하는 상기 최적의 밸브전류를 유지하고, 초기에 상기 최적의 밸브전류에 있는 상기 다른 밸브는 상기 미리 선정된 유량 설정점을 유지하기 위하여 폐쇄하기 시작하여 상기 두 밸브는 능동적인 제어를 자동으로 서로 전환할 수 있는

방법.
한 쌍의 보조 흐름 라인;

제어 요구 신호에 응답하여 보조 흐름 라인을 통과하는 유량을 각각 제어하도록 구성되는 한 쌍의 밸브;

미리 선정된 유량에 따라 상기 각 밸브를 통과하는 유량을 제어하도록 구성되는 유량 제어기

를 포함하며,

상기 제어기는 피드백 루프, 신호출력 SISO 제어기 및 각각 밸브에 이용되는 한 쌍의 선형 포화기를 포함하고,

상기 SISO는 출력을 포함하고,

상기 밸브용 제어명령 신호는 상기 SISO 제어기와 각 선형 포화기의 출력의 함수이며,

상기 두 밸브 제어명령은 상기 밸브의 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치에 대하여 실질적으로 반대칭하는

유량 제어기를 포함하는 가스 전달시스템.
제15항에 있어서,

상기 두 밸브 제어명령은 상기 밸브의 최대 허용 밸브 컨덕턴스 위치에 대하여 실질적으로 반대칭하는

가스 전달시스템.
제16항에 있어서,

상기 선형 포화기의 네트 효과는 상기 하나의 밸브 제어의 밸브 명령이 최대 허용 밸브 컨덕턴스를 부여하는 최적의 밸브전류에서 유지되고, 다른 하나는 미리 선정된 유량 설정점을 유지하기 위하여 능동으로 제어되는 것인

가스 전달시스템.
제16항에 있어서,

상기 선형 포화기 중 하나는 두 선형 포화기의 반대칭에 대한 입력을 유지하도록 바이어스 신호와 전환된 신호를 제공받고, 상기 밸브 제어명령은 상기 최대 허용 밸브 컨덕턴스에 대해 실질적으로 반대칭하는

가스 전달시스템.