KR20160046855A - 변위펌프의 유압 매개변수들을 결정하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변위펌프에서 유압 매개변수들을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 변위펌프는 측정챔버에 경계를 짓는 가동 변위요소를 가지며, 상기 측정챔버는 밸브들을 거쳐서 흡입 및 압력 라인에 연결되고, 상기 변위요소의 진동운동을 위한 드라이브가 제공된다. 펌핑된 유체가 상기 흡입라인을 거쳐서 상기 측정챔버내로 번갈아 흡입되고 상기 변위요소의 진동운동에 의해서 상기 압력라인을 거쳐서 상기 측정챔버 밖으로 강제 배출되도록 하기 위해서, 본 발명에 따른 유압 매개변수들을 갖는 물리적인 모델이 상기 유압 시스템을 위해서 구성되고, 상기 변위요소에 의해서 발휘되어 상기 측정챔버 내에 위치한 유체에 작용하는 힘 또는 상기 측정챔버 내의 압력과 상기 변위요소의 위치가 결정되고, 적어도 하나의 유압 매개변수가 최적화 연산에 의해서 계산된다.

Description

변위펌프의 유압 매개변수들을 결정하기 위한 방법{METHOD FOR DETERMINING HYDRAULIC PARAMETERS IN A DISPLACEMENT PUMP}

본 발명은 변위펌프의 유압 매개변수를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.

변위펌프는 이동 가능한 변위요소를 갖는데, 이 요소는 밸브들을 통해서 흡입 및 압력 라인에 연결되는 측정챔버를 경계짓는 가동 변위요소를 가지며, 그 결과 펌핑된 유체는 흡입 라인을 통해 측정챔버 내로 번갈아 흡입될 수 있고 변위요소의 진동운동에 의해서 압력 라인을 통해 측정챔버 외부로 강제 배출될 수 있다. 변위펌프들은 추가적으로 변위요소의 진동운동을 위한 드라이브를 갖는다.

전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프들을 예로 들 수 있는데, 여기에서 상기 변위요소는 2개의 말단 위치들 사이에서 전방과 후방으로 운동할 수 있는 다이아프램이고, 이때 제 1 말단위치에서 측정챔버의 체적은 최소가 되고 제 2 말단위치에서 측정챔버의 체적은 최대가 된다. 후방 이동의 경우, 즉 제 2 위치로부터 제 1 위치로의 이동에서 흡입 라인으로의 연결은 차단되고, 펌핑된 유체의 압력은 측정챔버의 감소하는 부피 때문에 상승할 것이며, 그 결과 압력 라인에 대한 밸브가 개방되고 펌핑된 유체는 압력 라인으로 이동된다. 다이아프램의 진동운동을 통해, 교대로 펌핑된 유체는 흡입 라인으로부터 흡입되어 측정챔버로 들어가고, 펌핑된 유체는 측정챔버로부터 압력 라인으로 전달된다. 압력 라인으로의 주입 유체의 흐름은 측정 프로필로 일컬어진다. 이 측정 프로필은 본질적으로 변위요소의 운동 프로필에 의해 결정된다.

전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프들의 경우에 있어서, 다이아프램은 스러스트 부재에 연결되는데, 이것은 전자석 내에 적어도 부분적으로 스프링-내장 방식으로 초기인장되게 장착된다. 전자석이 자체를 통해서 유동하는 전류를 갖지 않아 그 내부에 자기 플럭스가 축적되지 않는 한, 상기 스프링-내장 압축응력은 스러스트 부재와 다이아프램이 소정위치, 예를 들면 제 2 위치, 즉 측정챔버가 최대 체적을 갖는 위치에서 유지된다. 만약 전류가 전자석에 인가되면, 자기 플럭스가 생성되어 스러스트 부재에서 제 2 위치로부터 제 1 위치로 전자석 내부에서 스러스트 부재가 대응하여 형성되고, 이는 측정챔버 내에 위치하는 펌핑된 유체가 측정챔버로부터 압력 라인으로 전달되게 한다.

전자석의 활성화 시에, 측정 부분의 필수적으로 갑작스런 스트로크가 존재하고 이에 따라 제 2 위치로부터 제 1 위치로의 측정 다이아프램의 스트로크가 존재한다.

통상적으로 그러한 전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프들은 측정될 유체 체적이 측정챔버의 체적보다 상당히 큰 경우에 사용되고, 그래서 측정속도는 전자석을 통한 전류 흐름의 주파수, 또는 타이밍에 의해서 필수적으로 결정된다. 만약 예를 들어 측정속도가 2배가 되면, 전자석을 통한 전류의 일시적인 흐름이 2배가 되고, 이것에 의해서 다이아프램의 운동사이클는 2배가 된다.

그러한 자기 측정펌프는 예를 들어 EP 1 757 809에 개시되어 있다.

그런데, 자기 측정 펌프의 사용은 오직 낮은 측정 속도가 필요할 때에만 한계치에 도달하는데, 그 결과 전체 스트로크의 갑작스런 측정은 바람직하지 않다.

명시된 EP 1 757 809에서, 그 때문에 이미 스러스트 부재 또는 거기에 연결된 다이아프램의 위치가 결정될 수 있는 위치센서를 제공하도록 제안된 바 있다. 스러스트 부재의 소정 목표위치와 스러스트 부재의 실제위치를 비교하는 것에 의해 운동의 제어가 가능하고, 그 결과 자기 측정펌프는 상당히 낮은 유체량을 이동시키기 위해 사용될 수 있으며 이에 따라 스트로크 운동은 더 이상 갑작스럽게 일어나지 않으며 제어된 방식으로 일어난다.

실제로, 적당한 제어 매개변수들을 찾는 것은 어렵다. 실제적으로, 다른 제어 매개변수들은 다른 스러스트 부재 위치상태의 각각의 경우에서 경험적으로 결정되고 저장되는데, 그 결과 펌프는 스러스트 부재의 위치에 따라서 해당하는 제어 매개변수들을 검색하고 사용할 수 있다.

그러나, 제어 매개변수들을 결정하는 일은 매우 힘들다. 또한, 이는 예를 들어 펌핑된 유체의 밀도 및 점도와 같은 측정챔버의 상황들에 크게 좌우된다. 따라서 제어는 시스템이 원하는 상황에 대략적으로 응답하는 경우에만 만족스럽게 기능한다. 특히 흡입/압력 라인 상에 압력 변동이 있을 때, 공동현상이 발생할 때, 공기가 측정챔버 내에 축적될 때 혹은 펌핑된 유체의 점도에 변화가 있을 때, 메모리에 저장된 제어 매개변수들은 적절하지 않으며 제어의 정확도는 감소하고, 그 결과 실질적인 측정 프로필은 원하는 측정 프로필과 현저히 다르다. 그러나, 예를 들어 식수의 염소 처리 같은 아주 적은 양의 지속적인 측정의 경우에 이는 적절하지 않다.

제어의 정확도는, 예를 들어, 펌핑된 유체의 밀도 및/또는 점도를 측정함으로써 그리고 제어 매개변수들을 선정할 수 있는 측정 결과를 사용함으로써 개선될 수 있다.

그러나, 이러한 측정을 위해서 적어도 하나의 추가적인 센서가 필요한데, 이것은 변위펌프의 판매가를 상승시키게 되고 추가적으로 유지 및 보수가 요구된다. 그러므로, 밀도와 점도는 제어에 있어서 고려되지 않는다.

상기 기술의 설명한 상태에서 시작하면, 본 발명의 목적은 추가적인 센서들을 구비함이 없이 펌핑된 유체의 밀도 혹은 점도 같은 유압 매개변수들이 결정될 수 있게 하는 방법을 제공하는데 있다.

이것은 본 발명에 따라서 달성되는데, 본 발명에서는 유압 매개변수들을 갖는 물리적 모델이 유압 시스템을 위해 구성되고, 측정챔버에 위치한 유체에 변위요소에 의해서 가해진 힘 혹은 측정챔버의 압력 그리고 변위요소의 위치가 결정되며, 적어도 하나의 유압 매개변수가 최적 계산에 의해서 계산된다.

유압 매개변수에 의한 것은 측정챔버을 통해 펌핑된 유체의 흐름에 영향을 주는 유압 시스템의 어떠한 매개변수(변위요소의 위치를 제외)를 의미한다.

유압 매개변수들은 예를 들면 측정챔버 내 유체의 점도 뿐만아니라 측정챔버 내 펌핑된 유체의 밀도이다. 또한, 유압 매개변수들은, 예를 들어 최소한 몇 번 측정챔버에 연결되는 호스나 파이프의 길이 및 호스와 파이프의 직경이다.

변위요소의 위치의 필요한 결정은 대개 어떤 경우에라도 존재하는 위치 센서에 의해서 이루어질 수 있다. 변위요소의 속도와 가속은 변위요소의 위치로부터 결정될 수 있다.

만약 본 발명에 따른 방법이 전자기적으로 구동되는 측정 폄프, 특히 전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프에서 사용된다면, 바람직한 실시 예에서 전자기 드라이브를 통한 전류 흐름이 측정될 수 있고, 측정챔버 내에 위치한 유체에 변위요소에 의해서 가해진 힘은 측정된 전류 그리고 측정된 변위요소의 위치로부터 결정된다. 이러한 경우에, 별도의 압력 센서는 필요하지 않다. 그러나, 당연하게 본 발명은 별도의 압력 센서와 함께 사용될 수도 있다.

측정챔버가 흡입라인과 압력 라인에 연결되도록 하는 밸브들 중 하나가 개방되거나 폐쇄될 때 유압 시스템은 항상 현저히 변하는 것은 변위펌프의 고유한 특성이다.

흡입 라인에 대한 밸브가 개방되고 압력 라인에 대한 밸브가 폐쇄되는 경우를 위한 시스템을 모델링하는 것이 가장 간단하다. 다시 말해서, 주위 압력하에서 저장 탱크에서 끝나는 신축성 호스는 대개 흡입 라인의 밸브에 장착된다.

이러한 상황은 소위 흡입 스트로크라고 불리는 기간 동안, 즉 변위요소가 제 2 위치로부터 제 1 위치로 움직이는 동안에 존재한다. 이러한 유압 시스템은 예를 들면, 층류와 난류를 고려한 비선형의 나비에-스토크스 방정식(Navier-Stokes equation)에 의해서 묘사될 수 있다. 펌핑된 유체의 밀도와 점도에 더하여, 저장 탱크의 흡입 밸브를 연결하는 호스의 직경, 호스의 길이 그리고 호스 내 유체의 높이 차는 유압 매개변수들로서 고려되어야 한다.

사용된 시스템에 따라, 더 의미 있는 가정도 이루어질 수 있다. 공지된 구배방법이나 레벤버크-마쿼트 알고리즘(Levenberg-Marquardt algorithms)에 의해서 실행될 수 있는 최적화 연산에 의해서, 물리적인 모델에 포함되고 측정헤드에서 압력변화를 잘 나타내는 유압 매개변수들, 스러스트 부재의 운동 또는 그로부터 파생된 속도와 가속을 결정할 수 있다.

최적화 연산에 의한 것은 시스템의 최적 상의 매개변수들이 발견되는 어떤 연산을 의미한다. 광학적인 매개변수들은 시스템을 가장 잘 설명하는, 즉 모델과 측정된 상황 사이의 차이가 최소인 매개변수들이다.

본 발명에 따른 결정 방법은 흡입 스트로크 거동의 간단히 반복된 분석을 통해 본질적으로 시행될 수 있다.

그러나 그것의 대안으로서, 흡입라인에 대한 밸브는 폐쇄되고 압력라인에 대한 밸브는 개방되는 상황에 대해 유압시스템의 물리적인 모델을 고려하는 것이 가능하다. 그러나, 펌프 제조업자는 초기에 측정펌프가 사용되는 환경에 대해 일반적으로 알지 못하므로 압력라인을 측정챔버에 연결하는 압력밸브에 연결된 파이프장치를 알지 못하며, 여기에서는 단지 일반화 가정만 할 수 있다. 그러므로, 압력밸브에 연결된 파이프 장치에 대해서는 알지 못하고, 흡입 스트로크 동안에 유압장치에 대해서 일반적으로 가능한 바와 같이, 물리적인 모델의 설정은 정확히 할 수 없다.

특히 바람직한 예에 있어서, 위에서 설명한 두 유압 장치들에 대한 물리적인 모델들이 사용되고 밸브 개방시점들이 측정되거나 결정되며, 각각의 올바른 물리적인 모델이 밸브 개방시간의 결정 결과에 따라서 선택된다. 필수적으로, 본 발명에 따른 방법은 흡입 스트로크와 압력 스트로크에 대해 별도로 수행된다. 두 경우에 있어서, 예를 들어 펌핑된 유체의 밀도와 점도과 같은 유압 매개변수들에 대하여 얻어진 값들은 실제로는 정확히 대응하지 않는다. 원론적으로, 다른 값들을 평균화할 수 있는데, 이 경우에는 흡입 스트로크 동안에 물리적인 모델에 의해서 실제 상황의 양호한 설명에 의해 사실을 고려하는 것이 필수적이고, 흡입 스트로크 동안에 얻어진 값은 평균화에서 보다 크게 가중되고, 다음에는 압력 스트로크 동안에 값이 확인된다.

물론, 유압 시스템이 흡입 스트로크 동안 더 복잡한 응용 상황들도 존재한다.

유압 매개변수들이 본 발명에 따른 방식으로 결정되고 난 후에, 구성된 물리적 모델은 그것의 부분에 대해 측정챔버 내의 압력을 결정하기 위한 방식으로 결정된 유압 매개변수들과 함께 사용될 수 있다.

이러한 지식은 스러스트 부재의 운동 조절을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 모델-기반 제어, 특히 비선형 모델-기반 제어가 변위요소의 드라이브에 대해 사용되었다.

모델-기반 제어의 경우에 있어서, 가능한한 완벽한 프로세스 다이나믹의 모델이 개발되었다. 이 모델을 사용하여 이제는 시스템의 변수가 다음 순간으로 이동할 것인지의 간단한 예측이 가능하다.

이 모델로부터, 적당한 조작변수가 또한 계산될 수 있다. 이러한 모델 기반의 제어의 특성을 특징짓는 것은 이 모델에 의해 주어진 시스템 변수들을 사용하는 측정된 변수들에 기초한 필수적인 조작 변수들의 일정한 연산이다.

기본적으로 기초적인 물리적인 시스템은 모델링에 의해서 대략적으로 수학적으로 설명된다. 수학적인 설명은 얻어진 측정 변수들을 기초하여 조정 매개변수를 계산하도록 사용된다. 공지된 측정 프로필 최적화 방법과는 다르게, 드라이브는 더이상 "블랙 박스(black box)"로서 관찰되지 않는다. 그 대신에 공지된 물리적인 관계가 조정 매개변수를 결정하기 위해서 사용된다.

이에 의해서, 현저하게 더 나은 제어의 질이 달성될 수 있다.

바람직한 실시 예에서, 변위요소의 위치와 전자기 드라이브를 통한 전류 흐름이 측정되고, 측정된 변수로서 전자기 드라이브의 자기 코일을 통한 전류와 변위요소의 위치를 이용하는 상태-공간 모델이 모델 기반의 제어을 위해 사용된다.

특히 바람직한 실시 예에서, 상태-공간 모델은 탐지될 측정된 변수들을 갖지 않는다. 즉, 상기 모델은 탐지된 스러스트 부재 위치 및 자기 코일을 통한 탐지된 전류를 기초하여 스러스트 부재의 바로 다음 운동에 대한 예측을 가능하게 하도록 발전되었다.

바람직한 실시 예에서, 결정된 유압 매개변수들이 사용된다.

상태-공간 모델은 대개 현 시스템 상태의 물리적인 묘사를 의미한다. 예를 들어, 상태 변수들은 시스템 내에 포함된 에너지 저장 요소들의 에너지 함유를 묘사할 수 있다.

예를 들어, 변위요소의 미분 방정식은 모델-기반 제어를 위한 모델로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 미분 방정식은 운동 방정식으로 사용될 수 있다. 운동의 방정식에 의한 것은 외부적 영향의 효과 하에서의 변위요소의 공간적 그리고 일시적 운동을 묘사하는 수학적인 방정식을 의미한다. 바람직한 실시 예에서, 스러스트 부재에 작동하는 용량형 펌프-특정 힘은 운동 방정식으로 모델링 된다. 그러므로, 예를 들면, 스프링에 의해서 스러스트 부재에 발휘되는 힘, 또는 스프링 상수 k, 및/또는 자기 드라이브에 의해서 스러스트 부재에 발휘되는 힘이 모델화될 수 있다. 운반유체에 의해서 스러스트 부재에 발휘되는 힘이 장애 변수로서 처리될 수 있다. 특히 바람직한 실시 예에 있어서, 이러한 장애 변수는 결정된 유압 매개변수들을 사용하여 모델링될 수 있다.

그러한 상태-공간 모델에 의해서, 측정 변수들이 탐지되는 경우, 바로 다음의 장치 거동에 대한 예측이 이루어질 수 있다.

만약 이러한 방식으로 바로 다음의 거동 예측이 원하는 소정 거동을 벗어나면, 상기 시스템은 바로잡는 방식으로 영향을 받을 것이다.

적합한 영향력의 행사가 어떠한 것인지 계산하기 위해서, 같은 모델에서 제어된 변수에 대한 유효한 조작 변수들의 영향이 시뮬레이션 될 수 있다. 알려진 최적화 방식을 이용하면, 그 시점에 최상의 제어 전략은 적절하게 선정될 수 있다. 이와는 달리, 모델의 기초하에 제어 전략을 결정하고 다음에는 탐지된 측정변수에 따라 이것을 적용할 수 있다.

바람직한 실시 예에서, 비선형의 상태-공간 모델은 상태-공간모델로서 선정되고 비선형의 제어는 제어-리아푸노프 함수(control-Lyapunov functions)에 의해서, 평탄-기반 피드포워드 제어(flatness-based feedforward control)를 통한 평탄-기반 제어방법에 의해서, 적분형 백스템핑법(integrator backstepping methods)에 의해서, 슬라이딩 모드 방법이나 예측적인 제어에 의해서 실행된다. 제어-리아프노프 함수에 의한 비선형 제어가 바람직하다.

모두 5개의 방법들이 수학의 분야로부터 알려져 있으므로 여기에서는 더 상세하게 설명하지는 않는다.

제어-리아프노프 함수들(Control-Lyapunov functions)은 예를 들어 리아프노프 함수들의 일반화된 설명이다. 적당히 선택된 제어-리아프노프 함수들은 모델의 문맥에서 적당한 거동을 야기한다.

다시 말해서, 보정 함수가 계산되는데, 아래의 모델에서 그 모델에 대한 적당한 솔루션을 유도한다.

일반적으로, 아래의 모델에서 실제 프로필과 목표 프로필 사이의 차이가 점점 작아지는 결과를 갖게 되는 많은 제어 가능성들이 존재한다.

바람직한 예에 있어서, 모델-기초 제어에 대한 기초는 최적화에 대한 2차 조건으로서 최적화 문제를 만들어내기 위해서 사용되는데, 전기 모터에 인가된 전압과 측정펌프에 인가된 에너지가 가능한한 작아지며, 그와 동시에 목표 프로필에 대한 실제 프로필의 근사치가 가능한한 빠르게 그리고 과도함이 적게 달성된다. 또한, 노이즈의 영향을 줄이기 위해서 기초적인 모델에서 처리하기 전에 만약 측정된 신호들이 저역 필터링을 받는 것이 바람직할 것이다.

특히 바람직한 예에 있어서, 흡입-압력 사이클 동안에 디스플레이서 요소의 탐지된 실제 위치 프로필과 디스플레이서 요소의 원하는 목표 위치 프로필 사이의 차이가 탐지되고, 그 차이에 의해서 감소된 원하는 목표 위치 프로필에 상응하는 목표 위치 프로필이 다음의 흡입-압력 사이클에 대해 사용된다.

기본적으로, 자체-학습 시스템이 여기에서 실행된다. 비록 본 발명에 따른 모델-기초 제어는 목표 프로필과 실제 프로필 사이의 편차가 될 수 있음에도 불구하고 제어 거동에 있어서 두드러진 개선을 이미 초래하였다. 특히, 이것은 제어 개입의 에너지-최소화 선택에 있어서 회피할 수 없다. 적어도 다음 사이클에 대한 편차를 줄이기 위해서, 사이클 동안에 편차가 탐지되고 탐지된 편차는 다음 사이클에서 원하는 목표 위치 프로필로부터 적어도 부분적으로 공제된다.

다시 말해서, 부수적인 압력-흡입 사이클은 "거짓(false)" 목표값 프로필을 의도적으로 갖게 되는데, 여기에서 "거짓" 목표값 프로필은 선행하는 사이클에서 얻어지는 경험으로부터 계산된다. 다시 말해서, 만약 부수적인 흡입-압력 사이클에서 선행하는 사이클에서와 같이 실제 프로필과 목표 프로필 사이에서 정확히 동일한 편차가 존재하면, "거짓" 목표값 프로필의 사용은 실제로 원하는 목표값 프로필이 결과적으로 달성되는 결과를 갖게 된다.

비록 이것이 필수적으로 가능하고 몇몇 응용에서 충분할지라도, 상기 시스템의 사이클적인 거동에 의해서, 상기한 자체-학습 단계를 단지 한번에 수행하는 것이 가능하다. 즉, 제 1 사이클에서 측정될 차이와 제 2 사이클 및 모든 추가적인 사이클들로부터 적절히 보정되는 목표값 프로필이 달성되는데, 실제 프로필과 목표 프로필 사이의 차이가 각각의 사이클에서 최고로 규칙적인 인터벌로 결정되면 다음의 사이클에서를 고려하는 것이 특히 바람직하다.

다음 사이클이나 사이클들에 대한 프로필 보정으로서 탐지된 차이의 단지 일부분만을 사용하는 것이 가능함을 알 수 있을 것이다. 탐지된 차이는 목표값에서의 갑작스런 변화로 인하여 시스템의 불안정성을 야기하지 않도록 매우 큰 상황이 특히 바람직할 수 있다.

또한, 목표 프로필과 실제 프로필 사이의 현재 우세한 차이를 기초하여 프로필 보정으로서 사용되는 탐지된 차이의 부분의 크기를 결정하는 것이 가능하다.

다수의 사이클 동안에 측정될 목표 프로필과 실제 프로필 사이의 차이에 대해, 예를 들면 2에 대해 그로부터 계산될 평균차는 다음 사이클의 목표 프로필로부터 적어도 부분적으로 차감된다.

다른 대안적인 예에 있어서, 탐지된 차이에 따른 어느 함수는 다음의 목표 위치 프로필의 보정을 위해서 사용될 수 있다.

바람직한 실시 예에서, 본 발명에 따른 모델링은 변위 펌프에서의 문리적 변수를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 측정챔버 내의 유체 압력이 결정될 수 있다.

변위요소의 운동 방정식은 변위요소에 작용하는 모든 힘을 고려한다. 드라이브에 의해 변위요소에 적용된 힘에 더하여, 이것은 다이아프램 및 측정챔버 내 유체 압력에 의해 변위요소에 적용된 대항력이다.

그러므로, 만약 드라이브에 의해 변위요소에 적용된 힘이 알려지면, 측정헤드에서의 유체 압력과 관련하여 변위요소의 위치로부터 혹은 그들로부터 끌어내진 변위요소의 속도 혹은 가속으로부터 결론을 이끌어낼 수 있다.

예를 들면, 만약 실제 유체 압력이 소정의 최대값에 도달하거나 이를 초과한다면, 경고 신호가 발생될 수 있고 이 경고 신호는 수용된 경고 신호에 응답하여 측정 펌프를 중단시키는 자동 정지장치로 보내질 수 있다. 그러므로, 만약 어떠한 이유에서 밸브가 열리지 않거나 혹은 압력 라인에 작용하는 압력이 급격하게 상승한다면, 이는 압력센서의 사용 없이 본 발명에 따른 방법에 의해서 확인될 수 있고 펌프는 예방차원에서 중단될 수 있다. 본질적으로, 변위요소는 관련된 드라이브와 함께 추가적으로 압력 센서의 기능을 담당한다.

이 방법의 다른 바람직한 실시 예에서, 목표 유체 압력 곡선, 변위요소의 목표 위치 곡선 및/또는 전자기 드라이브를 통한 목표 전류 진행은 변위요소의 운동 사이클를 위해 저장된다. 실제 유체 압력은 목표 유체 압력과 비교될 수 있고, 변위요소의 실제 위치와 변위요소의 목표 위치 및/또는 전자기 드라이브를 통한 실제 전류와 전자기 드라이브를 통한 목표 전류가 비교될 수 있으며, 만약 실제와 목표값의 차이가 소정의 기준을 만족시킨다면, 위험 신호가 방출될 수 있다.

이러한 방법 단계의 기초를 형성하는 아이디어는 예를 들면 유압 시스템에서의 기체 기포 혹은 펌프 헤드에서의 공동현상과 같은 특정한 상황들이 유체 압력에서 인식 가능한 변화를 야기하고, 유체 압력의 결정으로부터 이름 지어진 상황에 대하여 결론을 이끌어낼 수 있다.

이 경고 신호는, 예를 들면, 시각적 지표 혹은 청각적 알람을 활성화시킬 수 있다. 대안으로서 혹은 그것들과 결합해서, 경고 신호는 수용되는 경고 신호에 응답하여 적절한 측정을 행하는 제어 유닛에 바로 이용 가능하게 만들어질 수 있다.

가장 간단한 경우에 있어서, 실제와 목표값의 차이는 하나 혹은 그 이상의 측정 혹은 결정된 변수들을 위해 결정되고, 만약 차이들 중 하나가 소정 값을 초과한다면 경고 신호가 발생한다.

그러나, 예를 들면 측정챔버의 기체 기포 혹은 공동현상의 발생과 같은 가능한 에러 상황을 발견하는 것뿐만 아니라 그들을 구분하기 위해서, 각각의 에러 상황에 대한 개별적인 기준을 정의하는 것이 가능하다.

바람직한 실시 예에서, 목표값으로부터의 상대 편차의 가중합이 결정될 수 있고 기준도 선정될 수 있어서 그 결과 만약 가중합이 소정 값을 초과할 경우에 경고신호가 발생한다.

다른 중량계수들은 다른 에러 상황에 할당될 수 있다. 이상적인 경우에 있어서, 에러 상황이 일어나면 정확히 하나의 기준이 만족되고, 그 결과 에러 상황이 진단될 수 있다.

상기한 방법을 사용하여, 압력 센서에 의지하지 않고 측정 헤드에서의 압력을 결정하는 것이 가능하고, 이러한 방식으로 결정된 압력으로부터 측정 헤드 내에서 특정한 상태에 대한 결론들이 도출될 수 있는데, 그 결과 특정한 측정의 도입을 촉발할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 이 방식을 통해서, 압력의 변화들이 매우 정교하게 결정될 수 있다.

바람직한 실시 예에서, 측정되거나 결정된 변수의 시간 기울기가 확인되고, 만약 이것이 소정의 임계값을 초과하면, 밸브의 개방 혹은 밸브의 폐쇄가 진단된다.

대안적인 실시 예에 있어서, 변위요소의 질량 m, 변위요소를 초기 인장하는 스프링의 스프링 상수 k, 댐핑 d 그리고 전자기 드라이브의 전기 저항 R_Cu 는 물리적 변수로서 결정된다.

특히 바람직한 실시 예에 있어서, 모든 지정된 변수들은 실제로 결정된다. 이것은, 예를 들면, 최소화 연산에 의해 시행된다. 모든 지정된 변수들은, 측정챔버 내 압력을 제외하고, 실험에 의해서 결정될 수 있고 펌프의 작동 동안 변화하지 않는 상수를 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 다른 요소들의 피로 증상은 상수들의 값을 변화시킬 때 일어날 수 있다. 예를 들어, 측정된 압력-경로 진행은 기대되는 압력-경로 진행과 비교될 수 있다. 사이클에 걸쳐 통합되는 두 구배의 차이는 상수 변수들을 다양화시킴으로써 최소화 될 수 있다. 만약 용수철 상수가 변화하는 것이 인정된다면, 결함이 있는 용수철이 진단될 수 있다.

이러한 최소화는 가압되지 않은 상태, 즉 측정챔버에 유체가 없을 때 또한 수행될 수 있다.

추가적인 센서들을 구비함이 없이 펌핑된 유체의 밀도 혹은 점도 같은 유압 매개변수들이 결정될 수 있게 하는 방법을 제공한다.

추가적인 장점들, 특징들 및 가능한 용도들은 첨부도면들을 참조한 하기 바람직한 실시 예의 설명을 통해서 명백하게 밝혀질 것이다, 첨부도면에서:
도 1은 변위펌프에 부착된 흡입라인의 개략도,
도 2a-2e는 유압 매개변수들 및 그것의 시간에 따른 변화의 예들을 나타낸 도면,
도 3은 이상적인 운동 프로필의 개략도,
도 4는 자체-학습 함수의 개략도,
도 5는 정상적인 상태에 대한 압력-경로 다이어그램과 경로-시간 다이어그램의 개략도, 그리고
도 6은 측정챔버에서 기체 기포들을 갖는 상태에 대한 압력-경로 다이어그램과 경로-시간 다이어그램의 개략도.

물리적인 모델, 특히 측정챔버에서의 유압 프로세스의 비선형 시스템에서, 혹은 측정챔버에 연결되어 있는 라인에서, 전자기 측정펌프 시스템의 물리적 모델의 설계를 통해 모델-기반의 식별 방식을 실시간 사용할 수 있다. 이를 위해, 예를 들어 유압 모델들의 상태 변수들 같은 유압 매개변수들이 평가되고 시스템 변수들과 유압 프로세스의 매개변수들이 결정된다.

변위요소의 위치, 혹은 그것으로부터 결정된 변위요소의 속도 혹은 가속, 그리고 다이아프램에 의해 주입된 유체에 가해진 힘을 통해 결정될 수 있는 측정챔버의 압력은 측정된 변수들 혹은 결정될 외부 변수로서 작용한다.

왜냐하면, 대체로, 지정된 변위 펌프에서, 흡입 라인은 흡입 스트로크를 위해서 흡입 밸브와 저장 탱크를 연결하는 호스로 구성되어 있기 때문에, 즉 압력 밸브가 닫혀 있고 흡입 밸브가 열려 있는 동안에 이 유압 시스템은 간략화된 방식으로 묘사될 수 있으며 이는 도 1에 나타난 것과 같다. 흡입 라인은 직경 D_s와 길이 L의 호스로 구성되어 있다. 호스는 높이 차이 Z를 연결한다.

비선형 나비에-스토크스 방정식(Navier-Stokes equations)은 만약 흡입 라인이 일정 지름을 가지며 확장할 수 없고 압축할 수 없는 유체가 사용된다고 가정하면 단순화될 수 있다.

예를 들어 경사법 또는 레벤버크-마쿼트 알고리즘(Levenberg-Marquardt algorithms)에 의해서 실행될 수 있는 최적화 방법을 사용하여, 유압 매개변수들은 스러스트 요소들의 측정된 위치와 기본적으로 구성된 모델을 사용하여 측정챔버 내의 측정된 혹은 결정된 압력을 가장 잘 묘사할 수 있는 방식으로 결정된다.

도 2a 내지 도 2e에서, 펌핑된 유체로서 글리세롤을 예로서 사용하여, 각각의 경우에서 본 발명에 따른 방법으로부터 얻은 값들(실선) 뿐만아니라 유압 매개변수(점선)를 시간에 따라 나타내었다.

그러므로, 예를 들면, 도 2a는 펌핑된 유체의 밀도를 나타낸다. 이는 대략 1260kg/m³ (점선)이다. 본 발명에 따른 방법이 대략 100초 내에 밀도를 결정할 수 있음을 알 수 있다. 비록 t=0인 시점에서 결정된 값이 여전히 실제 값보다 현저히 낮다할지라도, 연속적인 최적화는 본 발명에 따른 값에 의해서 결정된 밀도에 대한 값이 실제 값에 매우 빠르게 접근하는(실선) 결과를 초래한다.

이것은 호스길이 L(도 2b 참조), 높이 차 Z(도 2c 참조), 호스 직경(도 2d 참조) 그리고 점도(도 2e 참조)에도 적용된다.

본 발명에 따른 방법에 의해서 결정된 매개변수들은, 유압 시스템에 의해 스러스트 부재에 가해진 힘을 결정하도록 물리적 모델과 함께 사용될 수 있다.

이 프로필은 제어에 사용될 수 있다. 특히 모델-기반의 비선형 제어 전략들이 스러스트 부재의 운동 제어를 위해 사용될 때, 여기서 개발된 모델은 유압 시스템의 효과를 물리적으로 모델링할 수 있고 외란변수 피드포워드의 형태를 고려할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 자기 측정펌프와 관련하여 개발되었다. 바람직한 실시 예에서, 이러한 자기 측정펌프는 그곳에 견고하게 연결된 커넥팅 로드와 함께 이동 가능한 스러스트 부재를 갖는다. 이 스러스트 부재는 펌프 하우징 내로 단단히 고정된 자기 케이싱에서 종축으로 이동 가능하게 장착되는데, 그 결과 자기 케이싱 내에서 자기 코일이 전기적으로 촉발되면, 커넥팅 로드를 구비한 스러스트 부재는 압력 스프링의 작용에 대항하여 자기 케이싱의 구멍 내부로 빨려들어가고, 자석이 비활성화된 이후에 스러스트 부재는 압력 스프링에 의해서 시작 지점으로 되돌아간다. 이것의 결과는 자기 코일이 지속적으로 활성화되거나 비활성화될 때, 스러스트 부재와 이에 의해 활성화된 다이아프램이 종축에 배치된 측정 헤드 내에서 배출 밸브 그리고 유입 밸브와 결합하여 펌핑 스트로크(압력 스트로크)와 흡입행정 스트로크(흡입 스트로크)로 이어지는 진동 운동을 시행한다. 자기 코일의 활성화는 자기 코일에 적용된 전압에 의해 시행된다. 스러스트 부재의 운동은 따라서 자기 코일상 전압의 일실적 진행에 의해 실행된다.

압력 스트로크와 흡입 스트로크가 필수적으로 같은 양의 시간 동안 지속되어야 할 필요가 없다는 사실을 이해할 수 있게 된다. 그와는 반대로, 흡입 스트로크 동안 어떠한 측정도 일어나지 않는 반면, 측정챔버는 다시 펌핑된 유체로 채워지기 때문에, 각각의 경우에서 가능한 한 빠르게 흡입 스트로크를 시행하는 것이 바람직하고, 이 경우 그럼에도 관리가 실행되고 흡입챔버에서 공동현상은 존재하지 않게 된다.

다른 한편으로는, 압력 스트로크는 매우 긴 시간 동안 지속될 수 있는데, 특히 오직 아주 작은 유체량이 측정될 경우의 응용에서 그러하다. 이는 스러스트 부재가 오직 점진적으로만 측정챔버의 방향으로 움직이는 결과를 야기한다. 스러스트 부재의 운동이 도 3에 나타낸 이상적인 방식으로 달성되게 하기 위해서, 스러스트 부재의 운동은 제어되어야만 한다. 스러스트 부재의 위치와 자기 코일을 통한 전류의 크기만이 측정된 변수로서 관례상 유의미하다.

본 발명에 따르면, (비선형의) 모델이 개발되었고, 이는 자기 시스템의 상태를 묘사한다.

아래의 모델은 바람직한 실시 예에 대한 결과이다.

여기에서

m: 압력부의 질량

φ: 자기 플럭스

K_L(δ)φ² : 자기력

N₁: 회전수

u: 전압

d: 댐핑

k: 스프링 상수

F_vor: 스프링 예비응력으로 인하여 스러스트 부재에 작용하는 힘

F_p: 운반챔버에서 유체압력으로 인하여 스러스트 부재에 작용하는 힘

: 자기저항

R_Cu: 코일의 오믹 저항

x: 스러스트 부재의 위치

δ: 앵커와 자석 사이의 간격 크기

이것은 비-선형 미분방정식 시스템이고, 이것은 시작점으로부터 시작하는 상기 시스템의 바로 다음 거동에 대한 예측을 제공할 수 있다.

이 모델을 사용하면, 목표곡선 혹은 실제곡선 사이에서 향후 또는 이미 존재하는 편차를 규정하는 것이 가능하다. 또한, 이 모델은 제어 개입의 예상되는 효과를 계산하기 위해 사용될 수 있다.

전류 흐름의 힘 그리고 스러스트 부재의 위치 측정 때문에, 시스템이 어떻게 발전될 것인지가 실시간으로 결정된다. 이는 제어 개입을 통해, 즉 자기 코일 상의 전압이 변화하는 것을 통해 시스템이 원하는 방향으로 돌아갈 수 있는지가 또한 계산될 수 있다.

물론, 제어라는 관점에서 시스템에 개입할 수 있는 가능성은 매우 크다. 모든 시점에서, 동적 시스템을 위한 안정적인 해법이 찾아질 수 있다. 이 계산 단계는 일정하게, 즉 유용한 계산 능력으로서 최적인 제어를 얻기 위해서 자주 반복될 수 있다.

여기에 제안된 모델의 경우에, 모든 시점에서 동적시스템을 위한 새로운 안정적인 해법을 결정하는 것이 일반적으로 필수적이지 않다. 대체로 측정된 변수에 의존하여, 즉 자기 드라이브의 전압과 스러스트 부재의 위치에 의존한 적합한 교정 함수를 결정하기에 충분하며, 그래서 이 교정 함수를 제어를 위해서 사용하기에 충분하다.

이러한 제어에도 불구하고, 선정된 모델은 항상 이상화를 나타내기 때문에 필수 불가결하게 목표값과 실제값에는 격차가 존재할 것이다. 또한, 탐지된 측정 변수들은 항상 에러(노이즈)를 포함한다.

실제와 목표 프로필간의 차이를 줄이기 위해서, 이 차이는 압력-흡입 사이클 동안 측정되고 측정된 차이의 합과 원하는 목표 프로필은 부수적인 사이클을 위한 목표 프로필로서 사용된다. 다시 말해, 압력-스트로크 사이클가 반복된다는 사실이 활용된다. 부수적인 사이클에서, 실제 원하는 목표값 프로필과는 다른 목표값 프로필이 따라서 구체화된다.

이러한 자체-제어 원칙은 도 4에서 명확화를 위해 도적으로 나타내었다. 스러스트 부재의 위치는 y-축에 표현되고 시간은 x-축에 표현된다.

첫 번째 사이클에서, 제어를 위해 사용된 목표 프로필은 파선으로 표현된다. 이 목표 프로필은 세 번째 사이클에서 비교를 위해 참조 프로필로서 모델링된 원하는 목표 프로필에 부합한다. 본 발명에 따른 모델-기반 제어에도 불구하고, 실제 프로필은 목표 프로필과 격차가 생길 것이다. 도 4의 첫 번째 사이클에서, 실제 프로필은 예로서 실선으로 표현된다. 명확화를 위해, 실제와 목표 프로필간의 편차는 실제로 발생한 것보다 더 확연한 방식으로 표현된다.

두 번째 사이클에서, 첫 번째 사이클의 실제 프로필과 참조 프로필 간의 차이는 첫 번째 사이클를 위해 사용되는 목표 프로필로부터 감해지고, 그 차이는 두 번째 사이클 동안의 제어를 위한 목표 프로필로서 사용된다. 이와 같이 얻어진 목표 프로필은 두 번째 사이클에서 파선으로 표현된다.

이상적으로, 두 번째 사이클에서의 실제 프로필은 첫 번째 사이클에서 발견된 것과 같은 정도로 사용된 목표 프로필과 격차가 있다. 이것은 참조 프로필과 부합하는 실제 프로필(두 번째 사이클에서 실선으로 도시됨)을 도출한다.

스러스트 부재의 위치 그리고 자기 드라이브를 통한 전류를 측정함으로써, F_p, 즉 운반챔버 내의 유체 압력을 통한 스러스트 부재 상의 힘은 알려지지 않은 단 하나의 변수이다. 이 모델을 사용하여, 운반챔버 내의 유체 압력을 통한 스러스트 부재 상의 힘이 결정될 수 있다. 유체 압력이 적용되는 스러스트 부재의 표면 부분이 알려짐에 따라, 유체 압력은 힘으로부터 계산될 수 있다.

전자기 측정 펌프시스템의 비선형 시스템 설명의 설계를 통해서, 모델-기반의 진단 방법을 사용하는 것이 가능하다. 이를 위해서, 시스템 모델의 상태 변수들이 평가되고 전자기 측정 펌프의 측정 헤드에 작용하는 압력이 결정된다. 필수적 전류 그리고 위치 센서들이 제어 기술의 목적을 위해 펌프 시스템 내에 장착 되었고, 그 결과 보충되어야 하는 측정펌프의 구성 없이도 이미 프로필은 사용 가능하다. 상태 변수의 임시적 변화 그리고 펌프의 측정 헤드의 압력을 이용하여, 진단 알고리즘이 수행될 수 있다.

따라서, 예를 들면, 프로세스상의 과도한 압력의 모델-기반 진단 및 자동화된 펌프 스위치-오프가 실현될 수 있다.

밸브 개방과 밸브 폐쇄 시점은, 예를 들어, 시스템 모델의 짝지은 상태 변수의 시간변화의 결정과 평가를 통해서 증명될 수 있다. 이것은 밸브 개방시점과 밸브 폐쇄시점의 구별을 유도하는 소정한계에 의해서 상태 변화도가 과도하거나 또는 부족할 때 탐지될 수 있다.

대안으로서, 압력은 또한 스러스트 부재의 위치에 의존하여서 결정될 수 있고 밸브 개방 그리고 밸브 폐쇄 시점은 평가로부터 얻을 수 있다. 부합하는 압력-경로 다이어그램이 도 5의 왼쪽에 나타나 있다. 연관된 경로-시간 다이어그램이 도 5의 오른쪽에 나타나 있다. 경로-시간 다이어그램은 스러스트 부재의 시간 의존적 운동을 보여준다. 스러스트 부재가 처음 시작점 1(x=0 mm)로부터 앞으로 움직이고 측정챔버의 부피가 감소하는 것을 알 수 있다(압력 단계). 시점 3에서, 스러스트 부재는 최대치를 통과하고 그 다음 처음위치로 되돌아온다(흡입 단계).

부합하는 압력-경로 다이어그램이 도 5의 왼쪽에 나타나 있다. 이 다이어그램은 시계 방향으로 지속되는데, 스러스트 부재가 지점 1에 위치한 좌표 근원에서 출발한다. 이 압력 단계 동안, 측정챔버의 압력은 압력이 압력 라인을 향해 밸브를 열 수 있을 때까지 처음으로 급격하게 증가할 것이다. 개방 시점은 참조부호 2로 나타내었다. 도 5에도 역시 기록된 이 시점으로부터, 측정이 시행된다. 스러스트 부재의 각각 더 나아간 운동과 함께, 측정 유체는 압력 라인으로 펌핑된다. 일단 스러스트 부재가 최대 지점(시점 3)까지 도달하면, 스러스트 부재의 운동이 반전되고, 압력 밸브는 즉각 닫히며 측정챔버의 압력이 다시 떨어진다. 일단 최소 압력(시점 4)이 도달되면, 측정챔버를 흡입 라인에 연결하는 흡입 밸브가 열리고, 측정 유체는 시작 지점이 다시 도달될 때까지 측정챔버로 흡입된다.

밸브 폐쇄 시간은 경로-시간 다이어그램로부터 결정될 수 있는데, 그것들이 스러스트 부재의 변위 최대치에 놓여 있기 때문이다. 시점 2와 4, 즉 밸브 개방 시점은 결정하기에 쉽지 않은데, 특히 실제로 압력-경로 다이어그램가 굴곡진“모서리”를 갖기 때문에 그러하다. 예를 들면, 압력-경로 다이어그램의 시점 1에서부터 시작하여, 압력 최대치의 90%가 도달되었을 때(위치 3으로부터 알려진), 경로는 읽힐 수 있고 압력-경로 다이어그램의 지점 1과 2 사이에서의 증가는 결정될 수 있다. 90% 곡선은 점으로 그려진다. 이로부터의 직선은 밸브 개방 시점에서 모퉁이 p=p_max 에서 교차한다. 시점 4는 또한 같은 방식으로 결정될 수 있다. 이러한 결정은 각 사이클에서 시행될 수 있고 결과는 나중의 사이클를 위해 사용된다. 개방 시점의 변화는 이렇게 함으로써 또한 발견될 수 있다.

시스템 모델들의 개별적 상태 변수들의 목표 및 실제 궤도들을 비교함으로써, 유압 시스템의 기체 기포들, 측정 유닛의 펌프 헤드 내의 공동현상 그리고 밸브 개방/밸브 폐쇄 시점이 진단될 수 있다. 특히 예정된 에러 한계가 목표궤도와 실제궤도 사이에서 초과 되었을 때, 이는 경고 신호와 부합하는 측정들을 촉발할 수 있다.

예가 도 6에 도시되어 있다. 여기에서도, 압력-경로 다이어그램은 왼쪽에, 그리고 경로-시간 다이어그램은 오른쪽에 나타나 있다. 우측의 수치는 도 5의 부합하는 다이어그램과 동일하다. 만약 압축 가능한 유압 시스템 내의 기체 기포가 있다면, 그것은 압력밸브가 오직 시점 2에서만 열리고 흡입밸브가 시점 4에서만 열리는 결과를 초래한다. 밸브 개방 시간의 명확한 변경은 이에 따라 “측정챔버의 공기” 상태를 진단하는데 사용될 수 있다. 공동현상의 경우에 있어서, 오직 밸브 개방 시간 4만 변동하고 밸브 개방 시간 2는 변하지 않는데, 그 결과 이러한 행위는 “공동현상” 상태를 진단하는데 사용될 수 있다.

개별적으로 연결된 시스템 상태 변수들의 분석을 통해, 모델-기반 방법론은 데이터화를 위해 실현되어 왔던 것보다 본질적으로 더 포괄적이고 더 가치 있는 진단들을 가능하게 한다.

또한, 이것은 저가의 센서 및 높은 신뢰성과 그리고 의존성으로 실현될 수 있다. 더 높은 진단의 질을 통해서, 측정 정확도가 현재 매우 증가되고 있기 때문에 전자기 측정 펌프시스템의 사용 분야는 확장될 수 있다.

Claims (18)

1. 변위펌프에서 유압 매개변수들을 결정하기 위한 방법으로, 상기 변위펌프는 측정챔버에 경계를 짓는 가동 변위요소를 가지며, 상기 측정챔버는 밸브들을 거쳐서 흡입 및 압력 라인에 연결되고, 그 결과 펌핑된 유체는 상기 흡입라인을 거쳐서 상기 측정챔버내로 번갈아 흡입되고 상기 변위요소의 진동운동에 의해서 상기 압력라인을 거쳐서 상기 측정챔버 밖으로 강제 배출되고, 상기 변위요소의 진동운동을 위한 드라이브가 제공된, 방법에 있어서,
   유압 매개변수들을 갖는 물리적인 모델이 상기 유압 시스템을 위해서 구성되고, 상기 변위요소에 의해서 발휘되어 상기 측정챔버 내에 위치한 유체에 작용하는 힘 또는 상기 측정챔버 내의 압력과 상기 변위요소의 위치가 결정되고, 적어도 하나의 유압 매개변수가 최적화 연산에 의해서 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정챔버내의 유체의 밀도 및/또는 상기 측정챔버 내의 유체의 점도가 유압 매개변수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 변위펌프는 자기적으로 구동되는 측정펌프, 바람직하게는 전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전자기 드라이브를 통한 전류가 측정되고, 상기 측정챔버에 위치된 유체에 상기 변위요소에 의해서 발휘된 힘은 측정된 전류 및 상기 변위요소의 측정된 위치로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 물리적인 모델은
   상기 흡입라인에 대한 밸브가 개방되고 상기 압력라인에 대한 밸브는 폐쇄되는 경우 및/또는 상기 흡입라인에 대한 밸브가 폐쇄되고 상기 압력라인에 대한 밸브는 개방되는 경우에 대해 구성되고, 만약 상기 물리적인 모델이 상기 흡입라인에 대한 밸브가 개방되고 상기 압력라인에 대한 밸브는 폐쇄되는 경우와, 상기 흡입라인에 대한 밸브가 폐쇄되고 상기 압력라인에 대한 밸브는 개방되는 경우에 대해 구성되면, 상기 밸브 개방시점들이 결정되고, 상기 물리적인 모델은 상기 밸브 개방시점의 결정 결과에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항들 중 한 항에 있어서, 상기 유압 매개변수가 결정된 후에, 이것과 상기 물리적인 모델은 펌핑된 유체에 의해서 상기 변위요소에 발휘된 힘을 결정하도록 사용되고, 이러한 방식으로 결정된 힘은 상기 변위요소의 운동의 제어에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항들 중 한 항에 있어서, 상기 모델-기초 제어는 상기 변위펌프의 측정 프로필을 최적화하도록 상기 드라이브에 대해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 미분방정식, 및 바람직하게는 상기 변위요소의 운동방정식이 상기 모델-기초 제어에 대한 모델로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 스러스트 부재에 작용하는 변위펌프-특정 힘들은 상기 미분방정식으로 모델링되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항들 중 한 항에 있어서, 비선형 상태-공간 모델이 상태-공간 모델로서 선택되고, 상기 비선형 제어는 제어-리아푸노프 함수(control-Lyapunov functions)에 의해서, 평탄-기반 피드포워드 제어(flatness-based feedforward control)를 통한 평탄-기반 제어방법에 의해서, 적분형 백스템핑법(integrator backstepping methods)에 의해서, 슬라이딩 모드 방법이나 예측적인 제어에 의해서 실행되고, 상기 비선형 제어는 제어-리아프노프 함수에 의해서 바람직하게 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 7 항 내지 제 10 항들 중 한 항에 있어서, 상기 변위요소의 탐지된 실제위치와 상기 변위요소의 소정 목표위치 사이의 차이는 흡입-압력 사이클 동안에 탐지되고, 탐지된 차이의 적어도 일부와 상기 소정의 목표 위치 프로필 사이의 차이는 다음의 흡입-압력 사이클에 대한 목표값 프로필로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 7 항 내지 제 11 항들 중 한 항에 있어서, 상기 변위펌프에서 물리적인 변수는 상기 미분 방정식이나 운동의 방정식을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 변위펌프의 측정챔버에 위치된 펌핑된 유체의 유체압력 p는 물리적인 변수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 12 항 내지 제 13 항들 중 한 항에 있어서, 만약 실제 유체압력이 소정의최대값에 도달하거나 이를 초과하면, 경고신호가 방출되고, 상기 경고신호는 상기 경고신호의 수신에 반응하여 상기 측정펌프를 작동중단시키는 자동 정지장치로 바람직하게 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 12 항 내지 제 14 항들 중 한 항에 있어서, 목표 유체 압력곡선, 상기 변위요소의 목표 위치곡선 및/또는 상기 전자기 드라이브를 통한 목표 전류 진행이 상기 변위요소의 운동 사이클에 대해 저장되고, 실제적인 유체압력은 상기 목표 유체압력과 비교되고, 상기 변위요소의 실제위치는 상기 변위요소의 목표위치와 비교되고 및/또는 상기 전자기 드라이브를 통한 실제 전류는 상기 전자기 드라이브를 통한 목표전류와 비교되고, 만약 실제와 목표값 사이의 차이가 소정의 기준을 만족시키면, 경고신호가 방출되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 목표값으로부터 상대적인 편차의 가중치 합이 결정되고, 상기 기준은 만약 가중치 합이 소정의 값을 초과하는 경우에 경고신호가 방출되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 다수의 기준들이 미리결정되고, 에러 사건이 각각의 기준에 할당되며, 만약 기준이 만족되면, 할당된 에러 사건이 진단되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 7 항 내지 제 17 항들 중 한 항에 있어서, 상기 변위요소의 질량 m, 상기 변위요소를 초기인장시키는 스프링의 스프링 상수 k, 댐핑 d 및/또는 상기 자기 드라이브의 전기저항 R_Cu는 물리적인 변수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.

Images