KR20160046888A - 양변위 펌프에서 물리적 변수를 결정하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양변위 펌프에서 적어도 하나의 물리적 변수를 결정하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 양변위 펌프는 밸브들에 의해서 흡입라인과 압력라인에 연결되는 측정챔버의 한계를 정하는 가동 디스플레이서 요소를 가지며, 상기 디스플레이서 요소의 진동운동에 의해서 운반유체는 상기 흡입라인에 의해서 상기 측정챔버 내로 흡입되고 상기 압력라인에 의해서 상기 측정챔버 밖으로 강제 배출되며, 상기 디스플레이서 요소의 상기 진동운동을 위한 드라이브가 제공된다.

Description

양변위 펌프에서 물리적 변수를 결정하기 위한 방법{Method for determining a physical variable in a positive displacement pump}

본 발명은 양변위 펌프에서 물리적 변수를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.

양변위 펌프들은 밸브들에 의해서 흡입라인과 압력라인에 연결되는 측정챔버의 한계를 정하는 가동 디스플레이서 요소를 갖는다. 그 결과, 운반유체가 디스플레이서 요소의 진동운동에 의해서 흡입라인에 의해 측정챔버 내로 흡입될 수 있고 압력라인에 의해서 측정챔버 밖으로 강제 배출될 수 있다. 디스플레이서 요소의 진동운동을 위한 드라이브가 그 목적을 위해서 제공된다.

전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프들을 예로 들 수 있는데, 여기에서 상기 디스플레이서 요소는 2개의 말단 위치들 사이에서 왕복할 수 있는 다이아프램이고, 측정챔버의 체적은 제 1 말단위치에서 최소가 되고 제 2 말단위치에서 최대가 된다. 그러므로 만약 다이아프램이 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하면, 측정챔버 내의 압력은 떨어지고 그래서 운반유체는 흡입라인에 의해서 측정챔버 내로 흡입된다. 복귀운동에 있어서, 즉 제 2 위치로부터 제 1 위치로의 운동에 있어서, 흡입라인에 대한 연결은 폐쇄되고, 운반유체의 압력은 측정챔버에서 체적의 감소에 의해 상승하게 되며, 그래서 압력라인에 대한 밸브가 개방되고 운반유체는 압력라인 내로 운반된다. 운반유체는 흡입라인으로부터 측정챔버 내로 흡입되고 이와는 달리 다이아프램의 진동운동에 의해서 측정챔버로부터 압력라인 내로 운반된다. 압력라인에서 운반유체 흐름은 측정 프로필로서 또한 언급된다. 측정 프로필은 디스플레이서 요소의 운동 프로필에 의해서 실질적으로 결정된다.

전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프들의 경우에 있어서, 다이아프램은 압력부에 연결되는데, 이것은 대부분의 경우에 있어서 솔레노이드 내에 적어도 부분적으로 탄력있게 항상 압축응력을 받는 방식으로 지지된다. 솔레노이드가 자체를 통해서 유동하는 전류를 갖지 않아서 그 내부에 자기 플럭스가 축적되지 않는 한, 상기 압력부에 탄력있는 압축응력이 제공되어 다이어프램이 소정위치, 예를 들면 제 2 위치, 다시 말해서 측정챔버가 최대 체적을 갖는 위치에 유지된다.

만약 전류가 솔레노이드에 인가되면, 자기 플럭스가 생성되어 솔레노이드 내에서 적절히 설계된 압력부를 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동시키고, 이에 의해서 측정챔버 내의 운반유체는 그로부터 압력라인 내로 운반된다.

그러므로, 솔레노이드의 활성화는 압력부의 스트로크 운동을 갑작스럽게 수반하게 되고 그래서 측정 다이아프램이 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동하게 된다.

통상적으로 그러한 전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프들은 측정될 유체 체적이 측정챔버의 체적보다 상당히 큰 경우에 사용되고, 그래서 측정속도는 솔레노이드를 통한 전류 흐름의 사이클링 또는 주파수에 의해서 필수적으로 결정된다. 만약 예를 들어 측정속도가 2배가 되면, 솔레노이드는 그와 동시에 2배의 전류로 전력을 공급받으며, 이것에 의해서 다이아프램의 운동주기는 2배가 된다.

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

그러나 그러한 자기 측정펌프들의 사용은 단지 낮은 측정속도만이 필요한 한계에 부딪히게 되는데, 그래서 전체적인 스트로크 운동의 갑작스런 측정 작용은 원하지 않게 된다.

위에서 언급한 EP 1 757 809에서는 압력부 또는 여기에 연결된 다이아프램의 위치가 결정될 수 있는 위치센서를 제공하는 것을 이미 제안한 바 있다. 운동의 폐-루프 제어는 압력부의 실제위치와 압력부의 소정의 목표 위치 사이를 비교하는 것에 의해서 실행될 수 있다.

압력부의 운동의 폐-루프 제어는 스트로크 운동이 더이상 갑작스럽게 이루어지는 것이 아니라 조절된 방식으로 이루어짐에 따라서 자기 측정 펌프들이 상당히 적은 양의 유체를 운반하기 위해서 사용될 수 있게 한다.

특히 측정 양이 매우 적은 경우에 예를 들어 측정 펌프의 밸브 개방 및 밸브 폐쇄 횟수들은 실제적인 측정 작동의 시작과 끝을 이들이 결정함에 따라서 상당한 부분의 역할을 수행하게 된다.

또한, 유압장치에서의 기체 기포들 및/또는 측정 유닛의 펌프 헤드에서 공동현상은 실제 측정량을 줄일 수 있고, 이것은 특히 매우 적은 측정량이 개입되는 경우에 측정 정확도를 크게 줄일 수 있다.

그러므로 압력센서를 이용하여 측정챔버에서 유체압력을 측정할 수 있고 그 측정결과들은 예를 들어 유압장치에서 기체 기포들, 공동 현상 및/또는 측정 헤드에서 과도한 압력과 같은 측정 헤드에서 프로세스들에 대한 결론을 내리는데 이용될 수 있다.

그러한 압력 센서는 그러나 측정펌프의 가격을 상승시키고, 고장에 취약하여 유지보수가 필요하다.

특히, 측정 펌프가 식품산업에서 사용되는 경우에, 측정챔버는 규칙적으로 매우 깨끗하게 세척되어야 한다.

세척 작동에 있어서, 제품의 유체 잔류물들은 예를 들어 접합부위에서 생기는 모든 리세스들로부터 주의깊게 제거되어야 한다. 압력유체와 접촉하는 추가적인 센서의 존재는 세척의 복잡성을 증가시키고 센서와 측정챔버간 접합부위는 추가적으로 세척해야만 하였다.

그러므로 본 발명의 목적은 추가적인 센서를 사용함이 없이 결정될 수 있는 변수, 예를 들면 유체압력과 같은 물리적 변수를 결정하기 위한 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은, 디스플레이서 요소에 대하여 미분 방정식이 물리적인 모델을 기초로 하여 설정되고 적어도 상기 디스플레이서 요소의 위치가 측정되며 상기 물리적 변수는 상기 미분 방정식에 의해서 결정되는 것에 의해서 달성된다.

예를 들면, 상기 미분방정식은 운동 방정식이 될 수 있다. 용어 운동 방정식은 외부영향의 작용하에서 상기 디스플레이서 요소의 공간적 및 임시적 운동을 나타내는 수학 방정식을 나타내도록 사용된다.

본 발명은 유체압력을 결정하는 것을 예로서 언급하여 하기에서 먼저 설명된다. 그러나 본 발명은 유체압력을 결정하는 것으로 한정되지는 않는다. 다른 예들이 하기에서 더 설명된다.

디스플레이서 요소의 위치의 측정은 예를 들어 비접촉 방식으로 실행될 수 있으며, 일반적으로 위에서 언급한 측정 펌프들에서 일반적으로 실행되고 그래서 상기 디스플레이서 요소의 현재 우세한 위치에 대한 정보가 유용하다. 디스플레이서 요소의 운동 방정식은 디스플레이서 요소에 작용하는 모든 힘을 고려한다. 드라이브에 의해서 디스플레이서 요소에 작용되는 힘 이외에, 이것은 측정챔버에 있는 유체압력에 의해서 반작용 힘이 다이아프램과 그로 인하여 디스플레이서 요소에 작용한다.

그러므로, 만약 드라이브에 의해서 디스플레이서 요소에 작용된 힘이 알려져 있으면, 측정 헤드에서의 유체압력이 디스플레이서 요소의 위치 또는 속도로부터 얻어질 수 있고, 디스플레이서 요소로부터 또는 그것의 가속으로부터 추론될 수 있다.

바람직한 실시 예에 있어서, 양변위 펌프는 전자기적으로 구동되는 측정 펌프, 바람직하게는 전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프이다.

그 경우에 있어서, 디스플레이서 요소의 위치 이외에, 전자기 드라이브를 통해서 흐르는 전류가 또한 측정되고 미분방정식은 디스플레이서 요소의 위치와 전자기 드라이브를 통해서 흐르는 전류 모두에 대해 측정 변수로서 사용된다.

일반적으로, 검출될 수 있는 더 이상의 측정 변수는 필요하지 않다. 드라이브에 의해서 디스플레이서 요소에 작용하는 힘은 디스플레이서 요소의 위치의 측정과 전자기 드라이브를 통해서 흐르는 전류의 측정에 의해서 결정될 수 있고, 그러면 측정 헤드에서의 압력은 디스플레이서 요소의 운동으로부터 결정될 수 있다.

예를 들면, 만약 실제 유체압력이 소정의 최대 값에 도달하거나 이것을 초과하면, 경고신호가 자동 작동중단 기구로 전송되는데, 이 기구는 경고신호의 수신에 반응하여 상기 측정펌프의 작동을 중단시키게 된다.

그러므로 만약 어떤 이유로든 밸브가 개방되지 않거나 압력라인에 작용하는 압력이 크게 상승하면, 압력센서를 사용함이 없이 본 발명에 따른 방법에 의해서 이것이 확인될 수 있고 펌프는 안전을 위해서 작동 중단될 수 있다. 기본적으로 연관된 드라이브를 구비한 디스플레이서 요소는 압력센서의 기능을 추가로 수행한다.

디스플레이서 요소의 운동 사이클을 위한 본 방법의 바람직한 실시 예에 있어서, 목표 유체압력 곡선, 디스플레이서 요소의 목표 위치 곡선 및/또는 전자기 드라이브를 통한 목표 전류 패턴이 제공된다. 그 경우에 있어서, 실제 유체압력은 목표 유체압력에 비교될 수 있고, 디스플레이서 요소의 실제 위치는 디스플레이서 요소의 목표 위치에 비교될 수 있고 및/또는 전자기 드라이브를 통한 실제 전류는 전자기 드라이브를 통한 목표 전류와 비교될 수 있고, 만약 실제값과 목표값 사이의 차이가 소정의 기준을 만족시키는 경우 경고 신호가 출력될 수 있다.

상기 방법 단계는 예를 들어 유압장치에서 기체 기포들 또는 펌프 헤드에서의 공동현상과 같은 주어진 사건은 예측될 유체압력에서의 인지 가능한 변화를 야기하고 그러므로 상기 사건에 관련한 결론은 유체압력을 결정하는 단계로부터 얻어질 수 있다는 개념에 기초한다.

경고신호는 예를 들어 광학적 디스플레이나 또는 음향 디스플레이를 활성화시킬 수 있다. 그러나, 대안적으로 혹은 이것과 결합하여 경고신호는 경고신호의 수신에 반응하여 적당한 측정을 실행하는 제어 유닛에 대해 직접적으로 유용하게 만들어질 수 있다.

가장 단순한 경우에 있어서, 실제값과 목표값 사이의 차이는 측정되거나 주어진 변수들 중 하나 또는 그 이상에 대해 결정되고, 경고신호는 그 차이들 중 하나가 소정 값을 초과하는 경우에 출력된다.

예를 들어 측정챔버에서 기포 기체들이 발생하거나 공동현상의 발생과 같은 가능한 실패 사건들을 탐지할 뿐만아니라 서로를 구별하기 위해서, 각각의 실패 경우에 대해 전용기준을 한정할 수 있다.

바람직한 실시 예에 있어서, 목표값에 대한 상대적인 편차들의 가중합이 결정될 수 있고, 만약 가중합이 소정값을 초과하는 경우에 경고신호가 출력되는 기준이 선택된다.

다른 가중계수들은 다른 실패 사건들과 연관될 수 있다. 이상적인 경우에 있어서, 실패 사건이 발생할 때, 정확히 하나의 기준이 충족되고 그래서 실패 사건이 진단될 수 있다.

그러므로, 측정헤드에서 압력을 결정하는 단계는, 압력센서에 의지함이 없이 상기 방법에 의해서 수행될 수 있고, 측정헤드에서 주어진 조건에 대한 결론은 압력으로부터 그 방식으로 얻어질 수 있고, 이것들은 주어진 측정의 개시를 시작하게 할 수 있다.

압력변수들은 본 발명에 따른 방법에 의해서 정확하게 결정될 수 있다.

다른 실시 예에 있어서, 그러므로 측정되거나 주어진 변수의 구배가 확인되고, 만약 소정의 한계값을 초과한다면, 밸브 개방 또는 밸브 폐쇄가 진단된다.

대안적인 실시 예에 있어서, 디스플레이서 요소의 질량 m, 디스플레이서 요소에 압축응력을 가하는 스프링의 스프링 상수 k, 댐핑 d 및/또는 전자기 드라이브의 전기저항 R_Cu는 물리적 변수로서 결정된다.

특히 바람직한 실시 예에 있어서, 상기 변수들 모두가 결정된다. 그것은 예를 들어 최소 계산에 의해서 실행될 수 있다. 측정챔버에서의 압력을 제외한 모든 특별한 변수들은 실험에 의해서 결정될 수 있고 펌프 작동에서의 변화를 나타내지 않는 상수들을 나타낸다. 그럼에도 불구하고 다른 요소들에 관한 피로현상이 일어날 수 있는데, 이것은 상수의 값들을 변화시킨다. 예를 들면, 측정된 압력-이동 관계는 예측 압력-이동 관계와 비교될 수 있다. 두 관계로부터 사이클에 걸쳐서 집적된 차이는 상부 매개변수들에서의 변화에 의해서 최소화될 수 있다. 만일 그러한 경우, 예를 들어 스프링 상수가 변하는 것이 달성되고 결함있는 스프링이 탐지될 수 있다.

그러한 최소작동은 압력부족 조건, 즉 측정챔버에 유체가 없는 조건에서 또한 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 특히 필수적인 제어 매개변수들의 사전 상정없이 압력부 운동의 폐쇄-루프 제어를 개선하기 위해서 바람직한 예에서 더욱 발전될 수 있다. 양변위 펌프에 의해서 달성될 수 있는 측정 프로필이 개선될 수 있다.

그 목적을 위해서, 모델-기초 폐쇄-루프 제어는 특히 비-선형 모델-기초 제어에 있어서, 디스플레이서 요소의 드라이브를 위해서 사용된다.

모델-기초 제어 모델의 경우에 있어서, 프로세스 다이나믹의 가능성 만큼 완벽해지는 모델이 발전된다. 그 모델에 의해서, 단순화한 용어로, 장치 변수들이 다음 순간으로 이동하게되는 곳에 대한 예측을 할 수 있다.

그러면 적당한 조정 매개변수가 그 모델로부터 계산될 수 있다. 그러한 모델-기초 제어의 특징은 모델에 의해서 주어진 장치 매개변수들을 사용하여 측정 변수를 기초하여 필수적인 조정 매개변수의 진행중인 계산이다.

기본적으로 기초적인 물리적인 장치는 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. 디스플레이서 요소의 발명에 따른 미분방정식이 그 목적을 위해서 사용될 수 있다.

그런 점에서, 바람직한 실시 예에 있어서, 양변위 펌프에 대하여 특정되고 압력부에 작용하는 힘들이 미분방정식에서 모델화된다. 그러므로, 예를 들어 스프링에 의해서 압력부에 발휘되는 힘, 또는 스프링 상수 k, 및/또는 자기 드라이브에 의해서 압력부에 발휘되는 힘이 모델화될 수 있다. 운반유체에 의해서 압력부에 발휘되는 힘이 참조 변수로서 처리될 수 있다.

바로 다음의 장치 거동에 대한 예측은 만약 측정 변수들이 탐지된다면 그러한 상태 공간 모델에 의해서 이루어질 수 있다.

만약 바로 다음의 거동이 원하는 소정 거동으로부터 벗어난 방식으로 예측되었다면, 보정 영향이 그 장치에 적용된다.

어떻게 적당한 영향이 폐쇄-루프 제어 변수에 대한 유용한 조정 매개변수들의 영향을 나타내는지를 계산하기 위해서, 동일한 모델에서 시뮬레이션할 수 있다. 순간적으로 최적의 제어방법이 공지된 최적화 방법들에 의해서 선택될 수 있다. 그것의 대안으로서 온-오프로서 제어방법을 결정하고 탐지된 측정변수들에 따라서 그것을 적용하기 위해 상기 모델을 기초로 할 수 있다.

바람직한 예에 있어서, 비-선형 상태 공간 모델이 선택되고, 여기에서 비-선형 폐쇄-루프 제어는 제어-리아프노프 함수에 의해서, 평탄-기반 사전제어(flatness-based precontrol)를 통한 평탄-기반 폐쇄-루프 제어에 의해서, 적분형 백스템핑법(integrator backstepping methods)에 의해서, 슬라이딩 모드 방법이나 예측적인 폐쇄-루프 제어에 의해서 실행된다. 그 경우에 있어서 제어-리아프노프 함수에 의한 비-선형 폐쇄-루프 제어가 바람직하다.

모두 5개의 방법들이 수학으로부터 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, 아래에 놓인 모델에서 그 모델에 대한 적당한 솔루션을 야기한다.

일반적으로, 실제 프로필과 목표 프로필 사이의 차이는 아래에 놓인 모델에서 보다 작아지는 결과를 갖게 되는 다양한 제어 옵션들이 존재한다.

바람직한 예에 있어서, 모델-기초 폐쇄-루프 제어에 대한 기초는 최적화와 관련하여 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. 인정하건대, 본 발명에 따른 모델-기초 폐쇄-루프 제어는 목표 프로필과 실제 프로필 사이의 편차가 될 수 있음에도 불구하고 제어 특성에 있어서 두드러진 개선을 이미 초래하였다. 제어 개입의 에너지-최소화 선택에 있어서 특히 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, "거짓(false)" 목표값 프로필은 다음의 압력-흡입 사이클에 대해 의도적으로 미리 결정되는데, 여기에서 "거짓" 목표값 프로필은 선행하는 사이클에서 얻어지는 경험으로부터 계산된다. 만약 더욱 특별하게도 다음의 흡입-압력 사이클이 선행하는 사이클에서와 같이 실제 프로필과 목표 프로필 사이에서 정확히 동일한 편차를 수반하면, "거짓" 목표값 프로필의 사용은 실제로 원하는 목표값 프로필이 결과적으로 달성되는 결과를 갖게 된다.

인정하건대, 기본적으로 가능하고 동일한 응용에서 상기 시스템의 주기적인 거동에 의해서, 단지 한번에 수행될 상기한 자체-학습 단계에 대해 또한 충분하다. 즉, 제 1 사이클에서 측정될 차이와 제 2 사이클 및 모든 추가적인 사이클들로부터 적절히 보정되는 목표값 프로필이 달성된다. 그러나 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. 특히 바람직한 예에 있어서, 그러므로

유압 매개변수들을 갖는 물리적인 모델이 유압장치에 대해 또한 설정될 수 있고 적어도 하나의 유압 매개변수가 최적화 계산에 의해서 계산될 수 있는 특히 바람직한 예가 제공된다.

용어 유압 매개변수는 측정챔버를 통한 운반유체에 영향을 끼치는 디스플레이서 요소의 위치로부터 떨어져서 유압장치의 어느 매개변수를 평균화하는데 사용된다.

그러므로 유압 매개변수들은 예를 들어 측정챔버에서 운반유체의 밀도 및 측정챔버에서 유체의 점성이다. 또한, 유압 매개변수들은 측정챔버에 적어도 일시적으로 연결되는 호스나 파이프 길이 및 호스나 파이프의 직경이다.

그 측정은 추가적인 센서를 제공함이 없이 유압 매개변수들을 결정하는 것이 가능하다.

양변위 펌프의 고유한 특성은 유압장치가 두드러지게 변하는 것이고 밸브들중 하나는 개방되거나 폐쇄되는 흡입라인과 압력라인에 측정챔버에 의해서 연결된다는 것이다.

상기 장치는 흡입라인에 대한 밸브가 개방되고 압력라인에 대한 밸브가 폐쇄되는 상황에 대한 모델로 단순화한 것이다. 특히, 유연한 호스는 흡입라인에 대한 밸브에 빈번하게 끼워 맞추어지고, 호스 단부는 주위 압력하에서 유지되는 공급 콘테이너에 연결된다.

그 상태는 소위 흡입 스트로크 운동과정 동안에 일어난다. 즉, 디스플레이서 요소가 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동한다. 유압장치는 비-선형 나비에-스토크스 방정식에 의해서 층류 및 난류와 관련하여 설명될 수 있다. 운반유체의 밀도와 점성 이외에, 흡입 밸브를 공급 콘테이너에 연결하는 호스의 직경과 호스의 길이 및 호스에 있는 유체가 극복해야 하는 호스 높이에서의 차이는 유압 매개변수로서 또한 고려된다.

각각의 시스템에 따라 더욱 의미있는 가정들이 사용될 수 있다. 공지된 구배방법이나 레벤버크-마쿼트 알고리즘(Levenberg-Marquardt algorithms)에 의해서 실행될 수 있는 최적화 계산에 의해서, 물리적인 모델에 포함되고 측정헤드에서 압력변화를 잘 나타내는 유압 매개변수들, 압력부의 운동 또는 그로부터 파생된 속도와 가속을 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 결정방법은 흡입 스트로크 성능의 반복된 분석에 의해서 유일하게 실행된다.

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 개방시간들이 측정되거나 결정되며, 각각의 올바른 물리적인 모델이 밸브 개방시간의 결정 결과에 따라서 선택된다. 기본적으로, 본 발명에 따른 방법은 흡입 스트로크와 압력 스트로크에 대해 별도로 수행된다. 두 경우에 있어서, 실제로 값들은 예를 들어 운반유체의 밀도와 점성과 같은 유압 매개변수들에 대하여 얻어진 것과 정확히 같지 않다. 원론적으로, 다른 값들을 평균화할 수 있는데, 이 경우에는 몇몇 상황하에서 흡입 스트로크 동안에 물리적인 모델에 의해서 실제 상황의 양호한 설명에 의해 사실을 고려하는 것이 필수적이고, 흡입 스트로크 동안에 얻어진 값은 평균화 작동에서 보다 크게 가중되고, 다음에는 압력 스트로크 동안에 값이 확인된다.

유압 매개변수들이 본 발명에 따른 방식으로 결정된 후에, 물리적인 모델은 측정챔버에서의 압력을 결정하기 위해서 그 방식으로 결정된 유압 매개변수들과 함께 사용될 수 있다. 유체에 의해서 압력부에 발휘된 힘이 그 방식으로 결정된 유압 매개변수들에 의해서 모델화되는 한, 그 지식은 상기 압력부의 운동 조절을 개선하도록 사용될 수 있다.

추가적인 장점들, 특징들 및 가능한 용도들은 첨부도면들을 참조한 하기 바람직한 실시 예의 설명을 통해서 명백하게 밝혀질 것이다, 첨부도면에서:
도 1은 정상적인 상태에서 압력 그래프와 시간 그래프의 개략도,
도 2는 측정챔버에서 기체 기포들이 존재하는 상태에 대한 압력 그래프와 시간 그래프의 개략도,
도 3은 이상적인 운동 프로필의 개략도,
도 4는 자기학습 함수의 개략도,
도 5는 양변위 펌프에 연결된 흡입라인의 개략도, 그리고
도 6a 내지 6e는 유압 매개변수들과 이들의 시간에 따른 변화 예들을 나타낸 도면.

본 발명에 따른 방법은 자기 측정펌프와 관련하여 개발되었다. 바람직한 실시 예에 있어서, 그러한 측정펌프는 거기에 단단히 연결된 스러스트 로드를 구비한 가동 압력부를 갖는다. 상기 압력부는 펌프 하우징에 단단히 고정된 자기 케이싱에서 종축을 따라 축방향으로 이동가능하게 지지되고, 그래서 스러스트 로드를 구비한 압력부는 자기 케이싱에서 자기 코일의 전기적 작용을 받는 경우 압축 스프링의 힘에 대항하여 자기 케이싱에 있는 보어 내로 당겨지며, 압력부는 솔레노이드의 비활성화 후에 압축 스프링으로 인하여 초기 위치로 되돌아간다. 그 결과, 압력부 및 이에 의해서 작동되는 다이아프램은 자기 코일의 계속된 활성화와 비활성화 시에 진동운동을 수행하는데, 이때 종축에 배열된 측정헤드는 출구 및 입구 밸브와 연관되어 펌프 스트로크(압력 스트로크) 및 흡입 스트로크(흡입 스트로크)를 야기하게 된다. 자기코일의 활성화는 코일에 전압을 인가함으로써 실행된다. 압력부의 운동은 코일에서 전압의 시간 패턴에 의해 결정될 수 있다.

압력 스트로크와 흡입 스트로크는 같은 기간 동안에 지속할 필요는 없음을 알 수 있을 것이다. 흡입 스트로크 동안에 측정이 실행되지 않고 측정챔버는 단지 운반유체에 의해서 재충진됨에 따라, 흡입 스트로크를 가급적 빠르게 수행되는 것이 바람직하고, 압력 챔버에서 공동현상이 일어나지 않도록 보장하는 것이 필요하다.

본 발명에 따르면, (비-선형) 모델이 개발되었는데, 이것은 자기 시스템의 조건을 나타낸다.

다음의 모델이 바람직한 실시 예에 적용된다:

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 압력부에 작용하는 힘

F_p: 운반챔버에서 유체압력으로 인하여 압력부에 작용하는 힘

: 자기저항

R_Cu: 코일의 오믹 저항

x: 압력부의 위치

δ: 전기자와 자석 사이의 간격 크기

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

압력부의 위치와 자기 드라이브(F_p), 즉 운반챔버에서의 유체압력에 기인한 압력부에 작용하는 힘(유일하게 알려지지 않은 변수)을 통한 전류의 측정에 의해서 예측을 제공할 수 있다. 그러므로, 상기 모델을 사용하여, 운반챔버에서 유체압력에 기인한 압력부에 작용하는 힘을 결정할 수 있다. 유체압력을 받는 압력부의 영역이 알려짐에 따라서, 유체압력은 그 힘으로부터 계산될 수 있다.

전자기 측정 펌프 시스템에 대한 비-선형 시스템 설명은 모델-기초 진단방법들을 사용할 수 있게 한다. 그 목적을 위해서, 상기 장치 모델들의 상태 매개변수들이 평가되고 전자기 측정펌프의 펌프 헤드에 작용하는 압력이 결정된다. 필수적인 전류와 위치 센서들은 그 경우에 제어 목적을 위해서 펌프 시스템에 이미 설치되고, 그래서 상기 정보는 보충될 측정펌프의 구조 없이도 이미 유용하다. 진단 알고리즘들은 상태 매개변수들에서의 시간변화 및 펌프의 측정헤드에서의 압력을 기초하여 수행될 수 있다.

그러므로, 예를 들면 프로세스측 과도압력의 모델-기초 진단과 자동 펌프 작동중단이 실행될 수 있다.

밸브 개방과 밸브 폐쇄 시간의 인식은 예를 들어 시스템 모델의 연결된 상태 매개변수들의 시간 구배를 측정 및 평가하여 실행될 수 있다. 상태 구배들을 초과하거나 그 아래로 저하되는 상태는 소정의 한계들에 의해서 탐지될 것이며, 이것은 밸브 개방 및 밸브 폐쇄 시간의 구별을 야기한다.

이와는 달리, 압력부의 위치에 따라서 압력을 결정할 수 있고, 평가 작동으로부터 밸브 개방 및 밸브 폐쇄 시간을 추론할 수 있다. 대응하는 압력-이동 그래프가 도 1에서 좌측에 나타나 있다. 이와 연관된 이동-시간 그래프가 도 1에서 우측에 나타나 있다. 이동-시간 그래프는 압력부의 시간에 따른 운동을 나타낸다. 상기 압력부는 시작위치 1(x=0 mm)로부터 전방으로 먼저 이동하고, 측정챔버(압력 상태)의 체적을 감소시킨다. 시간 3에서, 압력부는 최대를 지나고 다음에는 다시 시작위치(흡입 상태)로 이동하게 된다.

연관된 압력-이동 그래프가 도 1에서 좌측에 나타나 있다. 이것은 시계방향으로 이동되는데, 압력부가 위치 1에 있는 좌표계 원점에서 시작한다. 압력 상태 동안에 측정챔버 내의 압력은 압력이 압력라인에 대해 밸브를 개방시키는 위치에 놓일 때까지 초기에 급격하게 상승한다. 압력 밸브가 개방됨에 따라서, 측정챔버 내의 압력은 대체로 일정하게 유지된다. 개방지점은 참조부호 2로 나타내었다. 도 1에서 우측에 또한 나타낸 것은 측정작용이 일어난 순간이다. 압력부의 각각의 추후 운동에 따라서 측정유체가 압력라인 내로 펌핑된다. 압력부가 최대위치(시간 3)에 도달하고 압력부의 운동이 역전됨에 따라서, 압력밸브는 즉시 폐쇄되고 측정챔버 내의 압력은 다시 떨어진다. 최소압력에 도달함에 따라서(시간 4), 측정챔버를 흡입라인에 연결하는 흡입밸브가 개방되고, 측정유체는 시작 지점으로 되돌아올때까지 측정챔버 내로 흡입된다.

압력부의 이동이 최대에 도달함에 따라 이동-시간 그래프로부터 밸브 폐쇄시간이 결정될 수 있다. 특히 실제로 압력-이동 그래프는 굴곡지지 않은(rounded-off) "코너들"을 가지므로, 시간 2 및 4, 즉 밸브 개방시간들은 쉽게 결정되지는 않는다. 그러므로, 예를 들면, 압력-이동 그래프에서 위치 1로부터 시작하여 압력 최대(위치 3으로 알려짐)의 90%에 도달할 때 이동이 읽혀질 수 있고 지점 1과 2 사이의 압력-이동 그래프가 결정될 수 있다. 90% 곡선은 점선으로 도시되어 있다. 결과적인 직선은 밸브 작동시간에서 곡선 p=p_max를 가로지른다. 시간 4는 동일한 방식으로 또한 결정될 수 있다. 결정작동은 각각의 사이클에서 실현될 수 있고, 그 결과는 추후 사이클에 사용된다. 그러한 방식에서 개방 시간에서의 변화가 또한 탐지된다.

유압장치에서 기체 기포들, 측정 유닛의 펌프 헤드에서의 공동현상 및/또는 측정 유닛의 밸브 개방 및 밸브 폐쇄 시간들은 개별적인 상태 매개변수들의 목표 및 실제 궤적을 비교하여 진단될 수 있다. 특히 소정의 실패 한계가 목표 궤적과 실제 궤적 사이에서 초과되는 경우, 경고신호가 발생할 수 있고 대응하는 측정이 이루어질 수 있다.

도 2에는 예가 도시되어 있다. 여기에서 압력-이동 그래프는 좌측에 그리고 이동-시간 그래프는 우측에 도시되어 있다. 우측 도면은 도 1에서 대응하는 그래프와 같다. 만약 유압장치에서 압축할 수 있는 기체 기포들이 존재하면, 압력밸브는 단지 시간 2'에서 개방되고 흡입밸브는 단지 시간 4'에서 개방되는 결과를 가질 수 있다. 밸브 개방시간에서의 표식 이동은 그러므로 "측정챔버 내의 공기" 상태를 진단하도록 사용될 수 있다. 공동현상의 경우에 있어서, 단지 밸브 개방시간 4' 및 밸브 개방시간 2가 이동되지 않고, 그래서 그러한 거동은 "공동현상"을 진단하는데 사용될 수 있다.

개별적으로 연결된 시스템 상태 매개변수들의 분석에 의해서 제공되는 모델-기초 방법은 예전에 실행된 것보다 상당히 포괄적이고 높은 등급의 진단을 가능하게 한다.

또한, 저가의 센서 장치비용 및 높은 수준의 신뢰성과 확실성이 달성될 수 있다. 높은 질의 진단수단은 측정 정확도가 상당히 개선될 수 있음에 따라 전자기 측정펌프 장치의 사용 범위가 어떤 상황하에서는 향상될 수 있음을 의미한다.

목표 곡선과 실제 곡선 사이에서 향후 또는 실제로 이미 존재하는 편차를 상기 모델에 의해 확인하는 것이 또한 가능하다. 상기 모델은 제어 개입의 가능한 영향을 계산하도록 사용될 수 있다.

실시간에서, 현재 강도의 측정과 압력부의 위치는 상기 장치가 어떻게 발전할지를 결정한다. 상기 장치가 원하는 방향으로 다시 이동할 수 있음에 의해서, 제어 개입, 즉 자기코일에서 전압의 변화를 계산하는 것이 가능하다.

압력부의 이동을 달성하기 위해서, 도 3으로부터 실현되는 것과 같이, 압력부의 운동은 폐쇄-루프 제어를 겪는다.

폐쇄-루프 제어를 위한 시스템에서 간섭의 가능한 방법들의 다양성이 존재함을 알 수 있다. 그러므로 동적 시스템에 대한 안정적인 솔루션을 찾는 것이 어느 순간 가능하다. 연산단계는 연속적으로, 즉 최적 폐쇄 루프 제어를 달성하기 위해 유용한 연산능력으로서 반복된다.

여기에서 제안된 모델을 사용하여 시간의 매 순간에서 동적 시스템의 새로운 안정적인 솔루션을 결정하는 것은 필요하지 않다. 일반적으로, 측정변수들, 즉 압력부의 위치와 자기 드라이브에서의 전압에 따라 적당한 보정 기능이 한번에 결정하기에 그리고 폐쇄-루프 제어를 위한 보정 기능을 사용하기에 충분하다.

폐쇄-루프 제어에도 불구하고, 선택된 모델은 항상 이상화를 나타냄에 따라 목표값과 실제값 사이에 편차가 불가피하게 발생할 것이다. 또한, 탐지된 측정 변수들은 항상 에러에 시달린다(노이즈).

실제 프로필과 목표 프로필 사이의 차이를 줄이기 위해서 상기 차이는 압력-흡입 사이클 동안에 측정되고 측정된 차이와 원하는 목표 프로필의 합은 다음 사이클을 위한 목표 프로필로서 사용된다.

다시 말해서, 압력-스트로크 사이클이 반복된다는 사실이 사용된다. 그러므로, 다음의 사이클에서 소정의 목표값 프로필이 존재하는데, 이것은 실제로 원하는 목표값 프로필과 관련하여 편차를 나타낸다.

자체-조절 원리는 명확성을 위해 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. Y-축은 압력부의 위치를 그리고 X-축은 시간을 나타낸다.

제 1 사이클에 있어서, 폐쇄-루프 제어를 위해 사용된 목표 프로필은 점선으로 도시되어 있다. 목표 프로필은 참조 프로필로서 제 3 사이클에서와 비교하여 재생되는 원하는 목표 프로필에 대응한다. 본 발명에 따른 모델-기초 폐쇄-루프 제어에도 불구하고, 실제 프로필은 목표 프로필로부터 벗어날 것이다. 도 4의 제 1 사이클에 있어서, 예로서 실제적인 프로필이 실선으로 나타나 있다. 그 경우, 실제 프로필과 목표 프로필 사이의 편차는 실제로 그들이 일어나는 것보다 명확성을 위해 보다 분명하게 도시된다.

제 2 사이클에 있어서, 제 1 사이클의 실제 프로필과 참조 프로필 사이의 차이는 제 1 사이클에 대해 사용된 목표 프로필로부터 차감되고, 그 차이는 제 2 사이클 동안에 폐쇄-루프 제어에 대한 목표 프로필로서 사용된다. 그 방식으로 얻어진 목표 프로필은 제 2 사이클에서 점선으로 나타나 있다.

이상적인 경우에 있어서, 제 2 사이클에서 실제 프로필은 제 1 사이클에서 관찰된 것과 같이 사용된 목표 프로필로부터 동일한 범위로 벗어난다. 그 결과, 참조 프로필에 대응하는 실제 프로필(제 2 사이클에서 실선으로 나타냄)이 존재한다.

물리적인 모델의 디자인에 의해서, 특히 측정챔버에서 유압 프로세스의 비-선형 장치 설명 또는 전자기 측정펌프 장치의 측정챔버에 연결된 라인에서, 모델-기초 확인방법을 실시간으로 사용하는 것이 가능하다. 그 목적을 위해서 유압 매개변수들, 즉 유압모델의 상태 매개변수들이 평가되고 유압 프로세서의 매개변수들 뿐만아니라 시스템 다이내믹스가 결정된다.

디스플레이서 요소의 위치나 속도 및 디스플레이서 요소로부터 추론할 수 있는 가속 및 다이아프램에 의해서 운반유체에 작용하는 힘에 의해 결정될 수 있는 측정챔버에서의 압력은 측정 변수들 또는 결정될 외부 변수들로서 기능한다.

특정한 양변위 펌프들에서 일반적인 것처럼, 흡입라인은 공급 콘테이너에 흡입 밸브를 연결하는 호스를 포함하며, 상기 유압 장치는 흡입 스트로크를 위한 단순화한 형태로 설명될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 압력밸브는 폐쇄되고 흡입 밸브는 개방된다. 흡입라인은 직경 D_s 및 호스 길이 L의 호스로 이루어진다. 호스는 높이 차 Z에 걸쳐서 놓인다.

만약 흡입라인이 일정한 직경을 갖고 있고 비압축성 유체가 사용되며 신축될 수 없다고 가정하면, 비-선형 나비에-스토크스(Navier-Stokes) 방정식은 단순화될 수 있다.

예를 들어 구배법이나 레번버크-마쿼트(Levenberg-Marquardt) 알고리즘과 같은 공지된 최적화 방법에 의해서, 압력부의 측정되거나 결정된 위치 및 측정챔버에서 측정되거나 결정된 압력을 잘 설명할 수 있는 모델을 기초하여 유압 매개변수들이 결정된다.

도 6a 내지 도 6e는 운반유체로서 글리세린을 사용하여 시간에 따라 본 발명에 따른 방법으로부터 얻은 값들(실선)과 유압 매개변수(점선)으로 각각 나타낸다.

그러므로, 예를 들어, 도 6a는 운반유체의 밀도를 나타낸다. 이것은 약 1260 kg/m³(점선)이다. 본 발명에 따른 방법은 한 위치에서 약 100초 내에서 밀도를 결정한다. 가능하게도, 시간 t = 0초에서 주어진 값은 실제값 보다 여전히 아래에 있다. 그러나 진행중인 최적화에 의해서 밀도에 대해 본 발명에 따른 방법에 의해서 결정된 값은 진실값으로 매우 빠르게 접근한다(실선).

같은 방식이 호스 길이 L(도 6b 참조), 높이차 Z(도 6c 참조), 호스 직경(도 6d 참조) 및 점성(도 6e 참조)에 적용된다.

본 발명에 따른 방법에 의해서 결정된 매개변수들은 유압장치에 의해서 압력부에 발휘된 힘을 결정하도록 생성된 물리적인 모델과 함께 사용될 수 있다.

그 정보는 본 발명에 따른 폐쇄-루프 제어를 위해서 사용될 수 있다. 그러므로, 발전된 유압 모델은 유압장치의 영향을 물리적으로 재현할 수 있고 외란 변수 침입의 형태로 동일하게 고려할 수 있다.

이것은 전자기 측정 펌프장치의 펌프 작동을 크게 개선한다.

Claims (16)

1. 양변위 펌프에서 적어도 하나의 물리적 변수를 결정하기 위한 방법으로,
   상기 양변위 펌프는 밸브들에 의해서 흡입라인과 압력라인에 연결되는 측정챔버의 한계를 정하는 가동 디스플레이서 요소를 가지며 그래서 상기 디스플레이서 요소의 진동운동에 의해 운반유체가 상기 흡입라인에 의해서 상기 측정챔버 내로 흡입되고 상기 압력라인에 의해서 상기 측정챔버 밖으로 강제 배출되며, 상기 디스플레이서 요소의 상기 진동운동을 위한 드라이브가 제공된, 방법에 있어서,
   상기 디스플레이서 요소에 대하여 미분 방정식이 물리적인 모델을 기초로 하여 설정되고, 적어도 상기 디스플레이서 요소의 위치가 측정되며, 상기 물리적 변수는 상기 미분 방정식에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 양변위 펌프의 상기 측정챔버에서 운반유체의 유체압력은 물리적 변수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 양변위 펌프는 전자기적으로 구동되는 측정펌프, 바람직하게는 전자기적으로 구동되는 다이아프램 펌프인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 디스플레이서 요소의 위치 이외에 상기 전자기 드라이브를 통과하는 전류가 측정되고, 상기 미분 방정식은 상기 디스플레이서 요소의 위치와 상기 전자기 드라이브를 통과하는 전류를 측정 변수로서 사용하며, 바람직하게는 상기 미분 방정식은 탐지될 더이상의 측정 변수들을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항들 중 한 항에 있어서, 만약 실제적인 유체압력이 소정의 최대값에 도달하거나 초과하면, 경고신호가 출력되고, 바람직하게는 상기 경고신호는 상기 경고신호의 수신에 반응하여 상기 측정펌프의 작동을 중단시키는 자동 작동중단 기구로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항들 중 한 항에 있어서, 상기 디스플레이서 요소의 운동 주기동안에 목표 유체 압력 곡선, 상기 디스플레이서 요소의 목표 위치 곡선 및/또는 상기 전자기 드라이브를 통과하는 목표 전류가 제공되고, 상기 실제 유체압력은 목표 유체압력과 비교되고, 상기 디스플레이서 요소의 실제위치는 상기 디스플레이서 요소의 목표위치와 비교되고 및/또는 상기 전자기 드라이브를 통과하는 실제 전류는 상기 전자기 드라이브를 통과하는 목표 전류와 비교되고, 경고신호는 실제적인 값과 목표 값들 사이의 차이가 소정의 기준을 만족시키는 경우에 출력되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 목표값에 대한 상대적인 편차의 가중합이 결정되고, 상기 기준은 상기 가중합이 소정값을 초과하는 경우에 경고신호가 출력되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 다수의 기준이 미리 결정되고, 실패의 경우가 각각의 기준과 연관되고, 기준이 실현되면, 연관된 실패의 경우가 진단되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항들 중 한 항에 있어서, 상기 디스플레이서 요소의 질량 m, 상기 디스플레이서 요소에 압축 응력을 가하는 스프링의 스프링 상수 k, 댐핑 d 및/또는 상기 전자기 드라이브의 전기저항 R_Cu는 물리적 변수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항들 중 한 항에 있어서, 모델-기초 폐-루프 제어는 상기 드라이브를 위해서 사용되고, 바람직하게는 상기 미분 방정식은 상기 모델-기초 폐-루프 제어를 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 비-선형 상태 공간 모델이 모델로서 선택되고, 상기 비-선형 폐-루프 제어는 제어-아프노프 함수(제어-Lyapunov functions), 평탄-기초 사전적 통제에 따른 평탄-기초 폐-루프 제어방법들, 적분형 백스텝핑법(integrator backstepping methods), 슬라이딩 모드 방법들 또는 예측 폐-루프 제어에 의해서 실행되고, 여기에서 상기 제어-아프노프 함수에 의한 비-선형 폐-루프 제어가 바람직한 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 흡입-압력 사이클 동안에 상기 디스플레이서 요소의 탐지된 실제 위치 프로필과 상기 디스플레이서 요소의 소정 목표 위치 프로필 사이의 차이가 탐지되고, 탐지된 차이와 소정의 목표 위치 프로필의 적어도 일부의 차이가 다음의 흡입-압력 사이틀에 대한 목표 값 프로필로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항들 중 한 항에 있어서, 상기 양변위 펌프에서 유압 매개변수들이 결정되고, 상기 유압 장치에 대하여 물리적인 모델이 유압 매개변수들에 따라 설정되고, 상기 디스플레이서 요소의 위치 뿐만아니라 상기 디스플레이서 요소에 의해서 상기 측정챔버에 있는 유체에 발휘되는 힘 또는 상기 측정챔버에서의 압력이 결정되고, 적어도 하나의 유체 매겨변수가 최적의 계산에 의해서 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 측정챔버에 있는 유체의 밀도 및/또는 상기 측정챔버에 있는 유체의 점성이 유압 매개변수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 흡입라인에 대한 밸브가 개방되고 상기 압력라인에 대한 밸브가 폐쇄되는 상황 및/또는 상기 흡입라인에 대한 밸브가 폐쇄되고 상기 압력라인에 대한 밸브가 개방되는 상황에 대한 물리적인 모델이 설정되고, 만약 상기 흡입라인에 대한 밸브가 개방되고 상기 압력라인에 대한 밸브가 폐쇄되는 상황과 상기 흡입라인에 대한 밸브가 폐쇄되고 상기 압력라인에 대한 밸브가 개방되는 상황 모두에 대하여 설정되는 경우, 밸브 개방 시간이 결정되고, 상기 물리적인 모델은 밸브 개방 시간의 결정 결과에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 13 항 내지 제 15 항들 중 한 항에 있어서, 상기 물리적인 매개변수의 결정 후에 상기 물리적인 모델은 운반유체에 의해서 상기 디스플레이서 요소에 발휘되는 힘을 결정하기 위해서 사용되고, 이러한 방식으로 결정된 힘은 상기 디스플레이서 요소의 운동의 폐-루프 제어에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.

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