KR20190058548A - 액추에이터용 방법 및 컨트롤러 - Google Patents

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마츠 프리만
파시 헤이키넨
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메트소 플로우 컨트롤 오와이
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Abstract

프로세스 디바이스(1)의 공압식 또는 유압식 액추에이터(3)를 제어하는 컨트롤러(2)는, 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 위치(h)를 나타내는 측정된 위치 신호(hmeas)를 수신하기 위한 위치 피드백 신호 입력, 액추에이터 압력 출력(C1), 액추에이터 압력(pactuator)을 측정하기 위한 압력 센서(22)를 포함한다. 컨트롤러는 측정 위치 피드백 모드 및 시뮬레이션 위치 피드백 모드로 동작하도록 구성된다. 측정 위치 피드백 모드에서 액추에이터(3)는 세트 포인트 위치(hsp) 및 측정된 위치(hmeas)에 따라 제어되고, 시뮬레이션된 위치 피드백 모드에서 액추에이터는 세트 포인트 위치(hsp) 및 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치(hsim)에 기초한 컨트롤러이다. 시뮬레이션된 위치(hsim)는 시뮬레이션 모델(23)에 의해 측정된 액추에이터 압력(pactuator)으로부터 유도된다.

Description

액추에이터용 방법 및 컨트롤러
본 발명은 액추에이터, 특히 공압식 및 유압식 액추에이터의 제어에 관한 것이다.
액추에이터는 흔히 모션을 도입하거나 모션을 제어하기 위한 기구로서 사용된다. 그것은 에너지원, 보통 전류, 유압식 유체 압력, 또는 공압식 유체 압력에 의해 동작되며, 그 에너지를 목표 기구의 모션, 예를 들면 제어 밸브의 닫힘 요소의 움직임으로 변환한다.
제어 밸브는 일반적으로 다양한 파이프라인 및 프로세스에서 액체나 가스 흐름의 연속적인 제어를 위해 사용된다. 오일과 가스, 채광, 펄프와 종이와 같은 가공 산업 및 화학 산업에서, 프로세스 내에 플랜트의 파이프 시스템 제어 물질 흐름에 있어서 다양한 종류의 제어 밸브가 설치된다. 물질 흐름은 유체, 용액, 액체, 가스 및 스팀과 같은 임의의 유체 물질을 포함할 수 있다. 제어 밸브의 동작은 그 밸브의 고정 시트에 대해 이동가능한 또는 닫힘 부분(예로써, 플러그, 볼 또는 디스크)의 포지셔닝을 포함한다. 제어 밸브는 보통 액추에이터와 연결되고 제어 신호에 의해 지시된 위치로 밸브의 닫힘 요소를 정확히 위치시키는 것을 목적으로 한다. 액추에이터는 밸브의 닫힘 요소를 완전히 열린 위치와 완전히 닫힌 위치 사이에서 원하는 위치로 이동시킨다. 액추에이터는 예를 들면 공압식 또는 유압식의 실린더 피스톤 디바이스일 수 있다. 액추에이터는, 부분적으로, 제어 밸브의 닫힘 요소의 위치를 제어하기 위해, 밸브 컨트롤러라고도 불리는 밸브 포지셔너에 의해 일반적으로 제어되어, 프로세스 내 물질 흐름은 프로세스 컨트롤러로부터의 제어 신호에 따른다. 위치 센서(예로서, 포텐셔미터)는 포지셔너에 실제 밸브 위치를 나타내는 신호를 공급한다. 이런 식으로 액추에이터는 제어 신호에 비례하여 그 행정을 따라 위치될 수 있다. 그러므로 포지셔너는 피드백 컨트롤러로서 동작한다.
제어 밸브의 향상된 성능을 제공하는 새로운 디바이스 중 하나는 "스마트" 포지셔너 또는 디지털 밸브 컨트롤러라고 불린다. 스마트 포지셔너 중 일례가 메트소 코포레이션에 의해 제작된 "Neles NDX valve controller"이다. 스마트 포지셔너는 향상된 포지셔닝 성능을 얻기 위해 디지털 프로그래밍으로부터의 이점을 끌어내는 내부 로직 능력을 가지는 마이크로프로세서 기반의 전자 포지셔너이다. 스마트 포지셔너의 이점은 그것이 더 나은 동적 응답를 얻기 위해 위치 제어 알고리즘을 사용하도록 프로그래밍될 수 있다는 것이다. 추가로, 스마트 포지셔너는 프로세스 제어 시스템과 통신하기 위해서 Hart, 파운데이션 필드버스 등과 같은 양방향(2-way) 통신 프로토콜을 사용할 수 있다.
보통 위치 센서는 액추에이터 및 밸브에 부착되어야 하는 밸브 포지셔너 또는 컨트롤러에 통합된다. 그러나, 별개의 위치 센서가 액추에이터 또는 밸브에 부착되고, 위치 측정은 원격으로 장착되는 포지셔너와 통신되는 방식도 존재한다.
두 가지 경우 모두, 위치 센서에서와 같은 밸브 위치 피드백에서의 고장은, 피드백 제어 및 밸브가 작동하지 않게 만들수 있다. 미국 특허 제7,222,016호는 주 위치 피드백 컨트롤러를 백업하기 위해 보조 압력 피드백 컨트롤러가 제공되는 방식이 개시되어 있다. 위치 피드백 제어와 관련된 고장이 발생하면, 압력 피드백을 가지는 보조 컨트롤러는 제어 밸브의 연속된 동작을 보장하기 위해 사용 상태로 되게 된다. 주 컨트롤러에서 보조 컨트롤러로 제어를 이전하는 스위치는 수동적으로 동작될 수 있고 또는 위치 센서 고장에 자동적으로 반응할 수 있다. 이러한 접근의 단점은 추가적인 보조(압력 피드백) 컨트롤러가 구성되고, 조정되어야만 한다는 것이다.
본 발명의 양태는 첨부된 독립 청구항에 개시된다. 본 발명의 실시예는 종속 청구항에 개시된다.
본 발명의 일 양태는 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 방법으로서,
시뮬레이션 피드백 모드로 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하며, 액추에이터 압력이 측정되고, 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치는 시뮬레이션 모델에 의해 측정된 액추에이터 압력으로부터 유도되며, 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 위치는 세트 포인트 위치 및 시뮬레이션된 위치에 기초하여 제어된다.
일 실시예로서, 상기 방법은 측정 피드백 모드로 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 단계를 더 포함하며, 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 측정된 위치는 위치 센서로부터 얻어지며, 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 위치는 세트 포인트 위치 및 측정된 위치에 기초하여 제어된다.
본 발명의 일 양태는 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 방법으로서, 측정 피드백 모드에서 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하며, 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 측정된 위치는 위치 센서로부터 얻어지고, 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 위치는 세트 포인트 위치 및 측정된 위치에 기초하여 제어되고,
액추에이터 압력이 측정되고,
액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치가 시뮬레이션 모델에 의해 측정된 액추에이터 압력으로부터 유도되며,
시뮬레이션된 위치값과 측정된 위치값 사이의 오차가 미리 정의된 한계를 초과하는 경우 위치 측정의 실패가 검출된다.
일 실시예로서, 시뮬레이션 모델은 액추에이터 압력의 함수로서 위치의 시간 가변성 움직임을 모델링하는 동적 시뮬레이션 모델이다.
일 실시예로서, 시뮬레이션 모델은 액추에이터 압력의 함수로서 위치의 변화의 시간 상수를 고려한다.
일 실시예로서, 시뮬레이션 모델은 액추에이터 압력의 함수로서 시뮬레이션된 정상 상태 위치값을 제공하는 비선형 부분, 및 시뮬레이션된 위치 피드백의 속도를 결정하는, 시간 상수로 특징짓는, 선형 동적 요소를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 방법은 위치 센서에서 고장이 있는 경우 시뮬레이션 피드백 모드로 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 위치를 제어하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예로서, 상기 방법은 주로서(primarily) 측정 피드백 모드로 액추에이터를 제어하는 단계, 및 측정된 위치를 수신하는 것의 실패에 응답하여 시뮬레이션 피드백 모드로 액추에이터를 제어하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예로서, 상기 방법은 측정 피드백 모드 또는 시뮬레이션 피드백 모드의 사용 및/또는 액추에이터의 측정된 위치를 수신하는 것의 실패를 유저에게 나타내는 단계를 더 포함한다.
일 실시예로서, 상기 방법은 액추에이터 제어의 구성 동안 자동적으로 시뮬레이션 모델의 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하며, 그 결정하는 단계는 바람직하게는 액추에이터의 테스트 행정 동안 각각의 측정된 액추에이터 압력에 대해서 위치 센서에 의해 액추에이터의 위치를 측정하는 것을 포함한다.
일 실시예로서, 상기 방법은 위치 센서가 없는 액추에이터를 시뮬레이션 피드백 모드로 제어하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예로서, 상기 방법은 액추에이터 제어의 구성 동안 수동적으로 시뮬레이션 모델의 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하며, 그 결정하는 단계는 바람직하게는 액추에이터의 테스트 행정 동안 각각의 측정된 액추에이터 압력에 대한 액추에이터의 위치의 시각적 검사를 포함한다.
본 발명의 일 양태는 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 컨트롤러로서,
액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 위치를 나타내는 위치 센서 신호를 수신하기 위한 위치 피드백 신호 입력,
액추에이터 압력 출력,
액추에이터 압력 측정을 획득하기 위한 수단,
적어도 제1 제어 모드 및 제2 제어 모드를 가지는 제어 유닛을 포함하고,
제1 제어 모드에서 제어 유닛은 세트 포인트 위치 및 수신된 위치 센서 신호에 기초하여 액추에이터를 제어하도록 마련되고, 제2 제어 모드에서 제어 유닛은 세트 포인트 위치 및 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치에 기초하여 액추에이터를 제어하도록 마련되며, 시뮬레이션된 위치는 시뮬레이션 모델에 의해 측정된 액추에이터 압력으로부터 유도된다.
본 발명의 일 양태는 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 컨트롤러로서,
액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 위치를 나타내는 측정된 위치 신호를 수신하기 위한 위치 피드백 신호 입력,
액추에이터 압력 출력,
액추에이터 압력 측정을 획득하기 위한 수단,
세트 포인트 위치 및 측정된 위치에 따라 액추에이터를 제어하도록 마련된 제어 유닛을 포함하며,
제어 유닛은 시뮬레이션 모델에 의해 측정된 액추에이터 압력으로부터 액추에이터 또는 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치를 유도하도록 마련되며, 그리고
제어 유닛은 시뮬레이션된 위치값 및 측정된 위치값 사이의 오차가 미리 정의된 한계를 초과하는 경우 위치 측정에서의 고장을 검출하도록 구성된다.
일 실시예로서, 프로세스 디바이스는 밸브, 특히 제어 밸브이다.
본 발명의 일 양태는 그 제어 방법을 구현하도록 구성된 컨트롤러이다.
본 발명의 일 양태는 위치 센서가 없는 프로세스 디바이스 및 액추에이터를 제어하는데 있어서, 본 발명의 어느 실시예에 따른 컨트롤러의 사용이다.
본 발명의 일 양태는 본 발명의 어느 실시예에 따라 제어되는, 프로세스 디바이스, 특히 제어 밸브이다.
이하에 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 의하여 더 자세하게 설명될 것이다.
도 1은 예시적 프로세스 자동화 시스템의 도식적인 블록 다이어그램을 보여주는 도면이다.
도 2a는 예시적 제어 밸브 어셈블리의 도식적인 블록 다이어그램을 보여주는 도면이다.
도 2b는 예시적 피드백 제어 루프의 도식적인 블록 다이어그램을 보여주는 도면이다.
도 3은 스프링 리턴 액추에이터용 액추에이터 이동 모델의 일례를 보여주는 도면이다.
도 4는 설치된 밸브 포지셔너에 대해서 수행될 수 있는 예시적 모델링 절차를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 밸브 포지셔너 또는 컨트롤러의 도식적인 블록 다이어그램을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 시뮬레이션 피드백 제어 루프의 도식적인 블록 다이어그램을 보여주는 도면이다.
도 1은 예시적 프로세스 자동화 시스템의 도식적인 블록 다이어그램을 보여준다. 여기서 본 발명의 원리는 밸브 포지셔너에 적용될 수 있다. 제어 시스템 블록(5)은 일반적으로 자동화 시스템에서, 팩토리 LAN(4)에 의해 서로 연결될 수 있는, 임의의 또는 모든 제어실 컴퓨터(들)/프로그램 및 프로세스 제어 컴퓨터(들)/프로그램 뿐만 아니라 데이터베이스를 나타낸다. 제어 시스템을 위한 다양한 아키텍처가 있다. 예를 들면, 제어 시스템은, 종래 기술에서 잘 알려진, 직접 디지털 제어(DDC; Direct Digital Control) 시스템 또는 분산 제어 시스템(DCS; Distributed Control System)일 수 있다. 자동화 시스템의 타입이나 아키텍처는 본 발명과 관련되지 않는 것을 이해해야 한다.
도 1의 예에서, 프로세스 밸브(1)와 포지셔너(2)와 액추에이터(3)를 포함하는 제어 밸브 어셈블리는 프로세스 파이프라인(7) 내 물질의 흐름을 제어하기 위한 프로세스에 연결될 수 있다. 오일과 가스, 채광, 펄프와 종이와 같은 가공 산업 및 화학 산업에서, 프로세스 또는 프로세스 파이프라인의 물질 흐름이 제어될 수 있다. 물질 흐름은 유체, 용액, 액체, 가스 및 스팀과 같이, 임의의 유체 물질을 포함할 수 있다. 비록 도 1에서는 단 하나의 제어된 프로세스 밸브 어셈블리가 도시되지만, 자동화 시스템은, 보통 그것들이 수백개인, 제어 밸브 어셈블리와 같이, 많은 필드 디바이스를 포함할 수 있다. 프로세스 밸브(1)의 일례는 메트소 코포레이션의 "Neles®RotaryGlobe control valve"이다. 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 밸브 포지셔너(2)의 일례는 메트소 코포레이션에 의해 제작된 "Neles®NDX valve controller"이다. 액추에이터(3)의 일례는 메트소 코포레이션의 "Quadra-Power X series pneumatic actuator"이다.
플랜트 영역에서, 제어 밸브와 같이, 제어 시스템과 필드 디바이스 간의 상호 연결을 마련하기 위한 다양한 대체 방법이 있다. 도 1에서, 필드/프로세스 버스(6)가 일반적으로 그런 상호 연결을 나타낸다. 전통적으로, 필드 디바이스는 이선식 트위스트 페어 루프에 의해 제어 시스템에 연결되었고, 각 디바이스는 4-20mA 아날로그 입력 신호를 제공하는 싱글 트위스트 페어에 의해 제어 시스템에 연결되었다. 최근 들어, HART(Highway Addressable Remote Transducer) 프로토콜과 같이, 트위스트 페어 루프에서 종래의 4-20mA 아날로그 신호와 함께 디지털 데이터의 전송을 가능하게 하는 새로운 솔루션이 제어 시스템에 이용되고 있다. HART 프로토콜은 예를 들면 공개된 「HART Field Communication Protoco: An Introduction for Users and Manufacturers, HART Communication Foundation, 1995」에서 자세하게 설명된다. HART 프로토콜은 또한 산업 표준으로 개발되어 왔다. 다른 필드버스의 예로 파운데이션 필드버스 및 Profibus PA를 포함한다. 그러나, 필드/프로세스 버스(3)의 타입이나 구현은 본 발명과 관련이 없는 것을 이해해야 한다. 필드/프로세스 버스(6)는 상술한 대안 중 어느 하나에 기초할 수 있고, 또는 그것들 중 어떤 조합이나 어느 다른 구현에 기초할 수 있다.
도 2a는 예시적 제어 밸브 어셈블리의 도식적인 블록 다이어그램을 나타내며, 여기서 공압식 액추에이터(3)는 밸브 포지셔너나 컨트롤러(2)의 제어 하에 프로세스 밸브(1)를 동작시킨다. 포지셔너(2)와 같은, 인텔리전트(스마트) 밸브 포지셔너의 동작은, 마이크로프로세서(μP)와 같은, 마이크로 컨트롤러에 기초할 수 있다. 포지셔너나 컨트롤러(2)는 그 밸브(1)의 위치를 제어한다. 그 목적을 위해서, 포지셔너는 4-20mA 페어 및 HART와 같이, 프로세스/필드버스(6)를 통해서 입력 신호(예로써, 세트 포인트)를 수신할 수 있고, 다양한 측정을 수행할 수 있다.
포지셔너(2)는 액추에이터(3) 및/또는 밸브(1)에 부착된 위치 센서(12)에 의해 측정된 밸브 또는 액추에이터 위치 h를 제공받을 수 있다. 위치 센서(12)는 액추에이터 또는 밸브의 위치를 측정하고 포지셔너(2)로 다시 실제 밸브 또는 액추에이터 위치를 나타내는 위치 신호 h를 공급하기 위해서 마련될 수 있다. 예를 들어, 센서(12)는 액추에이터(3)의 샤프트(14)의 회전 또는 선형 움직임을 측정하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 센서(12)는 저항이 액추에이터(3) 또는 밸브(1)의 위치 h에 따라 변하는 포텐셔미터(가변 저항)을 포함할 수 있다. 위치 센서(12)는, 포지셔너(2)가 액추에이터(3)에 부착되는 경우, 포지셔너(2)에 통합될 수 있다. 포지셔너(2)가 액추에이터(3) 및 밸브(1)로부터 떨어지거나 분리되어 위치되는 구현에서는, 포지셔너(2)는 유선 또는 무선 연결(11)을 통해서 그 측정된 액추에이터/밸브 위치 hmeas를 나타내는 신호를 수신할 수 있다.
포지셔너(2)는 공급 압력 psupply으로 공기를 공급하는 압축 공기 S의 공급부에 연결될 수도 있으며, 그로부터 포지셔너(2)가 밸브(1)를 포지셔닝시키기 위해 액추에이터(3)를 제어하는 액추에이터 압력 pactuator를 제공하도록 마련될 수 있다. 액추에이터를 위해 가압된 공기, 즉, 공압식 액추에이터 압력 pactuator는, 액추에이터 압력 포트 C1에 제공되고, 액추에이터 압력 라인 또는 파이프(10)를 통해 공압식 액추에이터(3)로 전달될 수 있다. 액추에이터(3)는 공압식 액추에이터 압력 pactuator를, 밸브 스템(14)에 연결된 다이어프램 또는 피스톤에 작용하는 압력에 의해 밸브 스템(14)의 회전 또는 선형 운동으로 바꿀 수 있다. 액추에이터(3)는 단동식(single-acting)이거나 복동식(double-acting)일 수 있다. 단동식 디바이스를 가질 때, 반대 방향으로의 움직임이 스프링에 의해 작용하고, 공압식 액추에이터 압력 p는 그 스프링에 대해 작용한다. 공압식 압력 p가 밸브를 닫고, 스프링 동작이 밸브(1)를 여는 경우, 액추에이터는 직동(direct acting)이라고 불린다. 공압식 압력 p가 밸브를 열고, 스프링 동작이 밸브를 닫는 경우, 액추에이터는 역동(reverse acting)이라고 불린다. 복동식 액추에이터는 다이어프램 또는 피스톤의 양쪽으로 공급되는 가압된 공기를 가진다. 다이어프램 또는 피스톤을 가로지르는 차압은 밸브 스템(14)을 포지셔닝시킨다. 대체 구현으로서, 공압식 액추에이터와 유사하지만 공기 또는 공압식 유체 대신에 유압식 유체가 사용되는, 유압식 액추에이터가 밸브의 포지셔닝을 위해 적용될 수 있다.
포지셔너 또는 컨트롤러(2)는 피드백된 측정된 위치 hmeas 및 원하는 목표 위치인 세트 포인트 hsp에 기초하여 미리 결정된 피드백 제어 방법에 따라 밸브 위치를 제어할 수 있다. 피드백 제어 루프의 일례가 도 2b에 도식적으로 나타내진다. 세트 포인트 hsp는 프로세스 제어 시스템으로부터 수신된 제어 신호에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 포지셔너 또는 컨트롤러(2)는 세트 포인트 hsp 및 위치 센서(12)에 의해 측정된 위치 hmeas의 사이의 차이나 오차를 결정할 수 있다. 그 다음에 그 오차나 차이에 기초하여 포지셔너(2)는, 차이나 오차가 제로로 줄어들도록, 위치 h를 보정하기 위해 액추에이터(3) 및/또는 밸브(1)를 포지셔닝하도록 공기 흐름 또는 공압식 액추에이터 압력 pactuator를 바꿀수 있다. 그래서, 포지셔너는 피드백 컨트롤러라고 말할 수 있다. 세트 포인트 신호 및 위치 피드백 신호가 보통 전기 신호이고, 포지셔너는 보통 피드백 제어 방법을 실행하고, 전기 제어 출력(예로써, 오차 신호)을 제공하는 전자 유닛(예로서, 마이크로 컨트롤러)이기 때문에, 포지셔너(2)는 또한 대응하는 파일럿 압력으로의 전기 제어 신호의 전기-압력(I/P) 변환을 위한 프리스테이지를 포함할 수 있으며, 그것은 액추에이터(3)에 연결된 액추에이터 포트 C1에서 공기 흐름이나 공압식 액추에이터 압력 pactuator를 바꾸기 위한 파워 출력 스테이지를 제어할 수 있다. 그러므로 포지셔너(2)는 공압식 또는 유압식 피드백 컨트롤러라고 말할 수 있다.
위치 센서(12)에서와 같이, 밸브 위치 피드백에서의 실패는, 피드백 제어 및 밸브(1) 작동 불가의 상태가 되게 할 수 있다. 추가로, 이런 타입의 컨트롤러의 응용이 제한되는데, 그 이유는 실제로 제어 밸브와 같이, 오직 프로세스 디바이스는 적합한 브래킷 및 위치 피드백을 가지고 제어될 수 있기 때문이다. 또한 선형 측정 범위가 제한되고, 그것은 이런 타입의 포지셔너 또는 컨트롤러의 응용을 더 제한한다.
본 발명의 일 양태는 액추에이터 위치 제어를 위한 새로운 제어 전략이다.
본 발명의 일 양태는 측정된 위치를 받아들이기 어렵거나 이용할 수 없는 경우 측정된 위치 피드백을 시뮬레이션된 위치 피드백으로 바꾸는 것이다. 피드백 위치 센서 값을 시뮬레이션된 위치로 바꿈으로써, 보통의 밸브 포지셔너가 위치 센서 피드백 없이 사용될 수 있다. 이것은 새로운 원격 장착 가능성, 새로운 무제한 행정 길이 제어, 고장 허용한계(fault-tolerant) 밸브 제어, 및 밸브 제어 이외의 다른 목적을 위해 밸브 포지셔너를 사용하기 위한 새로운 기회를 열어준다. 어떤 공압식으로 또는 유압식으로 구동되는 디바이스가 위치 센서를 가지거나 가지지 않고 제어될 수 있다. 고장 허용한계 밸브 제어를 위해서, 단지 하나의 피드백 컨트롤러가 구성되고 조정되어야 한다.
본 발명의 일 양태는 포지셔너 또는 컨트롤러(2)로부터 출력된 측정된 액추에이터 압력 pactuator으로부터 시뮬레이션된 액추에이터 위치 h를 유도하는 것이다.
본 발명의 일 양태는 액추에이터 압력 pactuator의 함수로서, 액추에이터 이동, 즉, 액추에이터(3)의 위치 h를 모델링하는 시뮬레이션 모델이다. 예시적 실시예로서, 액추에이터 압력/위치 시그니처 곡선이 액추에이터 압력 pactuator으로부터 시뮬레이션된 위치 h를 제공하기 위해 사용된다. 스프링 리턴 액추에이터(단동식, 직동 또는 역동식 액추에이터)에 대한 액추에이터 이동 모델의 예가 도 3에 나타내진다. 스프링 리턴 액추에이터에 대한 액추에이터 이동 모델은 보통 반동(backlash)을 가지는 선형일 수 있다. 이 예에서는, 파라미터로서 h0=시작 위치, hp=(각)계수, 및 hg=반동을 가지는 3 파라미터 모델을 가진다. 개곡선(위로 이동) 및 폐곡선(아래로 이동)이 보여지며, 그것들은 전체 행정에 걸쳐 대체로 평행하고 선형이다. 곡선의 분리는 움직임을 방해하는 마찰에 기인하는 반동 hg이다. 이 예에서, 시뮬레이션된 액추에이터 위치는 위로 이동하는 곡선으로 나타내지는 증가하는 액추에이터 압력 pactuator의 함수를 가지며, 방정식 1:
= 0 + pp g (1)
에 따라 유도될 수 있다.
유사하게, 시뮬레이션된 액추에이터 위치는 아래로 이동하는 곡선으로 나타내지는 감소하는 액추에이터 압력 pactuator의 함수를 가지며, 방정식 2:
= 0 + pp + g (2)
에 따라 유도될 수 있다.
방정식 (1) 및 (2)에 의해 얻어진 반동을 가지는 선형 모델과 같이, 액추에이터 이동의 선형 모델은, 기본적으로 액추에이터 압력에 대한 함수를 가지는 위치에 대해 정상 상태 값이 주어진다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 시뮬레이션은 동적일 수 있으며, 여기서 시스템의 시간 가변성 움직임도 모델링된다. 시뮬레이션은 시뮬레이션 모델이 비선형이 되는 것을 의미하는, 밸브 반동이나 밸브 속도와 같은 실세계 제약을 포함할 수 있다. 밸브 속도는 밸브 및/또는 액추에이터가 제어 파라미터의 변화에 따라 정상 상태 위치에 도달하는 속도로서 정의될 수 있다. 보통 특유의 지연 또는 응답 시간, 즉, 액추에이터 압력 pactuator의 특정 값의 측정 시각으로부터, 밸브 또는 액추에이터의 실제 위치가 예를 들면 방정식 (1) 및 (2)에 의해 주어진 대응하는 정상 상태 위치에 도달한 시점까지의 시간 상수 T가 존재한다. 그러므로, 더 정확하고 안정적인 위치 제어가 위치 시뮬레이션에서 동적 제약을 고려함으로써 달성될 수 있다.
예시적 실시예로서, 정상 상태 위치 h가 액추에이터 압력 pactuator의 함수로서 실제 위치의 시간 가변성 움직임을 모델링하는 비선형 처리에 제시된다. 일 실시예로서 비선형 처리는 지수 함수 또는 1차 차수 또는 2차 차수 필터에 의해 수행된다. 예시적 비선형 처리는 방정식 (3)을 수행할 수 있다. 위치 h는 방정식 (1) 및 (2)의 선형 모델로부터 얻어진다.
hsim(k) = ahsim(k-1) + (1-a)h(k) (3)
여기서,
a=e(-Ts/T) (4)
Ts = 샘플 시간
T = 시간 상수
k = 지수, 정수(integral number)
시뮬레이션 모델, 보다 구체적으로 시뮬레이션 모델용 파라미터 값은 논의되고 있는 응용에 따라 다양한 방법으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예로서, 시뮬레이션된 위치가 위치 센서로 제공되는 액추에이터의 고장 허용한계 제어를 위해 사용되는 경우, 시뮬레이션 모델은, 위치 피드백이 실시될 때, 예를 들면, 위치 센서가 정상적으로 동작할 때, 정상 구성 및 컨트롤러 조정 동안 결정될 수 있다. 예를 들어, 테스트 행정에 걸쳐 충분한 수의 액추에이터 위치 h 및 액추에이터 압력 pactuator의 쌍이 시뮬레이션 모델용 파라미터 h0, hp 및 hg를 결정하기 위해 측정된다. 추가 예로서, 시간 상수 T가 측정된 액추에이터 압력 및 대응하는 정상 상태 위치 h의 사이의 응답 시간을 기록함으로써 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예로서, 시뮬레이션된 위치가 위치 센서가 없는 액추에이터의 제어를 위해 사용되는 경우, 포지셔너 또는 컨트롤러는 측정된 위치 피드백이 없는 개루프로 항상 작동한다. 그 제어는 항상 시뮬레이션된 위치값에 기초한다. 위치 측정 없이, 시뮬레이션 모델은 예를 들면 수동적으로, 수동 캘리브레이션 동안 자동적으로, 또는 별개의 확인 실험으로 얻어질 수 있다. 일 실시예로서, 시뮬레이션 모델은 이전 포지셔너 설치의 밸브 시그니처로부터의 파라미터 값(예로서, h0, hp 및 hg)을 평가함으로써 수동적으로 얻어질 수 있다. 일 실시예로서, 수동 캘리브레이션 동안 자동적으로 시뮬레이션 모델을 얻는 것은, 파라미터 h0 및 hp 를 식별하기 위해 밸브 엔드 포인트(열림/닫힘)에서의 액추에이터 압력을 기록하는 것, 및 파라미터 hg에 대한 기본 값을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 시뮬레이션 모델은 별개의 확인 실험으로 얻어질 수 있으며, 그것은 열림 방향 및 닫힘 방향 양쪽으로 액추에이터를 이동시키는 것, 밸브 또는 액추에이터 위치의 시각적 검사, 액추에이터 압력 pactuator을 측정하는 것, 및 충분한 수의 시각적으로 식별된 밸브나 액추에이터 위치 h 및 측정된 액추에이터 압력 pactuator의 쌍을 기록하는 것을 포함할 수 있다.
플랜트 내 설치된 밸브 포지셔너를 위해 수행될 수 있는 예시적 모델링 절차가 도 4에 나타내진다. 사용자는 예를 들면 유저 인터페이스 등을 통해 액추에이터 압력을 수정함으로써 액추에이터(3)를 이동시킬 수 있고, 액추에이터나 밸브 위치 h는 시각적으로 조사될 수 있는 것으로 가정된다. 유저 인터페이스는 미리 결정된 시퀀스에서 미리 설정된 동작을 하도록 안내하거나 유도하기 위해 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 시뮬레이션 모델을 찾는 예시적 시퀀스는 다음과 같을 수 있다.
0. 주위 압력으로 시작(닫힌 밸브)
1. 유저에게 밸브를 약간 열도록 요청
2. 유저에게 밸브를 50%로 열도록 요청
3. 유저에게 최대 압력으로 구동하도록 요청
4. 유저에게 밸브를 약간 닫도록 요청
5. 유저에게 밸브를 50%로 닫도록 요청
시각적으로 식별된 액추에이터나 밸브 위치 h 및 측정된 액추에이터 압력 pactuator의 쌍은 각 시퀀스 단계에서 기록되고, 파라미터 h0, hp 및 hg가 시뮬레이션 모델을 위해 계산된다.
도 5는 측정된 위치를 받아들이기 어렵거나 이용할 수 없는 경우 측정된 위치 피드백을 시뮬레이션된 위치 피드백으로 바꾸도록 구성된 예시적 밸브 포지셔너 또는 컨트롤러(2)의 도식적인 블록 다이어그램을 나타낸다. 도 5의 예에서, 밸브 포지셔너 또는 컨트롤러(2)는 공압식 액추에이터(3) 및 프로세스 밸브(1)를 가지는 제어 밸브 어셈블리를 제어하기 위해 사용되지만, 대안으로 어떤 공압식으로 또는 유압식으로 구동되는 디바이스가 위치 센서를 가지거나 가지지 않고 제어될 수 있다. 도 2 및 도 5에서, 같은 참조 부호는 같은 구조 및 기능을 나타낸다. 반복을 피하기 위해서, 주로 오직 새롭거나 차이가 있는 구조가 다음에 설명된다.
도 5의 예에서, 액추에이터 포트 C1에서의 또는 액추에이터 압력 라인(10)을 따라서 또는 액추에이터(3)에서의 액추에이터 압력 pactuator을 측정하기 위해 압력 센서(22)가 제공될 수 있다. 압력 센서(22)로부터의 액추에이터 압력 pactuator의 측정된 값은 포지셔너 또는 컨트롤러(2)의 제어 유닛(21)으로, 또한 위치 시뮬레이션 유닛(23)으로 공급될 수 있다. 위치 시뮬레이션 유닛(3)은, 예를 들면 위에서 설명한 예시적 모델 중 하나로, 위치 시뮬레이션 모델을 사용하여 액추에이터 또는 밸브의 시뮬레이션된 위치 h를 제공할 수 있다. 제어 유닛(21)은 포지셔너 또는 컨트롤러(2)의 정상 구성 및 기능성을 나타낼 수 있다. 제어 유닛(21)의 동작은 마이크로프로세서(μP)와 같은 마이크로 컨트롤러에 기초할 수 있고, 또한 대응하는 파일럿 압력으로 전기 제어 신호의 전기-압력(I/P) 변환을 위한 프리스테이지를 포함할 수 있으며, 그것은 액추에이터 압력 포트 C1에서 액추에이터 압력 pactuator을 바꾸기 위한 파워 출력 스테이지를 더 제어할 수 있다.
포지셔너(2)는 또한 액추에이터(3) 및/또는 밸브(1)에 부착된 위치 센서(12)에 의해 측정된 실제 밸브 또는 액추에이터 위치 hmeas를 나타내는 위치 피드백 신호를 수신하도록 구성된 위치 패드백 입력을 가질 수 있다. 측정된 위치 신호 hmeas는 모드 선택 유닛(24)의 제1 입력으로 공급될 수 있고, 반면에 위치 시뮬레이션 유닛(23)으로부터의 시뮬레이션된 위치 hsim는 모드 선택 유닛(24)의 제2 입력으로 공급될 수 있다. 모드 선택 유닛(24)은 제어 유닛(21)에 의해 사용될 위치 신호로서 측정된 위치 신호 hmeas 및 시뮬레이션된 위치 신호 hsim 중 하나를 선택할 수 있다. 선택 유닛(24)은, 예를 들면 모드 제어 신호로, 제어 유닛(21)에 의해 제어될 수 있다.
이 예에서, 포지셔너 또는 컨트롤러(2)는 측정 피드백 모드 및 시뮬레이션 피드백 모드의 적어도 2개의 모드를 가질 수 있다. 측정 피드백 모드에서, 포지셔너 또는 컨트롤러(2)는, 예를 들면 도 2b에 도시된 바와 같이, 제어를 위해서 측정된 위치 피드백 hmeas을 사용할 수 있다. 모드 선택 유닛(24)은, 예를 들면, 제어 유닛(21)으로부터 제1 상태의 모드 제어에 응답하여, 제1 입력에서의 측정된 위치 신호 hmeas가 제어 유닛(21)에 대한 위치 신호 h가 되도록 선택하거나 연결한다. 측정 피드백 모드에서, 제어 유닛(21)은 피드백된 측정된 위치 hmeas 및 원하는 목표 위치인 세트 포인트 hsp에 기초하여 미리 결정된 피드백 제어 방법에 따라 액추에이터 또는 밸브 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(21)은 세트 포인트와 위치 센서(12)에 의해 측정된 위치 h 사이의 차이 또는 오차를 결정할 수 있다. 그 다음에 오차 또는 차이에 기초하여 제어 유닛(21)은 오차가 제로로 줄어들도록, 위치를 보정하기 위해 액추에이터 압력을 바꿀 수 있다.
측정 피드백 모드에서, 제어 유닛(21)은 측정된 위치 신호 h의 존재나 퀄리티를 모니터할 수 있다. 예를 들면 제어 유닛(21)은 측정된 위치값을 시뮬레이션된 위치값과 비교하고, 시뮬레이션된 위치값과 측정된 위치값 사이의 오차가 미리 정의된 한계를 초과하는 경우 측정된 위치값의 손실이나 낮은 퀄리티를 결정할 수 있다. 측정된 위치 신호 h의 손실이나 낮은 퀄리티에 응답하여, 제어 유닛(21)은 시뮬레이션 피드백 모드를 자동적으로 취할 수 있다. 시뮬레이션 피드백 모드에서, 포지셔너 또는 컨트롤러(2)는 제어를 위해 시뮬레이션된 위치 피드백 hsim을 사용할 수 있다. 모드 선택 유닛(24)은, 예를 들면 제어 유닛(21)으로부터 제2 상태의 모드 제어에 응답하여, 제1 입력에서의 시뮬레이션된 위치 신호 hsim가 제어 유닛(21)에 대한 위치 신호 h가 되도록 선택하거나 연결한다. 시뮬레이션 피드백 모드에서, 제어 유닛(21)은 '피드백된' 시뮬레이션된 위치 hsim 및 원하는 목표 위치인 세트 포인트 hsp에 기초하여 미리 결정된 피드백 제어 방법에 따라 액추에이터 또는 밸브 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(21)은 세트 포인트 hsp와 위치 시뮬레이션 유닛(23)에 의해 제공된 시뮬레이션된 위치 hsim 사이의 차이 또는 오차를 결정할 수 있다. 그 다음에 오차 또는 차이에 기초하여 제어 유닛(21)은 오차가 제로로 줄어들도록, 위치를 보정하기 위해 액추에이터 압력을 바꿀 수 있다.
시뮬레이션된 위치 피드백은 새로운 위치 피드백 제어 루프를 야기하고, 그 제어는 주요 제어 변수이며 부수적 세트 포인트를 가지는 "동작 파라미터"인 밸브 위치를 시뮬레이션한다. 본 발명의 예시적 실시예에 따른 시뮬레이션된 피드백 제어 루프의 도식적인 블록 다이어그램이 도 6에 나타내진다. 시뮬레이션 피드백 모드에서는 제어 변수, 즉, 위치의 측정이 사용되거나 요구되지 않는다. 추가로, 액추에이터 압력은 "상태 변수", 즉, 컨트롤러에 의해 내부적으로 사용되지만 부수적 세트 포인트를 가지지 않는 도움 변수로서 사용된다. 이 변수는 시뮬레이션하지 않지만, 그것은 측정할 수 있는 것이라고 예상된다. 메인 제어 변수를 그것의 시뮬레이션된 버전으로 바꾸는 개념은 그 자체로 혁신적이거나 심지어 급진적인 것이다. 제어 응용의 99%에서, 측정된 값이 제어 변수로서 사용되고, 나머지 1%는 물리적 측정으로부터 유도된 비율, 차이 또는 다른 값 같은 것이다. 가상의/시뮬레이션된 변수는, 실제로, 결코 활용되지 않았다.
일 실시예로서, 시뮬레이션 피드백 모드 및/또는 측정 피드백 모드는 포지셔너 또는 컨트롤러(2)의 유저 인터페이스를 통해 국부적으로 사용자 선택 가능할 수 있다.
일 실시예로서, 시뮬레이션 피드백 모드 및/또는 측정 피드백 모드는 4-20mA 쌍 및 HART와 같이, 프로세스/필드버스(6)를 통해 원격으로 사용자 사용자 선택 가능할 수 있다.
일 실시예로서, 포지셔너 또는 컨트롤러(2)는 포지셔너 또는 컨트롤러(2)의 유저 인터페이스를 통해 국부적으로 유저에게 및/또는 프로세스/필드버스(6)를 통해 원격 제어실로 측정된 위치 신호가 없음, 위치 센서의 고장 및/또는 시뮬레이션 피드백 모드로의 이동이나 시뮬레이션 피드백 모드의 사용을 나타내도록 구성될 수 있다.
일 실시예로서, 포지셔너 또는 컨트롤러(2)는 어떠한 위치 센서를 가지지 않는 공압식으로 또는 유압식으로 구동되는 디바이스를 제어하기 위해 시뮬레이션 피드백 모드로만 동작하도록 구성될 수 있다. 시뮬레이션 피드백 모드에서는, 움직임의 선형 범위나 회전 범위 또는 다른 그 밖의 모양에 관한 위치 센서 제한 사항이 없다. 시뮬레이션 피드백 모드에서의 제어는 실제로 개루프 제어여서, 그 제어의 헌팅(hunting)은 움직일 수 없는 액추에이터에 대해 일어나지 않는다.
기술이 발전함에 따라, 본 발명의 개념이 다양한 방법으로 실행될 수 있는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 발명 및 그 실시예는 상술한 예시들로 제한되는 것이 아니며 청구범위 내에서 변경될 수 있다.

Claims (28)

  1. 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 방법으로서, 시뮬레이션 피드백 모드로 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하며,
    액추에이터 압력이 측정되고,
    상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치는 시뮬레이션 모델에 의해서 상기 측정된 액추에이터 압력으로부터 유도되며,
    상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 위치는 세트 포인트 위치 및 상기 시뮬레이션된 위치에 기초하여 제어되는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    측정 피드백 모드로 상기 프로세스 디바이스의 상기 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 단계를 더 포함하며, 상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 측정된 위치는 위치 센서로부터 얻어지며, 상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 상기 위치는 상기 세트 포인트 위치 및 상기 측정된 위치에 기초하여 제어되는 방법.
  3. 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 방법으로서, 측정 피드백 모드로 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하며, 상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 측정된 위치는 위치 센서로부터 얻어지며, 상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 상기 위치는 세트 포인트 위치 및 상기 측정된 위치에 기초하여 제어되고,
    액추에이터 압력이 측정되고,
    상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치는 시뮬레이션 모델에 의해서 상기 측정된 액추에이터 압력으로부터 유도되며,
    시뮬레이션된 위치값 및 측정된 위치값 사이의 오차가 미리 정의된 한계를 초과하는 경우 상기 위치 측정의 실패가 검출되는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 모델은 액추에이터 압력의 함수로서 위치의 시간 가변성 움직임을 모델링하는 동적 시뮬레이션 모델인 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 모델은 상기 액추에이터 압력의 함수로서 상기 위치의 변화의 시간 상수를 고려하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 모델은 상기 액추에이터 압력의 함수로서 시뮬레이션된 정상 상태 위치값을 제공하는 비선형 부분, 및 상기 시뮬레이션된 위치 피드백의 속도를 결정하는, 시간 상수로 특징짓는, 선형 동적 요소를 포함하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 센서에서의 고장이 있는 경우 상기 시뮬레이션 피드백 모드로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 위치값과 측정된 위치값 사이의 오차가 미리 정의된 한계를 초과하는 경우 상기 시뮬레이션 피드백 모드로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 청구항 2 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    주로서 상기 측정 피드백 모드로 상기 액추에이터를 제어하는 단계, 및
    상기 측정된 위치를 수신하는 것의 실패에 응답하여 상기 시뮬레이션 피드백 모드로 상기 액추에이터를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 측정 피드백 모드로 동작, 상기 시뮬레이션 피드백 모드로 동작, 및/또는 상기 액추에이터의 상기 측정된 위치를 수신하는 것의 실패를 유저에게 나타내는 단계를 포함하는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    액추에이터 제어의 구성 동안 자동적으로 상기 시뮬레이션 모델의 파라미터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 결정하는 단계는 바람직하게는 상기 액추에이터의 테스트 행정 동안 각각의 측정된 액추에이터 압력에 대해서 위치 센서에 의해 상기 액추에이터의 위치를 측정하는 것을 포함하는 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    위치 센서가 없는 액추에이터를 상기 시뮬레이션 피드백 모드로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    액추에이터 제어의 구성 동안 수동적으로 상기 시뮬레이션 모델의 파라미터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 결정하는 단계는 바람직하게는 상기 액추에이터의 테스트 행정 동안 각각의 측정된 액추에이터 압력에 대해서 상기 액추에이터의 상기 위치의 시각적 검사를 포함하는 방법.
  14. 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 컨트롤러로서,
    상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 위치를 나타내는 측정된 위치 신호를 수신하기 위한 위치 피드백 신호 입력,
    액추에이터 압력 출력,
    액추에이터 압력 측정을 획득하기 위한 수단,
    적어도 제1 제어 모드 및 제2 제어 모드를 가지는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제1 제어 모드에서 상기 제어 유닛은 세트 포인트 위치 및 상기 측정된 위치에 따라 상기 액추에이터를 제어하도록 마련되고, 상기 제2 제어 모드에서 상기 제어 유닛은 상기 세트 포인트 위치 및 상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하도록 마련되며, 상기 시뮬레이션된 위치는 시뮬레이션 모델에 의해 상기 측정된 액추에이터 압력으로부터 유도되는 컨트롤러.
  15. 프로세스 디바이스의 공압식 또는 유압식 액추에이터를 제어하는 컨트롤러로서,
    상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 위치를 나타내는 측정된 위치 신호를 수신하기 위한 위치 피드백 신호 입력,
    액추에이터 압력 출력,
    액추에이터 압력 측정을 획득하기 위한 수단,
    세트 포인트 위치 및 상기 측정된 위치에 따라 상기 액추에이터를 제어하도록 마련된 제어 유닛을 포함하며,
    상기 제어 유닛은 시뮬레이션 모델에 의해 상기 측정된 액추에이터 압력으로부터 상기 액추에이터 또는 상기 프로세스 디바이스의 시뮬레이션된 위치를 유도하도록 마련되며,
    상기 제어 유닛은 시뮬레이션된 위치값 및 측정된 위치값 사이의 오차가 미리 정의된 한계를 초과하는 경우 상기 위치 측정에서의 실패를 검출하도록 구성되는 컨트롤러.
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 시뮬레이션 모델은 상기 액추에이터 압력의 함수로서 위치의 시간 가변성 움직임을 모델링하는 동적 시뮬레이션 모델인 컨트롤러.
  17. 청구항 14 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 모델은 상기 액추에이터 압력의 함수로서 상기 위치의 변화의 시간 상수를 고려하는 컨트롤러.
  18. 청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 모델은 상기 액추에이터 압력의 함수로서 시뮬레이션된 정상 상태 위치값을 제공하는 비선형 부분, 및 상기 시뮬레이션된 위치 피드백의 속도를 결정하는, 시간 상수로 특징짓는, 선형 동적 요소를 포함하는 컨트롤러.
  19. 청구항 14 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 주로서 상기 제1 제어 모드로 동작하도록 구성가능하고, 또한 상기 컨트롤러는 상기 액추에이터의 측정된 위치를 수신하는 것의 실패를 검출하는 것에 응답하여 상기 제1 제어 모드에서 상기 제2 제어 모드로 바꾸도록 구성가능한 컨트롤러.
  20. 청구항 14 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 주로서 상기 제1 제어 모드로 동작하도록 구성가능하고, 또한 상기 컨트롤러는 유저 인터페이스를 통해 국부적으로 또는 제어 접속을 통해 원격으로 제공된 유저 커맨드에 응답하여 상기 제1 제어 모드에서 상기 제2 제어 모드로 바꾸도록 구성가능한 컨트롤러.
  21. 청구항 14 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 측정 피드백 모드, 상기 시뮬레이션된 피드백 제어 모드에서의 제어 및/또는 상기 액추에이터의 상기 측정된 위치에서의 고장을 유저에게 나타내도록 구성가능한 컨트롤러.
  22. 청구항 14 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 액추에이터가 위치 센서가 없는 경우, 상기 액추에이터를 제어하기 위해 오직 상기 제2 제어 모드로 동작하도록 구성가능한 컨트롤러.
  23. 청구항 14 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 액추에이터의 테스트 행정 동안 상기 위치 센서 및 상기 압력 센서 각각에 의해 제공된 상기 측정된 위치 및 상기 측정된 액추에이터 압력의 복수의 쌍으로부터 자동적으로 상기 시뮬레이션 모델의 파라미터를 결정하도록 마련되는 컨트롤러.
  24. 청구항 14 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 액추에이터의 테스트 행정 동안 상기 위치 센서에 의해 제공된 상기 측정된 액추에이터 압력과 유저에 의해 입력된 액추에이터 위치의 복수의 쌍으로부터 상기 시뮬레이션 모델의 파라미터를 결정하도록 마련되는 컨트롤러.
  25. 청구항 14 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세스 디바이스는 밸브, 특히 제어 밸브인 컨트롤러.
  26. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 방법의 단계를 실행하도록 구성된 컨트롤러.
  27. 위치 센서가 없는 프로세스 디바이스 및 액추에이터를 제어하는데 있어서, 청구항 14 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 기재된 컨트롤러의 사용.
  28. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 제어 방법에 의해 제어된, 프로세스 디바이스, 특히 제어 밸브.
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