TWI413880B - 用於利用多模式控制演算法來控制流體之流量的方法及設備 - Google Patents

Description

用於利用多模式控制演算法來控制流體之流量的方法及設備

本發明是有關於控制系統，而以非限制性的方式，本發明有關於用以控制一流體之流量的系統及方法。

一封閉迴路控制演算法，若經適當諧調，則可回應於造成從特定流體流量設定點偏移的流體流量變化，來調整該流體流量。在流體流量條件上的變化通常是由在例如壓力、溫度等等方面的變異所造成。而可根據由該封閉迴路控制演算法之回饋迴路內的感測裝置所產生之測量資料(像是回饋信號)(即如來自一流量感測器的流量感測器測量)，以偵測並校正由這些變異所造成的標定流體流量設定點偏移。

然而，當流體流量條件因例如快速壓力變化之結果而快速地改變時，該回饋迴路所使用的感測裝置可能會飽和或產生不可信賴的回饋信號。若例如一流量控制器在該封閉迴路控制演算法裡使用這些飽和及/或不可信賴的回饋信號，則該流量控制器可能會根據該標定流體流量設定點而不遞送該流體。該流量控制器可能會依據該不可信賴的回饋信號而例如過度補償或不足補償在流體流量條件內的變化。從而，需要一種方法及/或設備，藉以在回應於流體流量條件快速變化方面，提供能夠解決現有方法之缺陷的新式及創新特性。

底下概述圖式中所顯示的本發明示範性具體實施例。在「詳細說明」乙節中更為完整地描述該等及其他具體實施例。然應瞭解並非為以將本發明限制在本「發明內容」或「詳細說明」中所描述的形式。熟諳本項技藝之人士將能辨知歸屬申請專利範圍中所表示之本發明精神及範疇的無數種修改、等同及替代建構項目。

本發明提供一種利用一多模式控制演算法以控制一流體之流量的系統及方法。在一具體實施例裡，一方法包含接收由一感測器所產生的至少一感測器指示值。而在當根據該至少一感測器指示值而滿足閾值條件時，該多模式控制演算法即自一封閉迴路模式改變為一開放迴路模式。可由一流量控制器利用該多模式控制演算法以根據一設定點控制一流體流量。

在另一具體實施例裡，一方法包含接收一由一壓力感測器所產生之流體壓力測量資料。而當一回饋控制迴路中斷時，可根據該壓力測量資料計算出一用以控制一流體之流量的機閥位置。當該流體的壓力變化滿足一閾值條件時，該回饋控制迴路即告中斷。

在另一具體實施例裡，一設備包含一處理器及一記憶體。該處理器係經組態設定以在當一回饋控制迴路中斷時，根據一壓力測量資料產生一機閥的機閥位置指示值。該機閥可回應於該機閥位置指示值以控制一流體的流量。當該流體的壓力變化滿足一閾值條件時，該回饋控制迴路即告中斷。該記憶體係經組態設定以儲存一於該機閥位置、該流體流量與該壓力測量資料之間的數學關係，而可由該處理器運用以計算出該機閥位置。

根據多項具體實施例，本發明係針對於一種多模式控制演算法，此者係經組態設定以在當滿足一閾值條件時(即如一所計算數值低於或超過一閾值)，可自一封閉迴路模式(一基於一封閉迴路控制演算法之模式)改變成一開放迴路模式(一基於一開放迴路控制演算法之模式)。在許多具體實施例裡，該多模式控制演算法係經組態設定以在當像是一突發壓力變化的擾動造成該封閉迴路模式之回饋迴路所使用的不可信賴回饋測量資料(即如寄生流量)時，即自該封閉迴路模式改變成該開放迴路模式。而當該(等)擾動既已消退或是在一經定義時段之後，該多模式控制演算法係經組態設定以自該開放迴路模式改變回該封閉迴路模式。

由該多模式控制演算法所參照的閾值條件係經定義，使得在當例如該封閉迴路模式之回饋迴路感測器所測得的數值是位在該感測器的正常操作範圍以外，並且在該回饋迴路裡無法可靠地仰賴於該數值(即如靠近一流量感測器的飽和值)時，該多模式控制演算法即自該封閉迴路模式改變(即如調適)至該開放迴路模式。在一些具體實施例裡，該閾值條件是關聯於根據一或更多來自該感測器之測量資料所算出的一或更多數值。在多項具體實施例，例如，當一壓力變化超過一經定義之閾值條件時，即將該多模式控制演算法自該封閉迴路模式改變為該開放迴路模式。

在一些具體實施例裡，當該多模式控制演算法在該封閉迴路模式下，而例如藉由調整一機閥(即如一可變機閥)之位置來控制一流體的流量時，一流量控制器利用該回饋迴路內的一設定點指示值及一流量感測器指示值。在許多具體實施例裡，該封閉迴路模式/封閉迴路控制演算法是依據一些比例性－積分－導數(PID)控制的組合，並且該回饋迴路是依據一來自一像是一流量感測器之感測器的測量資料(即如流量測量資料或流量感測器指示值)。而當該多模式控制演算法改變至例如該開放迴路模式時，該控制演算法利用一數學關係以決定該機閘的位置，藉以控制例如該流體的流量。在一些具體實施例裡，該數學關係是根據例如在一校調程序過程中所特徵化的流量/機閥敏感度資料。

現參照圖式，第1圖說明一流量控制器100，此者利用一多模式控制演算法以控制一流體自一流體配發器120至一反應容器180的流量。該流量控制器100自位於該流量控制器100上游處之一流量感測器142及一壓力感測器144接收指示值。來自該流量感測器142的指示值表示自該流體配發器120流出之流體的流率測量資料。而來自該壓力感測器144的指示值表示自該流體配發器120之流體的壓力測量資料。該流量控制器100根據一設定點指示值146以控制該流體的流量，此者表示一流體流量設定點數值。在本示範性具體實施例裡，該流量控制器100含有一處理器102、一機閥104及一記憶體106，該等係用以實作該多模式控制演算法，並且控制該流體的流量。

在本示範性具體實施例裡，當根據由該壓力感測器144所表示之壓力測量資料所算出的壓力變化率(又稱為壓力變化率)滿足(即如超過)一閾值條件時，該流量控制器100即將該多模式控制演算法自一封閉迴路模式改變為開放迴路模式。當稍後根據來自該壓力感測器144之壓力測量資料所計算出的壓力變化率落降至低於該閾值條件以下時，該多模式控制演算法即自該開放迴路模式改變回到該封閉迴路模式。當在封閉迴路模式下時，該流量控制器100可在一回饋迴路裡，利用該流體流量設定點數值以及流率測量資料，來控制該流體自該流體配發器120至該反應容器180的流量。而當在開放迴路模式下時，該流量控制器100利用一開放迴路控制演算法，此者含有一依據壓力測量結果的數學關係，藉以控制該流體的流量。

在一些具體實施例裡，該流體為液體(即如硫酸)，而在其他具體實施例裡可為氣體(即如氮氣)，然熟諳本項技藝之人士將能瞭解，經受惠於本揭示，由該流量控制器100所遞送之流體可為任何種類的流體，這些包含，然並不限此，各種元素及/或複合物而按各種相態，像是一氣體或液體，的混合物。該多模式控制演算法係經實作於一流量控制器100上，而此者在一些具體實施例裡係一質流控制器，該者係經組態設定以將一按氣體狀態(即如氮氣)及/或按液體狀態(即如鹽酸)的流體，遞送至例如位於一半導體設施內的工具。在許多模式具體實施例裡，該流量控制器100係經組態設定以將一在高壓、低溫下的流體遞送至不同類型的貨櫃或容器。

在許多具體實施例裡，該流量感測器142是由一熱性流量感測器所實作，然在其他具體實施例裡則是運用薄片流量感測器、科里奧利流量感測器、超音波流量感測器或是差壓感測器。該壓力感測器144可例如由一量規壓力感測器、差分感測器、絕對壓力感測器或是壓電阻壓力感測器所實作。在變化項目裡，可將該流量感測器142及/或該壓力感測器144與任何其他的感測器(即如溫度感測器)組合相併用，藉以正確地測量該流體的流量。這些組合可運用於例如在該封閉迴路模式下或在該開放迴路模式下的回饋迴路裡，藉以控制流體流量，及/或決定是否應將該多模式控制演算法自一模式改變至另一模式。在一些具體實施例裡，該流量控制器100可接收並利用來自像是一溫度感測器(未以圖示)之另一裝置或感測器的指示值，藉以決定多模式變化，並/或控制該流體流量。在多項具體實施例裡，該等感測器之一或更多者是位在該流量控制器100的下游處，而不是該流量控制器100的上游處。

在第1圖中所描繪的示範性具體實施例裡，該流量控制器100係經組態設定以在當一根據由該壓力感測器144所測得之壓力測量資料計算出的壓力變化率超過(即如滿足)一如在一壓力變化閾值條件中所定義之壓力變化閾值測量資料/數值時，即將該多模式控制演算法自該封閉迴路模式改變成該開放迴路模式。由於壓力及流率為相關，因此該閾值條件係經定義，使得只有在當該流量感測器142是在其正常操作範圍之內運作時，方才實作該多模式控制演算法內的封閉迴路控制演算法。換言之，該壓力閾值測量資料係經定義，因而該多模式控制演算法自該封閉迴路模式改變成該開放迴路模式，以防止在該封閉迴路模式之下該多模式控制演算法的回饋迴路利用來自該流量感測器142之不可信賴及/或經飽和的流率測量資料。在此具體實施例裡，該壓力變化閾值條件係經定義，因而在位於或靠近該流量感測器142之操作範圍的上方邊界處，會將該多模式控制演算法自該封閉迴路模式改變至該開放迴路模式。

當在該開放迴路模式下時，利用在該開放迴路控制演算法內的數學關係以控制該流體自該流體配發器120至該反應容器180的流量。在本示範性具體實施例裡，此數學關係是根據與該機閥104之一機閥位置相關聯的壓力測量資料。在本具體實施例裡，該流體流量是根據與該機閥104之一機閥位置相關聯的壓力測量資料所控制。當收到壓力測量資料時，該流量控制器100利用該數學關係以計算一適當的機閥位置，藉以根據該標定流體流量設定點產生該流體流量。

在一些具體實施例裡，該開放迴路模式利用基於其他感測器讀數的數學關係，即除了該壓力測量資料之外(像是溫度)或取而代之與/或有關於該系統的知識，藉以將該液體流量維持在所標定的流體流量設定點處。可在特徵化/校調處理過程中，包含對例如流率、機閥位置、壓力、溫度等等之間的相關性進行特徵化及/或校調處理，以獲得有關於該系統的知識。

當該壓力變化率因落降至低於該壓力變化閾值而不再滿足該閾值條件時，即將該多模式控制演算法自該開放迴路媒體改變返回該封閉迴路模式。當自該開放迴路模式改變至該封閉迴路模式時，該流量控制器100即按特定比例利用該流體流量設定點及流量感測器測量資料，以作為對於該封閉迴路演算法的回饋信號，俾產生一自該開放迴路模式至該封閉迴路模式的平滑轉移。當於該開放迴路模式下操作一段時間之後，該流體流率並非位在，或顯著地並非位在，該流體流量設定點處時，此轉移技術(又稱為「無突跳」轉移)確為適當。在一些具體實施例裡，會利用無突跳移轉以將該開放迴路模式改變至該封閉迴路模式，並反是。

該流量控制器100可例如藉由中斷該封閉迴路控制演算法並進行該開放迴路模式演算法，以自該封閉迴路模式改變至該開放迴路模式。在一些具體實施例裡，進行該開放迴路控制演算法包含藉由例如乘上零值，以將與該封閉迴路控制演算法相關聯的過濾項及/或常數自計算作業中消除。同樣地，當進行該封閉迴路控制演算法時，即例如藉由乘上零值以消除該開放迴路控制演算法的項目。

在一些具體實施例裡，在一閾值條件裡定義有根據來自其他感測器(即如溫度感測器、流量感測器)之一或更多感測器指示值的一或更多閾值。在一些具體實施例裡，是利用該等一或更多閾值以觸發對於該多模式控制演算法的不同修改方式。例如，當超過該壓力變化閾值及一溫度閾值兩者時，在該開放迴路模式下即利用一經標定的數學關係，然在當僅超過該壓力變化閾值時，在該開放迴路模式下則是利用一不同的數學關係。在一些變化項目裡，是依據一或更多閾值以定義出多項閾值條件，而在部分的實例裡，這些閾值是透過數學組合(即如加減等等)或布林邏輯所相關聯。

在許多實作裡，該多模式控制演算法自該封閉迴路模式至該開放迴路模式，或反是，的變化是依據一計時器。例如，該多模式控制演算法是根據壓力閾值測量資料以自該封閉迴路模式改變成該開放迴路模式，然在當計時器逾期時，即自該開放迴路模式至該封閉迴路模式的變化。

在一些實作裡，由該多模式控制演算法所使用之修改及/或數學關係的程度是根據該壓力變化相對於在該閾值條件裡之壓力變化閾值的規模。例如，若該壓力變化率遠超過該壓力變化閾值，則在開放迴路模式下會利用一異於若該壓力變化率僅為一般地滿足該閾值條件則將運用的不同數學關係。

即如前述，利用在該示範性流量控制器100之內的處理器102、機閥104及記憶體106以實作該多模式控制演算法，並且控制該流體自該流體配發器120至該反應容器180的流量。該記憶體106儲存該多模式控制演算法，這包含例如與該多模式控制演算法之多個模式相關的控制演算法(即如PID控制演算法)、常數、過濾等式及/或參數。在本具體實施例裡，該多模式控制演算法及相關的參數係經偏置，因此該多模式控制演算法是在該封閉迴路模式下，一直到滿足該壓力變化閾值條件為止。該記憶體106可為任何類型的適當儲存裝置，此者可為快閃記憶體、隨機存取記憶體(RAM)及/或硬碟機，然不限於此。

該記憶體106儲存相關於該多模式控制演算法之修改作業的參數(即如時段長度)及/或等式(即如修改速率變化等式)。亦可將當在開放迴路模式下運作時所使用之一或更多數學關係(即如數學關係集館)儲存在該記憶體106內，並由該處理器102存取。在一些實例裡，來自一數學關係集館之一或更多數學關係是關聯於一特定閾值條件，並且在當該特定閾值條件確獲滿足時加以存取。

當有必要時，亦可將閾值條件儲存在該記憶體106內並且由該流量控制器100之處理器102存取。在此具體實施例裡，該記憶體106係經組態設定以儲存壓力測量資料值，流量感測器值及/或相對應的測量時間，而可由該處理器102加以存取。

該處理器102根據該多模式控制演算法以處理該等設定點指示值146、感測器測量資料(即如壓力感測器測量資料、流量感測器測量資料)及/或數學關係，以控制該流體自該流體配發器120至該反應容器180的流量。詳細地說，在本具體實施例裡，由該處理器102利用該多模式控制演算法以處理來自該等感測器142及144指示值、數學關係及/或設定點指示值146，以控制該機閥104俾產生由該設定點指示值146所標定的流率。當在封閉迴路模式下收到一新設定點時，即如該設定點指示值146所表示，該流量控制器100利用該封閉迴路控制演算法來調整該流體的流率(即如透過一經發送至該機閥104的控制指示值)，以符合於該新設定點。

在本示範性具體實施例，該處理器102亦根據接收自該壓力感測器144的壓力測量資料以計算出壓力變化率。該等壓力測量資料及/或相對應的測量時間可自該壓力感測器144直接地收到，及/或自該記憶體106存取而得。該處理器102利用經儲存在該記憶體106之內的該(等)閾值條件並且計算壓力變化，以決定是否應將該多模式控制演算法自一模式變化至另一者(即如自開放迴路模式至封閉迴路模式)。在一些具體實施例裡，是運用一絕對值偵測器模組(未以圖示)，而連同或取代例如該處理器102，以偵測壓力變化率。

在本具體實施例裡，該處理器102亦經組態設定以調整經儲存該記憶體106內的常數、過濾等式、控制演算法及/或參數，以在當滿足該壓力變化閾值條件時，將該多模式控制演算法自例如該封閉迴路模式改變至該開放迴路模式。在一些具體實施例裡，該處理器102係經設計以例如一經硬體實作(即如韌體)之多模式控制演算法，可存取並利用經儲存在該記憶體106內的參數及/或常數。

該機閥104係任何具適當類型，而可按任何方式改變該流體之流量的機閥(即如可變機閥)。例如，在一些具體實施例裡，該機閥104係一具有一可變孔口的機閥，或是一具有多個預設位置的機閥。該流量控制器100調整該機閥104的位置，藉以根據如該設定點指示值146所表示之流體流量設定點，控制該流體自該流體配發器120至該反應容器180的流量。在此具體實施例裡，是根據機閥位置指示值來調整該機閥104的位置，而此機閥位置指示值則是基於由該流量控制器100內之處理器102所進行的計算結果。

第1圖雖顯示該等處理器102、機閥104及記憶體106係經整合於一單一裝置內的流量控制器100內，然在一些具體實施例裡，可將該等元件加以合併，及/或劃分成不同的元件及/或裝置內。例如，在一些具體實施例裡，該記憶體106被嵌入於該處理器102內而作為例如一快取，或是經整合於一個別集中式伺服器(未以圖示)內，此者儲存用於該流量控制器100或是用於多個分散式及/或瀑序式流量控制器的資料。在一些具體實施例裡，該機閥104係一離於該流量控制器100的分別元件，此者可位在例如該流量感測器142、該壓力感測器144及/或該流量控制器100的上游或下游處。在其他實作裡，該流量感測器142及/或該壓力感測器144係經整合在該流量控制器100內。同時，雖關聯於前述具體實施例而描述有該等處理器102、機閥104及記憶體106，然熟諳本項技藝之人士可瞭解該等元件可經調適以實作該多模式控制演算法的眾多變化項目。

第2A至2F圖為圖式，圖中顯示多項示範性測量資料、信號及所算得數值，而該等係關聯於一觸發一多模式控制演算法自一封閉迴路模式至一開放迴路模式之示範性修改的示範性壓力變化。在第2A至2F圖內的圖式在其個別的x軸上顯示時間，而在其個別的y軸上則顯示各項測量資料與所算出數值。在本具體實施例裡的多模式控制演算法係於一流量控制器上所實作，此者根據一流體流量設定點而透過一機閥以控制一流體的流量。

第2A圖係一圖式，此圖顯示由來自一壓力感測器之壓力感測器指示值所表示的壓力測量資料。第2A圖顯示從時間A處的X至時間D處的Y之壓力變化。第2A圖顯示在時間A與C之間的壓力變化率超過由一斜線240所表示的閾值壓力變化率閾值。而根據在時段210上的壓力變化200，於時間B處偵測到此一相對於該閾值而為超出的壓力變化率。在時間B處偵測到超出的壓力變化率觸發該多模式控制演算法從該封閉迴路模式至該開放迴路模式的修改作業。在時間C與D之間，壓力變化率(即如由在時段230上的壓力變化220所表示)落降至低於由該斜線240所表示的閾值壓力變化率。因此，在時間D處，將該多模式控制演算法從該開放迴路模式改變回到該封閉迴路模式。

總結而言，在第2A圖內的壓力測量基本資料顯示該多模式控制演算法於時間B之前是在封閉迴路模式下，於時間B與D之間是在開放迴路模式下，而於時間D之後則是在封閉迴路模式下。各種模式上的所有變化是由壓力變化率超過，或是落降於其間，由斜線240表示的閾值壓力變化率閾值所觸發。

第2B圖係一圖式，圖中顯示一因第2A圖內之壓力變化所造成的寄生流量。第2B圖顯示，在時間A處，當壓力如第2A圖顯示而開始提高時，該寄生流量即開始增加。在第2A圖裡的時間B處，當如第2B圖所示該壓力變化速率提高時，該寄生流量即大幅地增加。而在時間C處，由於即如第2A圖所示該壓力變化速率下降，因此第2B圖裡的寄生流量大幅地減少，一直到該寄生流量在時間D之後隨即消失為止。

第2C圖係一圖式，圖中顯示該流體之流量的流量感測器讀數/測量資料。第2C圖包含如第2B圖中所顯示的寄生流量。該流量感測器的操作範圍在該圖式上經顯示為在流量測量資料0與R之間。在y軸上高於流量感測器測量資料R之流量感測器測量資料是較不可靠，並且該流量感測器在流量感測器測量資料S處出現飽和。第2C圖顯示該閾值壓力變化率數值既經選擇，使得在時間B處，隨即於流量感測器測量資料觸抵該不可靠範圍之後，將該多模式控制演算法改變至開放迴路模式。第2C圖顯示該閾值壓力變化率數值係經選擇，而使得在時間D處，於流量感測器測量資料返回到該流量感測器的標定操作範圍內之後，將該多模式控制演算法自該開放迴路模式改變返回到該封閉迴路模式。

第2D圖係一圖式，圖中顯示，若並未實作與該多模式控制演算法相關聯的開放迴路控制演算法，則根據第2B圖內之寄生流量的所補償流量。不以自該封閉迴路模式改變至該開放迴路模式，第2D圖顯示會對於在第2B圖內由第2A圖中之壓力變化所造成的寄生流量，錯誤地過度補償該流量控制器(尤其是在時間B與C之間)。

第2E圖係一圖式，圖中顯示由所實作該多模式控制演算法之流量控制器所控制的機閥之機閥位置。該機閥位置是在時間B與C之間，基於根據一將壓力測量資料關聯於機閥位置之數學關係的開放迴路控制演算法所控制。第2E圖顯示，在時間D之後，當該多模式控制演算法自該開放迴路模式改變成封閉迴路模式時，在此具體實施例裡，當該多模式控制演算法在開放迴路模式下運作時，該封閉迴路控制演算法會在機閥位置上略微地過度校正。

第2F圖係一圖式，圖中顯示一通過利用該多模式控制演算法所控制之機閥的真實流體流量。第2F圖顯示由於該封閉迴路與該開放迴路模式之間的變化，因此該實際流體流量測量資料緊密地依隨於在y軸上F處所顯示的標定流體流量設定點。若僅在封閉迴路模式下操作，則由於根據第2C圖中所顯示而來自於該流量感測器之不可信賴及/或飽和測量結果的大幅過度補償流量(類似於第2D圖所顯示者)，該真實流量會自該流體流量設定點顯著地發散。

第2A至2F圖中所說明的具體實施例雖相關於一壓力增加，然在多項實作裡，該多模式控制演算法係經組態設定以在當壓力快速地減少並造成一負寄生流量時，可自該封閉迴路模式改變為該開放迴路模式。一熟諳本項技藝之人士將能瞭解在第2A至2F圖中所應用之原理類似地適用於牽涉到壓力降低的情境。

第3圖係一流程圖，圖中顯示一根據一經定義之壓力變化閾值條件以及根據一計時器以修改一多模式控制演算法的方法。在此具體實施例裡，該閾值條件包含一壓力變化率數值，而在當超過一壓力變化率時，可觸發一多模式控制演算法自該封閉迴路模式至該開放迴路模式的修改作業。該壓力變化率是利用來自一壓力感測器之至少兩個壓力測量資料，以及對應於該等壓力測量資料各者之相對應測量時間，所計算而得。在本具體實施例裡，當計時器逾期時，會將該多模式控制演算法自該開放迴路模式修改至該封閉迴路模式。

即如第3圖中所示，在300處，收到一表示一流體流量測量資料之流量感測器指示值，並且根據該流量感測器指示值，在該封閉迴路模式下利用一多模式控制演算法來控制一流體的流量。該流體流量是根據一流體流量設定點所控制。即如圖示，在310處，根據壓力測量資料(即如於在一時段上至少兩項測量資料之間的差值)計算出一壓力變化率。若在320處，該壓力變化率並未超過一經定義之壓力變化閾值，則繼續接收該流量感測器指示值(亦即流量感測器測量資料)，並且繼續在300處，於該封閉迴路模式下利用該多模式控制演算法控制該流體流量。在許多模式具體實施例裡，該等區塊300－320內的操作是同時地，或者在大致相同的時點處，所執行/運行。

當在320處，於310處所算得之壓力變化率超過該壓力變化率閾值時，即在330處將該多模式控制演算法自該封閉迴路模式修改為該開放迴路模式，並且在340處啟動該計時器。在本具體實施例裡，該計時器會運作一3秒鐘的時段。在350處，接收壓力感測器指示值，並且根據該壓力感測器指示值利用在開放迴路模式下的多模式控制演算法控制該流體流量，一直到該時段逾期為止。

若在360處由該計時器所決定該時段尚未逾期，則在350處，繼續接收該壓力感測器指示值，並且根據在開放迴路模式下的多模式控制演算法控制該流體流量。可利用一數學關係(即如一流量/機閥敏感度曲線)，在該開放迴路模式下控制該流體流量。當在360處該時段逾期時，即在370處將該多模式控制演算法自該開放迴路模式修改回到該封閉迴路模式。

在一些具體實施例裡，該時段的長度是依據像是流量控制器之回應時間，或是壓力測量資料的偏移高於相對應的閾值之因素而定。例如，在許多模式具體實施例裡，當在一標定時段內的壓力變化超過及/或落降至低於一閾值一標定量時，即延長及/或縮短該計時器所使用的時段。又在其他具體實施例裡，在啟動該計時器之後，當偵測到一稍後的壓力變化或壓力變化率時，即修改(即如延長或縮短)該計時器的時段。

在許多具體實施例裡，可根據對應於多個模式之各者的閾值條件，將該多模式控制演算法修改至該等多個模式的其中一者。例如，若滿足一第一閾值條件，則該多模式控制演算法改變至一不同於若滿足一第二閾值條件者的開放迴路模式。在一些具體實施例裡，一多模式控制演算法從一第一封閉迴路模式改變至一開放迴路模式，並且接著改變至一第二封閉迴路模式。在一些具體實施例裡定義有一或更多的閾值條件，藉以利用一閾值條件/數值的組合，例如像是一壓力變化率數值及一計時器。

在一些具體實施例裡，該多模式控制演算法係根據一數學關係或規則式演算法以自一封閉迴路模式改變至一開放迴路模式，因此例如按一緩慢速率而非突發方式進行修改。在一些具體實施例裡，一多模式控制演算法自一模式至另一模式的修改速率及/或修改層級(即如至多個開放迴路模式之其中一者)是依照例如流量及/或壓力究係正在提高或降低而定。同時，在其他具體實施例裡，是由壓力測量資料值(即如根據一特定壓力測量資料值的閾值條件)，而非壓力測量資料值或壓力變化率上的變化，以觸發多模式控制演算法的變化。

在一些具體實施例裡，除一壓力測量資料外，或予取代，可利用一或更多的感測器測量資料來決定是否應將一多模式控制演算法自一封閉迴路模式改變為一開放迴路模式。例如，在許多實作裡，可利用一流量感測器測量資料及相對應的(多個)閾值條件以決定，何時應將一多模式控制演算法自一模式改變成另一者。

現參照第4圖，此圖為一流程圖，圖中顯示一用以根據一經定義之閾值條件，將一多模式控制演算法自一封閉迴路模式修改至一開放迴路模式的方法。在此具體實施例裡，該閾值條件係經定義如一最大壓力變化率，而當超過一所計算壓力變化率時，可觸發該多模式控制演算法自該封閉迴路模式至該開放迴路模式的修改作業。該壓力變化率是按如在一標定時段上之壓力變化的規模所計算得。而在稍後時間處，當該壓力變化率落降至低於該閾值時(即如不再滿足)，即將該多模式控制演算法自該開放迴路模式修改回到該封閉迴路模式。在此具體實施例，自該開放迴路模式至該封閉迴路模式的變化雖是由一壓力變化率所觸發，然在其他具體實施例裡，除壓力變化率以外，該變化是與其他的測量資料相關(即如溫度測量資料及/或流量測量資料)。

即如第4圖所示，在400處，收到一表示一流體流量率之流量感測器指示值，並且基於該流量感測器指示值，利用一在封閉迴路模式下的多模式控制演算法，根據一流體流量設定點來控制一流體的流量。即如圖示，在410處，根據壓力測量資料計算出一壓力變化率。該壓力變化率係按如在一標定時段上，於至少兩個壓力測量資料之間的差值所計算出。若在420處，該壓力變化率並未超過一經定義之壓力變化閾值，則在400處繼續接收該流量感測器指示值，並且繼續在該封閉迴路模式下利用該多模式封閉迴路控制演算法控制該流體流量。在許多具體實施例裡，是同時地，或是在大致相同時點處，執行/運行區塊400－420內的操作。

即如第4圖所示，當在420處，於400處所算出的壓力變化率超過該閾值時，則在430處將該多模式控制演算法自該封閉迴路模式改變至該開放迴路模式。一旦該多模式封閉迴路演算法被修改為該開放迴路模式後，即在440處，根據(多項)壓力測量資料及一數學關係，利用在該開放迴路模式下的多模式控制演算法來控制該流體流量。在450處，根據接收自一壓力感測器的壓力測量資料，繼續地(或在一些具體實施例裡為間歇地)計算出壓力變化率，若在460處所算出的壓力變化率繼續超過該閾值，則在450處，繼續接收壓力測量資料，並且利用在該開放迴路模式下的多模式控制演算法控制流體流量。當在460處，於450處所算出的壓力變化率落降至低於該閾值時，即在470處，將該多模式控制演算法自該開放迴路模式修改至該封閉迴路模式。

在許多模式具體實施例裡，可參照於相對應的閾值以監視多個感測器(即如流量、溫度及壓力感測器)，俾決定是否應將一多模式控制演算法自一封閉迴路模式修改至一開放迴路模式並反是。在許多實作裡，可根據相關於例如一(多個)特定流量控制器之實驗性資料，定義出一閾值條件內的數值(亦即參數)。

在一些具體實施例裡，一對於將一多模式控制演算法自一封閉迴路模式修改至一開放迴路模式的第一閾值是異於一用於決定是否應將該演算法自該開放迴路模式改變回到該封閉迴路模式的第二閾值。又在另一具體實施例裡，該閾值條件係基於一多個數值(即如時間、壓力等等)的複雜組合(即如減法、乘法)，或是布林邏輯條件(即如「或」布林邏輯條件)。例如，可僅在當該等數值，及/或自一溫度指示值及一壓力指示值兩者所計算出的數值，滿足其個別的相對應閾值時，方才滿足該閾值條件。

在一些多模式演算法裡定義有一或更多的閾值條件，使得在當所測得及/或所算出之數值超過或落降至低於該等一或更多閾值條件時，可將該等多模式演算法自一模式改變至另一模式。例如，在一些具體實施例裡，於一閾值件裡的閾值壓力變化率數值係一絕對值，並且按如絕對值的方式來計算壓力變化率。

在一些具體實施例裡，定義有一或更多的閾值條件以容入狹窄的流量感測器範圍。例如，在一利用一具一狹窄流量感測器範圍之低流量性流量感測器的低流量應用項目裡，一閾值條件係經定義以，藉由在壓力上的微小變化，觸發一該多模式控制演算法自該開放迴路模式至該封閉迴路模式的變化，俾防止該封閉迴路控制演算法依賴於來自該低流量性流量感測器的飽和流量測量結果。

在一些具體實施例裡，一閾值條件係經定義而因此例如僅若連續三個以上的壓力變化率超過一閾值，方才修改該多模式控制演算法。藉由按此方式定義該閾值條件，可在將該多模式控制演算法修改至像是該開放迴路模式的另一模式之前，先將該演算法保持在一像是該封閉迴路模式的特定模式下。

總結而言，本發明提供一種為以利用一多模式控制演算法來控制一流體之流量的系統及方法。熟諳本項技藝之人士即能瞭解可在本發明、其使用和其組態方面製作出無數種變化及替代項目，藉以達到與本揭具體實施例所能獲致者大致相同的結果。從而，並無意將本發明限制於所揭示的示範性形式。眾多變化、修改及替代建構皆歸屬於如後載申請專利範圍中所表述的本發明範疇與精神之內。

100．．．流量控制器

102．．．處理器

104．．．機閥

106．．．記憶體

120．．．流體配發器

142．．．流量感測器

144．．．壓力感測器

146．．．設定點指示值

180．．．反應容器

200．．．壓力變化

210．．．時段

220．．．壓力變化

230．．．時段

240．．．斜線

藉由參照「詳細說明」與後載之申請專利範圍，並併同於隨附圖式，即可顯知且隨可獲悉本發明之各項目的及優點同時更能完整瞭解，其中：第1圖係一區塊圖，此圖說明一環境，其中根據本發明之一具體實施例，一流量控制器利用一多模式控制演算法以控制流體自一流體配發器至一反應容器的流量。

第2A圖係一圖式，此圖顯示根據本發明之一具體實施例，一如由一壓力感測器所表示的壓力測量資料。

第2B圖係一圖式，此圖顯示根據本發明之一具體實施例，一由一壓力變化所造成之寄生流量的數值。

第2C圖係一圖式，此圖顯示根據本發明之一具體實施例，一來自一流量感測器的流量感測器測量資料。

第2D圖係一圖式，此圖顯示根據本發明之一具體實施例，一回應於一壓力變化的經補償流量。

第2E圖係一圖式，此圖顯示根據本發明之一具體實施例，一流量控制器所控制之機閥的機閥位置，而該流量控制器一實作一多模式控制演算法。

第2F圖係一圖式，此圖顯示根據本發明之一具體實施例，一流體通過利用一多模式控制演算法所控制之機閥的真實流量。

第3圖係一流程圖，此圖顯示一根據本發明之一具體實施例，用以修改一多模式控制演算法的方法。

第4圖係一流程圖，此圖顯示一根據本發明之另一具體實施例，用以修改一多模式控制演算法的方法。

100．．．流量控制器

102．．．處理器

104．．．機閥

106．．．記憶體

120．．．流體配發器

142．．．流量感測器

144．．．壓力感測器

146．．．設定點指示值

180．．．反應容器

Claims (18)

1. 一種用於控制一流體之一流量的方法，其包含：接收由一壓力感測器所產生之一流體壓力測量資料；中斷一回饋控制迴路以響應該流體的一壓力變化率滿足一閾值條件；在中斷該回饋控制迴路時初始化一計時器；依據特定的一流體流量設定點來計算一機閥位置以產生一流體流量，該機閥位置的計算係基於該壓力測量資料，所計算的機閥位置被用來控制該流體的一流量而該回饋控制迴路處於中斷時；以及在該計時器之一時段逾期時即重新啟用該回饋控制迴路，該計時器之時段係基於該壓力變化率來定義，其中該回饋控制迴路係經組配以根據該設定點，並且基於由一流率感測器所提供之一流量感測器指示值，來控制該流體的流量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該回饋控制迴路係經組態設定以利用一流率感測器來控制該流體的流量，該流率感測器感測該流體的流率，該閾值條件係經定義，使得只有在該流率感測器是在其正常操作範圍之內運作時，方才實作該回饋控制迴路。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該計算處理包含基於關於該系統的一知識以計算出該機閥位置，關於該系統的知識是在包含對流率、機閥位置、壓力和溫度之間的相關性進行特徵化及/或校調處理之特徵化/校調處理 過程中來獲得。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含當該計時器的時段逾期或是該閾值條件自獲滿足改變成未獲滿足之至少一者時，即重新啟用該回饋控制迴路。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該壓力變化率係利用至少兩項測量資料所計算出，而各項測量資料具有相對應的測量資料時間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該壓力測量資料係在第二時間處的第二壓力測量資料，該方法進一步包含偵測該流體的壓力變化，該壓力變化係在第一時間處之第一壓力測量資料與該第二壓力測量資料之間的差值，而該第二時間係在該第一時間之後。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其包含延長該時段以響應該流體的壓力變化率在該時段期間滿足該閾值條件。
8. 一種用於控制一流體之一流量的方法，其包含：接收由一壓力感測器所產生的一壓力感測器指示值；當根據該壓力感測器指示值而滿足一閾值條件時，將一多模式控制演算法自一封閉迴路模式修改至一開放迴路模式，而一流量控制器利用該多模式控制演算法以根據一設定點來控制一流體的一流量；當該閾值條件為滿足時初始化一計時器，該計時器之一時段係基於一壓力變化率來定義；利用該開放迴路模式的演算法和該壓力感測器指示值 以計算出一機閥的一機閥位置，藉以當操作在該開放迴路模式時根據該設定點來遞送該流體；以及當該計時器的時段逾期時，將該多模式控制演算法自該開放迴路模式修改至該封閉迴路模式。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中計算出一機閥的機閥位置係包含利用該開放迴路模式並且利用該至少一感測器指示值。
10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中計算出該機閥位置係進一步包含利用關於該系統的一知識，關於該系統的知識是在包含對流率、機閥位置、壓力和溫度之間的相關性進行特徵化及/或校調處理之特徵化/校調處理過程中來獲得。
11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該封閉迴路模式係經組態設定以利用一流率感測器來控制該流體的流量，該流率感測器感測該流體的流量，該閾值條件係基於該壓力變化率或該流率感測器之一操作範圍來定義。
12. 如申請專利範圍第8項所述之方法，進一步包含當與該壓力變化率相關聯之閾值條件自獲滿足而改變為未獲滿足時，將該控制演算法自該開放迴路模式修改至該封閉迴路模式。
13. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該閾值條件係一第一閾值條件，而該至少一壓力感測器指示值是在一第一時間處收到，以及該方法進一步包含當基於在一第二時間處所收到來自 該壓力感測器之一第二壓力感測器指示值而滿足一第二閾值條件時，將該控制演算法自該開放迴路模式修改成該封閉迴路模式。
14. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該開放迴路模式係回應於滿足該閾值條件，而自一組開放迴路模式中所選出。
15. 一種用於控制一流體之一流量的設備，其包含：一處理器，其經組態設定以在當一回饋控制迴路經中斷時，即根據一壓力測量資料計算出一機閥位置，當一流體之一壓力變化滿足一閾值條件時，即中斷該回饋控制迴路，一機閥回應於該機閥位置以控制該流體之一流量，且該處理器係經組態設定以在該該閾值條件為滿足後之一計時器的一時段逾期時，重新啟用該回饋控制迴路，該計時器的時段係取決於一壓力變化率；以及一記憶體，其係經組態設定以儲存在該機閥位置、該流體之流量與該壓力測量資料之間的數學關係，該數學關係是由該處理器用來計算出該機閥位置。
16. 如申請專利範圍第15項所述之設備，進一步包含一記憶體，其經組態設定以儲存該閾值條件，該處理器係經組態設定以自該記憶體存取該閾值條件。
17. 如申請專利範圍第15項所述之設備，其中該回饋控制迴路係經組態設定以根據一設定點，並且利用一感測該流體之流量的流率感測器，來控制該流體之流量，該閾值條件係基於該流率感測器之一操作範圍所定義。
18. 如申請專利範圍第15項所述之設備，其中當該計時器之時段逾期或該閾值條件自獲滿足改變至未獲滿足至少一者時，重新啟用該回饋控制迴路。