專利名稱：用于控制機器的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上牽涉機器的控制系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明描述可與例如發(fā)電機或馬達 等機器一起使用的控制器并且使其能夠根據(jù)期望的參數(shù)調(diào)整該機器的操作。
背景技術(shù)：
例如馬達和發(fā)電機等機器典型地包括用于調(diào)整機器中的各種參數(shù)的控制系統(tǒng)。例 如，馬達可包括調(diào)整該馬達的轉(zhuǎn)矩或速度以防止該馬達過熱的控制器。相似地，發(fā)電機可包 括調(diào)整由該發(fā)電機產(chǎn)生的電流或電壓的控制器。各種電路和方法在用于控制機器的領(lǐng)域中是已知的。例如，控制系統(tǒng)可基本上根 據(jù)通過發(fā)出控制信號以改變機器的操作并且然后基于機器對該控制信號的響應(yīng)來變化該 控制信號的幅度的試錯法來操作。例如，嘗試升高發(fā)電機的輸出電壓的控制器可發(fā)出初始 控制信號并且然后依據(jù)發(fā)電機的輸出電壓中所得的變化來調(diào)節(jié)該初始控制信號。盡管在它 的方法論中簡單，該試錯法方式典型地需要更多的時間以達到機器的期望操作水平，并且 它可導(dǎo)致過度搜尋直到機器穩(wěn)定在期望的操作水平。為了避免試錯法的劣勢，一些控制系統(tǒng)可包括模擬機器的操作的程序化模塊 (programming)或電路?？刂葡到y(tǒng)訪問該程序化模塊或電路以生成適當(dāng)?shù)目刂菩盘枺涓咝?并且精確地改變機器操作以產(chǎn)生期望的參數(shù)值。在一些情況下，該程序化模塊或電路可對 于整類機器是通用的，而在其他情況下，該程序化模塊或電路可對每個類型的機器或更特 別地對在一類機器中的個體機器具體地修改?？刂葡到y(tǒng)準(zhǔn)確并且高效地調(diào)整機器的能力直接依賴于程序化模塊或電路準(zhǔn)確地 模擬特定機器的操作的能力。例如，在風(fēng)力渦輪發(fā)電機的領(lǐng)域中，許多不同的發(fā)電機設(shè)計存 在以用于允許電力在變化的環(huán)境情況下的最佳產(chǎn)生。許多不同(例如，轉(zhuǎn)動葉片的長度、平 衡和螺距)存在于各種發(fā)電機設(shè)計之間和甚至在每個設(shè)計的個體發(fā)電機之間。另外，對每 個安裝唯一的變量(例如，風(fēng)速、大氣壓和濕度)可隨時間或在季節(jié)之間改變以變化個體發(fā) 電機的性能。最后，在發(fā)電機的壽命期間的發(fā)電機中的變化(例如，摩擦、腐蝕、平衡變化) 可改變發(fā)電機的操作特性。因此存在對機器的改進控制系統(tǒng)的需要。理想地，該改進的控制系統(tǒng)可包括可以 更新或調(diào)節(jié)以反映機器隨時間的實際性能的機器的操作特性模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)勢將在下列說明中闡述，或可從該說明是明顯的，或可通過本 發(fā)明的實踐得知。在本發(fā)明的一個實施例中，用于控制機器的系統(tǒng)包括輸入信號、第一參數(shù)信號和 第一控制器。該輸入信號傳達機器的期望操作參數(shù)，并且該第一參數(shù)信號傳達在第一時間 獲取的機器的測量參數(shù)。在第一循環(huán)期間，該第一控制器接收該輸入信號和該第一參數(shù)信 號并且基于該輸入信號和該第一參數(shù)信號生成控制信號給機器。該系統(tǒng)進一步包括第二控
4制器、第二參數(shù)信號、反饋電路和比較器。在第一循環(huán)期間，該第二控制器接收該第一參數(shù) 信號和該控制信號并且基于該第一參數(shù)信號和該控制信號生成預(yù)測的參數(shù)信號。該第二參 數(shù)信號傳達在第二時間獲取的機器的測量參數(shù)，并且該反饋電路接收該第二參數(shù)信號和該 預(yù)測的參數(shù)信號并且基于該第二參數(shù)信號和該預(yù)測的參數(shù)信號生成反饋信號。在第一循環(huán) 期間，該比較器接收該反饋信號并且如果預(yù)定閾值沒有滿足則傳送該反饋信號到該第二控 制器。本發(fā)明的另一個實施例是用于控制機器的系統(tǒng)，其包括輸入信號、第一參數(shù)信號、 控制器和第一模型。該輸入信號傳達機器的期望操作參數(shù)，并且該第一參數(shù)信號傳達在第 一時間獲取的機器的測量參數(shù)。該控制器接收該輸入信號和該第一參數(shù)信號并且基于該輸 入信號和該第一參數(shù)信號生成請求信號。在第一循環(huán)期間，該第一模型接收該請求信號并 且基于該請求信號生成響應(yīng)信號，并且該控制器接收該響應(yīng)信號并且基于該響應(yīng)信號生成 控制信號給機器。該系統(tǒng)進一步包括第二模型、第二參數(shù)信號、反饋電路和比較器。在第一 循環(huán)期間，該第二模型接收該第一參數(shù)信號和該控制信號并且基于該第一參數(shù)信號和該控 制信號生成預(yù)測的參數(shù)信號。該第二參數(shù)信號傳達在第二時間獲取的機器的測量參數(shù)，并 且該反饋電路接收該第二參數(shù)信號和該預(yù)測的參數(shù)信號并且基于該第二參數(shù)信號和該預(yù) 測的參數(shù)信號生成反饋信號。在第一循環(huán)期間，該比較器接收該反饋信號并且如果預(yù)定閾 值沒有滿足則傳送該反饋信號到該第二模型。本發(fā)明的另一個實施例包括用于控制機器的方法。該方法包括在第一時間測量參 數(shù)以確定第一參數(shù)值并且比較該第一參數(shù)值與期望值。在第一循環(huán)中，該方法包括從第一 控制器傳送控制信號到機器以變化該第一參數(shù)值和在第二時間測量參數(shù)以確定第二參數(shù) 值。在第一循環(huán)中，該方法進一步包括在第二控制器中基于該第一參數(shù)值和該控制信號生 成預(yù)測的參數(shù)值并且比較該預(yù)測的參數(shù)值與該第二參數(shù)值。該方法還包括基于該預(yù)測的參 數(shù)值和該第二參數(shù)值生成反饋信號，并且在該第一循環(huán)中如果預(yù)定閾值沒有滿足則傳送該 反饋信號到該第二控制器。本發(fā)明的再另外的實施例是用于控制機器的系統(tǒng)，其包括輸入信號、第一參數(shù)信 號、第一模型和控制器。該輸入信號傳達機器的期望操作參數(shù)，并且該第一參數(shù)信號傳達在 第一時間獲取的機器的測量參數(shù)。在第一循環(huán)期間，該第一模型接收該輸入信號和該第一 參數(shù)信號并且基于該輸入信號和該第一參數(shù)信號生成響應(yīng)信號。該控制器接收該響應(yīng)信號 并且基于該響應(yīng)信號生成控制信號給機器。該系統(tǒng)進一步包括第二模型、第二參數(shù)信號、反 饋電路和比較器。在第一循環(huán)期間，該第二模型接收該第一參數(shù)信號和該控制信號并且基 于該第一參數(shù)信號和該控制信號生成預(yù)測的參數(shù)信號。該第二參數(shù)信號傳達在第二時間獲 取的機器的測量參數(shù)，并且該反饋電路接收該第二參數(shù)信號和該預(yù)測的參數(shù)信號并且基于 該第二參數(shù)信號和該預(yù)測的參數(shù)信號生成反饋信號。在第一循環(huán)期間，該比較器接收該反 饋信號并且如果預(yù)定閾值沒有滿足則傳送該反饋信號到該第二模型。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員當(dāng)回顧該說明書時將更好地意識到這樣的實施例的特征和方 面以及其他。


對本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員的本發(fā)明的完全和實現(xiàn)用的公開(包括其的最佳模式)在該說明書的剩余部分中以及參照附圖更具體地闡述，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的控制系統(tǒng)的簡化框圖；圖2示出在預(yù)定閾值滿足后在圖1中示出的控制系統(tǒng)的簡化框圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的控制系統(tǒng)的簡化框圖；圖4示出在預(yù)定閾值滿足后在圖3中示出的控制系統(tǒng)的簡化框圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的控制系統(tǒng)的簡化框圖；以及圖6示出在預(yù)定閾值滿足后在圖5中示出的控制系統(tǒng)的簡化框圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的本實施例，其的一個或多個示例在附圖中圖示。詳細(xì)說 明使用數(shù)字和字母標(biāo)記以指在圖中的特征。在圖和說明中的類似或相似標(biāo)記已經(jīng)用于指本 發(fā)明的類似或相似部件。每個示例通過本發(fā)明的說明而非本發(fā)明的限制提供。實際上，修改和變化可以在 本發(fā)明中做出而不偏離本發(fā)明的范圍或精神對于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是明顯的。例如，圖 示或描述為一個實施例的部分的特征可以在另一個實施例上使用以產(chǎn)生再另外的實施例。 從而，意在本發(fā)明包含這樣的修改和變化，它們落入附上的權(quán)利要求和它們的等同物的范 圍內(nèi)。圖1和2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的控制系統(tǒng)10的簡化框圖。圖1示出第 一循環(huán)期間系統(tǒng)10中的通信線路，并且圖2示出在預(yù)定閾值已經(jīng)滿足后的第二或隨后循環(huán) 期間系統(tǒng)10中的通信線路。在每個圖中的實線代表活動通信線路，而在每個圖中的虛線代 表不活動的通信線路。盡管該實施例在風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的上下文中說明和描述，本領(lǐng)域 內(nèi)技術(shù)人員將理解在本應(yīng)用中描述的概念、結(jié)構(gòu)和方法將同樣可應(yīng)用于任何發(fā)電機、馬達 或其他機器。如在圖1中示出的，系統(tǒng)10包括輸入裝置14、第一控制器16和第二控制器18。該 輸入裝置14可包括用于提供用戶和系統(tǒng)10之間的接口的任何結(jié)構(gòu)。例如，該輸入裝置14 可包括鍵盤、計算機、終端、磁帶驅(qū)動器和/或用于接收來自用戶的輸入并且提供該輸入給 系統(tǒng)10的任何其他裝置。該輸入裝置14生成傳達風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的期望操作參數(shù)的 輸入信號20。該操作參數(shù)可是由風(fēng)力渦輪發(fā)電機12生成的任何可測量的參數(shù)，例如電壓、 電流、功率或轉(zhuǎn)矩。第一 16和第二 18控制器可包括例如存儲器/介質(zhì)元件22和/或協(xié)同處理器M 等各種部件，其存儲數(shù)據(jù)、存儲軟件指令和/或執(zhí)行由相應(yīng)控制器調(diào)用的子例程。該各種存 儲器/介質(zhì)元件可是一種或多種計算機可讀介質(zhì)的變型，例如但不限于易失性存儲器(例 如RAM、DRAM、SRAM等)、非易失性存儲器(例如閃存驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、磁帶、CD-ROM、 DVD-ROM等)和/或其他存儲裝置(例如，軟盤、基于磁性的存儲介質(zhì)、光學(xué)存儲介質(zhì)等)的 任何組合。相應(yīng)控制器可訪問存儲在關(guān)聯(lián)存儲器/介質(zhì)元件中的數(shù)據(jù)和/或軟件指令。數(shù) 據(jù)存儲和處理器配置的任何可能的變化形式將由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員意識到。系統(tǒng)10在循環(huán)基礎(chǔ)上操作。在第一循環(huán)期間，第一控制器16調(diào)整風(fēng)力渦輪發(fā)電 機12的操作，并且第二控制器18接收反饋信號以精細(xì)化它的準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)力渦輪發(fā)電機12 的操作的能力。當(dāng)預(yù)定閾值在第一或隨后的循環(huán)期間滿足時，第一 16和第二 18控制器的操作切換使得第二控制器18調(diào)整風(fēng)力渦輪機12而第一控制器16接收反饋信號。例如，在圖1中示出的第一循環(huán)期間，第一控制器16接收來自輸入裝置14的輸入 信號20和來自風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的第一參數(shù)信號26。該第一參數(shù)信號沈傳達在第一時 間獲取的風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的測量的參數(shù)，例如電壓或電流等。第一控制器16可訪問存 儲器/介質(zhì)元件22或協(xié)同處理器M (如之前描述的)以基于輸入信號20和第一參數(shù)信號 26生成控制信號觀給風(fēng)力渦輪發(fā)電機12。該控制信號觀傳達信息或指令到風(fēng)力渦輪發(fā) 電機12以改變風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的操作并且由此改變測量的參數(shù)值。例如，輸入信號20 可傳達400伏特的期望輸出電壓，并且第一參數(shù)信號沈可指示398伏特的來自風(fēng)力渦輪發(fā) 電機12的輸出電壓。使用存儲在存儲器/介質(zhì)元件22和/或協(xié)同處理器M中的數(shù)據(jù)和 /或指令，第一控制器16可生成控制信號觀給風(fēng)力渦輪發(fā)電機12，其改變風(fēng)力渦輪發(fā)電機 12的激勵場以將輸出電壓從398伏特增加到400伏特。在第一循環(huán)期間大致上同時地，第二控制器18接收來自風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的第 一參數(shù)信號26和來自第一控制器16的控制信號觀。第二控制器18可訪問存儲器/介質(zhì) 元件22或協(xié)同處理器24(如之前描述的)以基于第一參數(shù)信號沈和控制信號觀生成預(yù) 測參數(shù)信號30。該預(yù)測的參數(shù)信號30傳達風(fēng)力渦輪發(fā)電機12對控制信號觀的預(yù)期響應(yīng)。 例如，如果第一參數(shù)信號沈傳達398伏特的輸出電壓，并且控制信號觀增加激勵場2毫伏 特，第二控制器18可預(yù)測響應(yīng)于控制信號觀，風(fēng)力渦輪發(fā)電機12將產(chǎn)生399伏特的新輸出 電壓(即，預(yù)測的參數(shù)信號30)。在圖1和2中示出的系統(tǒng)10進一步包括延遲電路32、反饋電路34和比較器36以 提供反饋給第一 16或第二 18控制器。該延遲電路32、反饋電路34和比較器36可位于第 一 16和/或第二 18控制器中并且利用在第一 16和/或第二 18控制器中可用的處理能力 和/或存儲器/介質(zhì)元件。備選地，該延遲電路32、反饋電路34和/或比較器36可由硬件 邏輯或包括但不限于專用電路的其他電路實現(xiàn)。延遲電路32接收第一參數(shù)信號沈并且將第一參數(shù)信號沈索引(indexed)到測 量第一參數(shù)時的時間。延遲電路32產(chǎn)生索引到第二時間的第二參數(shù)信號38，并且該第二參 數(shù)信號38對應(yīng)于在風(fēng)力渦輪發(fā)電機12已經(jīng)接收并且按照控制信號觀動作后的測量的參 數(shù)。反饋電路34接收來自延遲電路32的第二參數(shù)信號38和來自第二控制器18的預(yù) 測參數(shù)信號30。反饋電路34比較第二參數(shù)信號38與預(yù)測的參數(shù)信號30并且生成反饋信 號40。比較器40接收該反饋信號40并且如果預(yù)定閾值沒有滿足則傳送該反饋信號40到 第二控制器16。預(yù)定閾值可是時間間隔、反饋信號40的可接受大小或指示第二控制器18 準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)力渦輪發(fā)電機12對控制信號觀的響應(yīng)的能力的任何其他度量。如此，如果預(yù) 定閾值在第一循環(huán)期間不滿足，比較器36傳送反饋信號40到第二控制器18，并且第二控制 器18然后可使用反饋信號40以更新存儲的數(shù)據(jù)或程序化模塊以精細(xì)化第二控制器18準(zhǔn) 確預(yù)測風(fēng)力渦輪發(fā)電機12對控制信號觀的響應(yīng)的能力。如果預(yù)定閾值在第一循環(huán)期間滿足，比較器36發(fā)送信號42到開關(guān)44以改變第一 16和第二 18控制器對于第二或隨后循環(huán)的操作，如在圖2中示出的。在第二或隨后循環(huán)期 間，第二控制器18接收輸入信號20和第一參數(shù)信號沈并且基于輸入信號20和第一參數(shù) 信號沈生成控制信號28給風(fēng)力渦輪發(fā)電機12。相似地，在第二或隨后循環(huán)期間，第一控制器16接收第一參數(shù)信號沈和控制信號觀(現(xiàn)在來自第二控制器18)并且基于第一參數(shù)信 號沈和控制信號觀生成預(yù)測的參數(shù)信號30。在第二循環(huán)期間，如果預(yù)定閾值沒有滿足則 比較器36傳送反饋信號38到第一控制器16。在操作期間，系統(tǒng)10使用第一 16或第二 18控制器中的一個以調(diào)整風(fēng)力渦輪發(fā)電 機12，而第二 18或第一 16控制器中的另一個接收反饋信號以精細(xì)化控制器準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)力 渦輪發(fā)電機對控制信號觀的響應(yīng)的能力。例如，在第一循環(huán)期間，第一控制器16接收輸入 信號20和第一參數(shù)信號沈并且生成控制信號觀給風(fēng)力渦輪發(fā)電機12以改變第一參數(shù)使 其等于輸入信號20。大致上同時地，第二控制器18接收第一參數(shù)信號沈和來自第一控制 器16的控制信號觀并且生成估計風(fēng)力渦輪發(fā)電機12對來自第一控制器16的控制信號觀 的響應(yīng)的預(yù)測參數(shù)信號30。延遲電路32產(chǎn)生索引到在風(fēng)力渦輪發(fā)電機12響應(yīng)于控制信 號觀后的風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的輸出的第二參數(shù)信號38。反饋電路34比較預(yù)測的參數(shù)信 號30與第二參數(shù)信號38，并且如果預(yù)定閾值(例如時間間隔或預(yù)測的參數(shù)信號30與第二 參數(shù)信號38之間的最大不同)沒有滿足，那么比較器36傳送反饋信號40回到第二控制器 18。反饋信號40然后更新存儲在第二控制器18中的數(shù)據(jù)和/或程序化模塊以精細(xì)化或改 進第二控制器18準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)力渦輪發(fā)電機12對控制信號觀的響應(yīng)(即，減小預(yù)測的參數(shù) 信號30和第二參數(shù)信號38之間的不同)的能力。系統(tǒng)10繼續(xù)在隨后的循環(huán)中操作，其中 第一控制器16調(diào)整風(fēng)力渦輪發(fā)電機12并且第二控制器18接收另外的反饋信號40直到滿 足預(yù)定閾值。當(dāng)滿足預(yù)定閾值時，比較器36發(fā)送信號42以切換第一 16和第二 18控制器在隨 后循環(huán)期間的操作，如在圖2中示出的。在第二或隨后循環(huán)期間，第二控制器18現(xiàn)在接收 來自輸入裝置14的輸入信號20和來自風(fēng)力渦輪發(fā)電機12的第一參數(shù)信號沈并且生成控 制信號觀給風(fēng)力渦輪發(fā)電機12。在第二或隨后循環(huán)期間，第一控制器16接收來自風(fēng)力渦 輪發(fā)電機12的第一參數(shù)信號沈和來自第二控制器18的控制信號觀并且生成預(yù)測的參數(shù) 信號30。延遲電路32生成第二參數(shù)信號38，如之前論述的，并且反饋電路34比較第二參 數(shù)信號38與來自第一控制器16的預(yù)測的參數(shù)信號30以生成反饋信號40。在該第二或隨 后循環(huán)期間，如果預(yù)定閾值沒有滿足，比較器36傳送反饋信號40回到第一控制器16。如 此，在第二或隨后循環(huán)期間，第二控制器18調(diào)整風(fēng)力渦輪機12的操作而第一控制器16接 收反饋信號40以精細(xì)化或改進第一控制器16準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)力渦輪發(fā)電機12對控制信號38 的響應(yīng)的能力。當(dāng)預(yù)定閾值在第二或隨后循環(huán)期間滿足時，比較器36發(fā)送信號42到開關(guān) 44，并且通信線路切換回到如在圖1中示出的配置，并且過程重復(fù)。圖3和4示出根據(jù)本發(fā)明的備選實施例的用于控制機器52的系統(tǒng)50。該系統(tǒng)50 也包括如之前論述的輸入裝置M。另外，該系統(tǒng)50包括控制器56、第一模型58和第二模 型60。該控制器56、第一模型58和第二模型60可包括處理器和/或存儲器/介質(zhì)元件， 如之前關(guān)于在圖1和2中描述和圖示的第一 16和第二 18控制器論述的。在圖3和4中示出的實施例中，控制器56接收來自輸入裝置M的輸入信號62和 來自機器52的第一參數(shù)信號64。該第一參數(shù)信號64傳達在第一時間獲取的機器52的測 量的參數(shù)，例如電壓或電流等?？刂破?6生成請求信號66，其尋找生成控制信號68(其將 改變第一參數(shù)信號64使其等于輸入信號62)所需要的信息。例如，如果輸入信號62傳達 500rpm的期望速度，并且第一參數(shù)信號64傳達450rpm的測量速度，請求信號66尋找可以用于生成控制信號68以將實際速度從450rpm改變到500rpm的信息。在第一循環(huán)期間，第一模型58接收來自控制器56的請求信號66并且訪問存儲的 數(shù)據(jù)和/或指令以生成響應(yīng)信號70。該響應(yīng)信號70傳達信息給控制器56使得控制器56 可以生成控制信號68以改變機器52的輸出使其匹配由輸入信號62傳達的期望操作參數(shù)。在第一循環(huán)期間大致上同時地，第二模型60接收來自機器52的第一參數(shù)信號64 和來自控制器56的控制信號68。第二模型60訪問存儲的數(shù)據(jù)和/或指令以生成估計機器 52對控制信號68的響應(yīng)的預(yù)測參數(shù)信號72。系統(tǒng)50包括延遲電路74、反饋電路76和比較器78，如之前關(guān)于在圖1和2中圖 示的實施例論述的。該延遲電路74產(chǎn)生索引到第二時間的第二參數(shù)信號80，并且該第二 參數(shù)信號80對應(yīng)于在機器52已經(jīng)接收并且按照控制信號68動作后測量的參數(shù)。該反饋 電路76比較第二參數(shù)信號80與預(yù)測的參數(shù)信號72并且生成反饋信號82。如果預(yù)定閾值 沒有滿足則該比較器78傳送該反饋信號82到第二控制器60。系統(tǒng)50繼續(xù)在隨后的循環(huán) 中操作，其中第一模型58提供響應(yīng)信號70給控制器56并且第二模型60提供預(yù)測參數(shù)信 號72給反饋電路76直到滿足預(yù)定閾值。當(dāng)滿足預(yù)定閾值時，比較器78發(fā)送信號80到開 關(guān)82以如在圖4中示出的改變在系統(tǒng)50部件之間的通信線路。如在圖4中示出的，在第二或隨后循環(huán)期間，第二模型60接收來自控制器56的請 求信號66并且基于請求信號66生成響應(yīng)信號70。在第二或隨后循環(huán)期間，第一模型58接 收來自機器52的第一參數(shù)信號64和來自控制器56的控制信號68并且生成預(yù)測的參數(shù)信 號72。在該第二或隨后循環(huán)期間，如果預(yù)定閾值沒有滿足，比較器78傳送反饋信號82到第 一模型58。如此，在第二或隨后循環(huán)期間，控制器56基于由第二模型60提供的信息調(diào)整機 器52的操作參數(shù)，而第一模型58接收反饋信號82以精細(xì)化或改進第一模型58準(zhǔn)確預(yù)測 機器對控制信號68的響應(yīng)的能力。如之前關(guān)于在圖1和2中圖示的實施例論述的，預(yù)定閾 值可是時間間隔、反饋信號的大小或指示第一模型58準(zhǔn)確預(yù)測機器對控制信號68的響應(yīng) 的能力的其他度量。圖5和6示出用于控制機器92的系統(tǒng)90的另一個實施例。該系統(tǒng)90也包括輸 入裝置94、控制器96、第一模型98和第二模型100，如之前關(guān)于在圖3和4中示出的實施例 論述的。在圖5和6中示出的實施例中，第一模型98接收來自輸入裝置94的輸入信號102 和來自機器92的第一參數(shù)信號104。第一模型98訪問存儲的數(shù)據(jù)和/或指令以基于輸入 信號102和第一參數(shù)信號104產(chǎn)生響應(yīng)信號106。例如，如果輸入信號102傳達IOOrpm的 期望速度，并且第一參數(shù)信號傳達IlOrpm的測量速度，第一模型98生成響應(yīng)信號106給控 制器96，其包括對于控制器96生成適當(dāng)?shù)目刂菩盘?08以將機器的操作速度從IlOrpm改 變到IOOrpm所必需的信息。在第一循環(huán)期間大致上同時地，第二模型100接收來自機器的第一參數(shù)信號104 和來自控制器96的控制信號108。第二模型100訪問存儲的數(shù)據(jù)和/或指令以生成代表機 器92對控制信號108的響應(yīng)的第二模型100的估計的預(yù)測參數(shù)信號112。系統(tǒng)也包括延遲電路114、反饋電路116和比較器118，如之前關(guān)于在圖1至4中 示出的實施例描述的。該延遲電路114產(chǎn)生索引到第二時間的第二參數(shù)信號120，并且該第 二參數(shù)信號120對應(yīng)于在機器92已經(jīng)接收并且按照控制信號108動作后測量的參數(shù)。該 反饋電路116比較第二參數(shù)信號120與預(yù)測的參數(shù)信號112并且生成反饋信號122。如果預(yù)定閾值沒有滿足該比較器118傳送該反饋信號122到第二控制器100。該反饋信號122 精細(xì)化第二模型100中存儲的數(shù)據(jù)和/或指令以允許第二模型100更準(zhǔn)確地預(yù)測機器92 對控制信號108的響應(yīng)。系統(tǒng)90繼續(xù)在隨后的循環(huán)中操作，其中第一模型98提供響應(yīng)信 號106給控制器96并且第二模型100提供預(yù)測參數(shù)信號112給反饋電路116直到滿足預(yù) 定閾值。當(dāng)滿足預(yù)定閾值時，比較器118發(fā)送信號124到開關(guān)126以如在圖6中示出的改 變在系統(tǒng)90部件之間的通信線路。如在圖6中示出的，在第二或隨后循環(huán)期間，第二模型100接收來自輸入裝置94 的輸入信號102和來自機器92的第一參數(shù)信號104。第二模型100訪問存儲的數(shù)據(jù)和/或 指令以基于輸入信號102和第一參數(shù)信號104生成響應(yīng)信號106。在第二或隨后循環(huán)期間， 第一模型98接收來自機器92的第一參數(shù)信號104和來自控制器96的控制信號108。第一 模型98訪問存儲的數(shù)據(jù)和/或指令以預(yù)測機器92對控制信號108的響應(yīng)并且生成預(yù)測的 參數(shù)信號112。如此，控制器96基于由第二模型100提供的信息調(diào)整機器92的操作參數(shù)， 而第一模型98接收反饋信號122以改進第一模型98準(zhǔn)確預(yù)測機器對控制信號108的響應(yīng) 的能力。當(dāng)滿足預(yù)定閾值時，比較器118傳送信號IM到開關(guān)126，并且控制器96、第一模 型98和第二模型100之間的通信線路改變回到如在圖5中示出的。如之前描述的，本發(fā)明的每個實施例允許系統(tǒng)控制機器的操作參數(shù)同時同步更新 第二或備選控制器或模型。如此，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地調(diào)整機器的操作參數(shù)同時同步更新第二 控制器或模型以反映在機器的操作中的變化。結(jié)果，系統(tǒng)能夠在第一控制器和第二控制器 或第一模型和第二模型之間切換使得系統(tǒng)可以可靠地保持更新為機器的操作特性中的變 化而不要求機器操作中的任何中斷。該書面說明使用示例以公開本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人 員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的可 專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示 例如果它們包括不與權(quán)利要求的書面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求 的書面語言無實質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種用于控制機器(12)的系統(tǒng)(10)，其包括a.輸入信號(20)，其中所述輸入信號00)傳達所述機器(1 的期望操作參數(shù)；b.第一參數(shù)信號( )，其中所述第一參數(shù)信號06)傳達在第一時間獲取的所述機器 (12)的測量參數(shù)；c.第一控制器(16)，其中在第一循環(huán)期間，所述第一控制器(16)接收所述輸入信號 (20)和所述第一參數(shù)信號06)并且基于所述輸入信號OO)和所述第一參數(shù)信號06)生 成控制信號(28)給所述機器(12)；d.第二控制器(18)，其中在所述第一循環(huán)期間，所述第二控制器(18)接收所述第一參 數(shù)信號06)和所述控制信號08)并且基于所述第一參數(shù)信號06)和所述控制信號08) 生成預(yù)測的參數(shù)信號(30)；e.第二參數(shù)信號(38)，其中所述第二參數(shù)信號(38)傳達在第二時間獲取的所述機器 (12)的測量參數(shù)；f.反饋電路(34)，其中所述反饋電路(34)接收所述第二參數(shù)信號(38)和所述預(yù)測的 參數(shù)信號(30)并且基于所述第二參數(shù)信號(38)和所述預(yù)測的參數(shù)信號(30)生成反饋信 號(40)；以及g.比較器(36)，其中在第一循環(huán)期間，所述比較器(36)接收所述反饋信號GO)并且 如果預(yù)定閾值沒有滿足則傳送反饋信號GO)到所述第二控制器(18)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中如果所述預(yù)定閾值在所述第一循環(huán)期間滿足 時，所述比較器(36)切換所述第一控制器(16)和所述第二控制器(18)，使得在第二循環(huán)期 間a.所述第二控制器(18)接收所述輸入信號00)和所述第一參數(shù)信號06)并且基于 所述輸入信號00)和所述第一參數(shù)信號06)生成所述控制信號08)給所述機器(12)；b.所述第一控制器(16)接收所述第一參數(shù)信號06)和所述控制信號08)并且基于 所述第一參數(shù)信號06)和所述控制信號(28)生成預(yù)測的參數(shù)信號(30)；以及c.如果所述預(yù)定閾值沒有滿足則所述比較器(36)傳送所述反饋信號GO)到所述第一 控制器(16)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述第一控制器(16)或所述第二控制器(18) 中的至少一個包括生成所述預(yù)測的參數(shù)信號(30)的程序化模塊。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(10)，其中所述反饋信號00)修改生成所述預(yù)測的參數(shù) 信號(30)的程序化模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述預(yù)定閾值是時間間隔。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其中所述預(yù)定閾值是所述反饋信號00)的可接受 大小。
7.一種用于控制機器(1 的方法，其包括a.在第一時間測量參數(shù)以確定第一參數(shù)值；b.比較所述第一參數(shù)值與期望值；c.在第一循環(huán)中，從第一控制器(16)傳送控制信號08)到所述機器(1 以變化所述 第一參數(shù)值；d.在第二時間測量所述參數(shù)以確定第二參數(shù)值；e.在所述第一循環(huán)中，在第二控制器(18)中基于所述第一參數(shù)值和所述控制信號 (28)生成預(yù)測的參數(shù)值；f.比較所述預(yù)測的參數(shù)值與所述第二參數(shù)值；g.基于所述預(yù)測的參數(shù)值和所述第二參數(shù)值生成反饋信號GO)；以及h.在所述第一循環(huán)中，如果預(yù)定閾值沒有滿足則傳送所述反饋信號GO)到所述第二 控制器(18)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括基于所述反饋信號00)修改所述第二控制器 (18)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括如果所述預(yù)定閾值在所述第一循環(huán)期間滿足 時，切換所述第一控制器(16)和所述第二控制器(18)，并且進一步包括在第二循環(huán)期間a.傳送來自所述第二控制器(18)的控制信號08)到所述機器(12)；b.在所述第一控制器(16)中基于所述第一參數(shù)值和所述控制信號08)生成預(yù)測的參 數(shù)值；以及c.如果所述預(yù)定閾值沒有滿足，傳送所述反饋信號GO)到所述第一控制器(16)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括基于所述反饋信號00)修改所述第一控制 器(16)。
全文摘要
用于控制機器的系統(tǒng)包括第一控制器、第二控制器和比較器。在第一循環(huán)期間，該第一控制器生成控制信號給機器，同時該第二控制器生成預(yù)測的參數(shù)信號。在第一循環(huán)期間，如果預(yù)定閾值沒有滿足該比較器傳送反饋信號到該第二控制器。用于控制機器的方法包括傳送來自第一控制器的控制信號到該機器并且在第二控制器中生成預(yù)測的參數(shù)值。該方法進一步包括如果預(yù)定閾值沒有滿足則傳送反饋信號到該第二控制器。
文檔編號F03D7/00GK102102625SQ201010616188
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者H.肖爾特-瓦辛克 申請人:通用電氣公司