流量控制装置和流量控制程序的制作方法_3

文档序号:9493608阅读:来源:国知局
干扰影响而变化的基准电容器11的一端与所述压电阀1串联,并且使另一端接地,所述阀控制部VC将向所述压电阀1施加的电压保持为所述阀施加电压VSET。S卩,以在所述压电阀1的电容的两端保持为施加电压的方式由运算放大器12构成反馈电路。由于通过这样的构成,即使所述压电阀1中的电容变化了,施加了相同的施加电压时也始终成为相同的电荷,所以能够大体消除Q-V特性的滞后现象。由于以这样的构成为前提,所以在表示用于以下的说明的Q-V特性的附图中未表示滞后现象。
[0072]此外,如图2所示,在本实施方式中还包括Q-V特性修正部37,该Q-V特性修正部37基于流量反馈值QFB对存储在所述Q-V特性存储部35内的Q-V特性进行修正。所述Q-V特性修正部37将流量反馈值QFB维持为大体为零,在能够仅通过利用流量前馈值QFF进行的流量控制就能实现所希望的响应特性的情况下,不对所述Q-V特性进行修正。另一方面,当流量反馈值QFB成为零以外的值时,利用所述流量反馈值QFB的积分值,对存储在所述Q-V特性存储部35内的Q-V特性以使其向规定方向平行移动的方式进行修正,在下一次阶跃响应时,能够仅通过流量前馈值QFF就能得到所希望的响应特性。
[0073]更具体地说,在从流量控制开始时起的规定时间以内的流量反馈值QFB的积分值为正的情况下,所述Q-V特性修正部37以使所述Q-V特性向V轴正方向偏移的方式对Q-V特性进行修正,在所述积分值为负的情况下,所述Q-V特性修正部37以使所述Q-V特性向V轴负方向偏移的方式对Q-V特性进行修正。
[0074]<本实施方式的动作>
[0075]以下利用具体的流量控制例子,说明本实施方式的质量流量控制器100的控制动作和所述Q-V特性修正部37的修正动作。
[0076]首先,参照图5,说明在第一次阶跃响应中未能仅通过流量前馈值QFF得到理想的响应特性的情况。
[0077]图5的(a)中表示了将阶跃输入作为流量设定值入时的实际流量值Q ?al、流量模拟值QSIM和流量测量值Q μ的响应。另外,通过将所述热式流量传感器2的输出代入所述传感器模型的传递函数的倒数,可以得到实际流量值Qraal。
[0078]由于在图5中因某种原因而使所述压电阀1的Q-V特性从初始设定变化了,所述实际流量值Qraal首先临时稳定于比通过FF控制实现的流量设定值Q /j、的流量,此后通过FB控制来修正偏差而稳定于流量设定值Q-
[0079]成为所述的流量控制的理由大体如下所述。
[0080]由于从所述热式流量传感器2输出的流量测量值QM相对于实际流量值Q raal具有时间延迟,所以如图5的(a)所示,流量测量值QM从实际流量值Qraal的上升点起经过规定时间后上升。在作为从所述实际流量值9^的上升点到流量测量值QM的上升点的区间的第一区间中,由于流量测量值Qm是未超过阈值TH的状态,所以所述传感器模型部SM持续输出零作为流量模拟值Qsim。因此,由于在所述第一区间内流量模拟值QSIM和流量测量值Qμ的偏差为零,所以如图5的(b)所示,所述反馈控制部33也持续输出零作为流量反馈值Qfb。即,由于在第一区间内仅进行FF控制,所以即使在流量设定值和实际流量值Q raal之间产生了偏差,也不对该偏差进行修正。此外,如图5的(c)所示,在所述第一区间内,所述阀控制部VC仅利用流量前馈值QFF并参照当前的Q-V特性,取得电压V SET1作为应该施加的阀施加电压VSET,并且持续向所述压电阀1施加该电压VSET1。
[0081 ] 接着,在作为流量测量值Qm的上升点以后的区间的第二区间内,从流量测量值Q μ超过阈值ΤΗ的时点起,所述传感器模型部SM使基于传感器模型进行的流量模拟值QSIM的输出开始。因此,由于在第二区间内,如图5的(a)的阴影线部分所示,在流量模拟值QSIM和流量测量值QM之间产生零以外的偏差,所以如图5的(b)所示,所述反馈控制部33输出零以外的流量反馈值QFB并使FB控制开始。流量反馈值Q ^最终固定为消除了流量模拟值Q SIM和流量测量值QM的偏差的时点的值,实际流量值Qraal也稳定为流量设定值Q-此外,如图5的(C)所示,在所述第二区间内,所述阀控制部VC利用流量前馈值QFF和流量反馈值QFB的和并参照当前的Q-V特性,取得电压VSET2作为应该施加的阀施加电压V SET,并且施加该电压
VsET2 °
[0082]由此,不仅进行FF控制而且也进行FB控制的理由如下:相对于如图5的(c)所示的用粗线表示的存储在所述Q-V特性存储部35内的当前的Q-V特性,实际的Q-V特性是用虚拟线所示的方式,参照了比实际应施加的阀施加电压VSET小的值。
[0083]因此,所述Q-V特性修正部37以对Q-V特性进行修正并存储在所述Q_V特性存储部35内的方式进行动作,使得仅利用流量前馈值QFF根据Q-V特性取得实际应施加的阀施加电压VSET。
[0084]具体地说,如图5的(b)的阴影线部分所示,当输出流量反馈值QFB且规定期间内的积分值为正时,所述Q-V特性修正部37将当前的Q-V特性修正为使其向V轴正方向平行移动后的Q-V特性。此时的平行移动量设定成,利用当前的流量前馈值QFF参照在第二区间的稳定状态下被参照了的电压VSET2。
[0085]相反地,当实际流量值Qraal稳定为比流量设定值Q^大的值、且流量反馈值QFB的积分值为负时,所述Q-V特性修正部37将当前的Q-V特性修正为将其向V轴负方向平行移动后的Q-V特性。
[0086]由此,参照图6说明通过所述Q-V特性修正部37对Q-V特性进行修正后的第二次阶跃响应。
[0087]在图6的(a)的第一区间内,与图5同样地仅输出流量前馈值QFF,但是由于通过第一次阶跃响应所述Q-V特性修正部37对Q-V特性进行了修正,所以如图6的(c)所示,仅利用流量前馈值Qff,所述阀控制部VC取得的阀施加电压VSET变化为电压V SET20因此,由于仅利用流量前馈值QFF,也能够大体达成作为目标的流量设定值A,所以如图6的(a)、图6的(b)所示,基本上不会产生流量模拟值QSIM和流量测量值Q M的偏差,几乎不进行FB控制。即,仅通过FF控制,实现了在实质上按照流量设定值的流量控制。
[0088]<实施方式的效果>
[0089]如上所述,按照本实施方式的质量流量控制器100,由于所述传感器模型部SM能够以将流量测量值Qm的值作为触发点使时间延迟产生的方式,输出FF控制正常地实现了时的理想的流量模拟值QSIM,所以能够与从所述热式流量传感器2输出的流量测量值QM的时间延迟一致。因此,能够防止发生如下问题:因流量控制开始时流量模拟值QSIM和流量测量值QM的时间延迟不一致而产生大的偏差,并且因过度进行FB控制而引起超调、控制变得不稳定。
[0090]此外,由于将流量测量值QM的值作为触发点使时间延迟产生,所以所述传感器模型确定部34能够无需将传感器模型确定为包含时间延迟形式的传递函数,从而能够提高模型化精度。由此,能够使模型化误差变小并提高流量控制的稳定性。
[0091]此外,由于所述Q-V特性修正部37基于流量反馈值QFB以仅利用流量前馈值Q FF施加适当的阀施加电压VSET的方式,适当地修正Q-V特性,所以大体能够始终实现高速的响应。换句话说,所述质量流量控制器100在Q-V特性正常的期间仅大体通过利用流量前馈值QFF进行的FF控制来控制流量,并实现了高速响应,但是万一当Q-V特性因干扰影响等而变化了时,FB控制工作,虽然稍微产生延迟,但是能够可靠地实现流量设定值Qp此外,由于当存在所述的Q-V特性的变化并进行了 FB控制时,所述Q-V特性修正部37同时以成为表示实际状态的方式对Q-V特性进行修正,所以对于下一次以后的阶跃响应,能够再次仅利用FF控制来实现高速响应。
[0092]对其它实施方式进行说明。
[0093]在所述实施方式中,作为阀使用了压电阀、作为流量传感器使用了热式流量传感器,但是也可以使用其它的装置。更具体地说,作为阀可以使用电磁阀等,作为流量传感器可以使用压力式流量传感器。此外,阀和流量传感器在内部流道上排列的顺序并不限于图示的方式,可以是各种顺序。
[0094]例如,可以以省略所述传感器模型确定部和所述Q-V特性修正部的方式构成质量流量控制器。即,可以构成所述实施方式所示的二自由度型流量控制装置,并将传感器模型和Q-V特性保持为出厂时的状态。此外,所述流量模拟值输出部可以构成为输出包含规定的时间延迟的流量模拟值,并不限于所述实施方式所示的将流量测量值作为触发点而开始流量模拟值的输出。
[0095]例如,在存储在所述传感器模型存储部内的流量传感器的传感器模型是未以包含时间延迟要素而被确定的传感器模型的情况下,所述流量模拟值输出部可以从使流量设定值的输入开始并使流量控制开始起经过规定时间后基于流量设定值和传感器模型,开始输出流量模拟值。或者在所述传感器模型存储部存储有包含相对于实际流量值的流量测量值的时间延迟并被模型化了的传感器模型的情况下,所述流量模拟值输出部可以与流量设定值的输入同时地基于该流
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