仲裁阀门位置传感器冗余的方法及装置制造方法
【专利摘要】公开了用于仲裁阀门位置传感器冗余的方法及装置。所公开的示例性方法包括测量表示阀门的位置的第一值、测量表示所述阀门的位置的第二值、计算所述阀门的第一估计位置、根据所述第一估计位置选择所述第一值和第二值中的一个，以及根据所选择的所述第一值和第二值中的一个产生用于所述阀门的第一阀门控制信号。
【专利说明】仲裁阀门位置传感器冗余的方法及装置
[0001]本申请是申请日为2010年3月12日、申请号为201010134028.6且名称为“仲裁
阀门位置传感器冗余的方法及装置”的发明的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明总地涉及阀门位置传感器，并尤其是涉及仲裁阀门位置传感器冗余的方法及装置。
【背景技术】
[0003]一些设施和设备包含冗余，以提高可靠性和/或减少运行中断。例如，阀门可以被提供或装备有冗余的位置传感器。与阀门相关联的阀门定位器和/或阀门控制器可以使用任何冗余的位置传感器的输出，以控制阀门的位置。例如，如果主位置传感器发生故障，则阀门定位器能够基于由后备位置传感器提供的位置信息而运转。
【发明内容】
[0004]公开了仲裁阀门位置传感器冗余的示例性方法及装置。公开的示例性方法包括:测量表示阀门的位置的第一值，测量表示阀门位置的第二值，计算该阀门的第一估计位置，根据第一估计位置选择第一值和第二值中的一个，以及根据所选择的第一值和第二值中的一个产生用于该阀门的第一阀门控制信号。
[0005]公开的示例性装置包括:测量表示阀门驱动器位置的第一值的第一传感器、测量表示阀门驱动器位置的第二值的第二传感器、计算表示该阀门驱动器估计位置的第三值的建模器、根据计算的第三值选择第一值和第二值中的一个的仲裁器以及根据所选择的第一值和第二值中的一个产生用于该阀门驱动器的第一阀门控制信号的控制器。
[0006]另一公开的示例性方法包括:测量表示阀门移动的第一值，测量表示该阀门移动的第二值，计算阀门的估计运转状况，根据所估计的运转状况选择第一值和第二值中的一个、以及根据所选择的第一值和第二值中的一个产生用于该阀门的第一阀门控制信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是示例性的阀门控制装置的示意图。
[0008]图2示出实现图1中的示例性阀门定位器的示例性方式。
[0009]图3示出实现图2中的示例性建模器的示例性方式。
[0010]图4示出实现图2中的示例性仲裁器的示例性方式。
[0011]图5示出表示示例性决策逻辑的表格，该决策逻辑可以被执行来实现图4中的示例性选择器。
[0012]图6和图7是表示可以被用于实现图2和图3中的示例性建模器的示例性程序的流程图。
[0013]图8、图9和图10是表示可以被用于实现图1、图2和图4中的示例性仲裁器的示例性程序的流程图。
[0014]图11是示例性处理器平台的示意图，该处理器平台可以被使用和/或编程来执行图6、图7、图8、图9和/或图10中的示例性程序，和/或更一般地，实现图1和图2的示例性阀门定位器。
【具体实施方式】
[0015]当结合附图阅读时，可以从以下详细说明中更好地理解本公开。在描述这些实例时，相似或相同的附图标记可能会被用于指代共同的或相似的元件。强调的是，按照常规作法，附图中的各种特征可能不会按比例绘制。事实上，各种特征的尺寸可能会被任意的按比例或示意性的缩小和/或放大，以便清楚地讨论和/或说明。此外，尽管在此公开了特定的实施方式，但是可以使用其他实施方式，并且可以进行结构变化而不偏离本公开的范围。
[0016]通常，在此描述的示例性的装置、方法和制造产品可能会被用于判别仲裁阀门位置传感器的冗余。当存在多个和/或冗余的阀门位置传感器可用于测量阀门和/或阀门驱动器的位置时，与阀门和/或阀门驱动器相关联的阀门定位器在其间进行仲裁，即，选择其中一个阀门位置传感器的输出来用于产生阀门控制信号。当存在三个或更多的位置传感器时，例如，阀门定位器能够比较位置传感器的输出以识别错误和/或发生故障的位置传感器。例如，当由特定的位置传感器测量的位置不同于其他位置传感器的测量结果时，这个差别典型地表明该特定位置传感器没有按照预期运转。然而，当仅有两个位置传感器时，这种比较将不能轻易地用于阀门位置传感器之间的仲裁，因为这可能很难仲裁哪个传感器在按照预期运转。在此公开的示例性方法和装置估计阀门和/或阀门驱动器的位置，并且用估计的位置在这两个位置传感器的输出之间作出仲裁。因此，在此描述的该示例性方法和装置模拟一个附加的“虚拟的”位置传感器，该虚拟的位置传感器用于执行阀门位置传感器的仲裁。例如，如果估计的位置对应于由第一位置传感器测量的位置，但不与由第二位置传感器测量的位置相对应，则很可能第二位置传感器没有按照预期运转。
[0017]如在此所描述的，估计的和/或计算的位置可由任何数量和/或类型的运算法则、逻辑和/或方法来决定。例如，将阀门和/或阀门驱动器的位置表示为例如先前的位置、起始位置、终点位置、控制信号值和/或时间的函数的模型均可以用于估计阀门和/或阀门驱动器的位置和/或其位置的变化。附加地或可替代地，与阀门驱动器的活塞的对侧相关的压力可能用于估计和/或计算阀门和/或阀门驱动器的位置。
[0018]图1示出根据本公开的教导构成的示例性阀门控制装置100。图1的示例性阀门控制装置100通过控制和/或调整阀门驱动器110的位置来控制阀门105的开和关。图1的示例性阀门驱动器Iio包括在驱动器110中形成两个流体隔离腔室112和113的活塞
111。通过相对于弹簧114所施加的力，控制、选择和/或以别的方式调整两个腔室112和113内的各自的压力，活塞111可以在所示的驱动器110中上升、下降(在图1的方向上)和/或保持静止。当活塞111上下移动时，在阀门105的两个腔室106和107之间任何流体(例如液体和/或气体)能够流动的速度都可以调节和/或调整。例如，当示例性活塞111在最下端位置时，示例性的阀门105处于“关”的状态并且没有流体能从该阀门105中流过。尽管图1中的示例性阀门105是一个由直接作用驱动器110操控的滑动阀杆，但在此描述的仲裁阀门位置传感器的冗余的方法和装置可应用于任何数量和/或类型的附加的和/或替代的阀门和/或阀门驱动器。例如，可以用双杆尾阀驱动器。
[0019]为了控制腔室112和113中各自的压力，图1的示例性阀门控制装置100包括伺服阀115。响应于控制信号120，图1的示例性伺服阀115操作以选择性地将腔室112和113连接至供应压力125和排出管和/或储罐126。在第一位置，伺服阀115将腔室112流体连接至供应125，并且将腔室113连接至排出管126，从而增加了腔室112相对于腔室113的压力并且将活塞111朝着阀门105沿图1的方向向下移动。同样的，在第二位置，伺服阀115将腔室112流体连接至排出管126，并且将腔室113连接至供应125，从而增加了腔室113相对于腔室112的压力并且使活塞111向远离阀门105的方向移动或在图1的方向上向上移动。附加地或可替代地，示例性伺服阀115和示例性驱动器110可以配置成，例如用液压再循环结构，将从腔室112、113其中之一排除的流体连接到另外一个的腔室112、113。用于操作示例性驱动器110的流体可以是任何类型的流体，包括任何类型的气体(即气动驱动器110)和/或任何类型的液体(即液压驱动器110)。虽然在图1所示的实例中，示例性伺服阀115用于控制示例性驱动器110，但是任何数量和/或类型的附加的和/或替代的方法和/或装置均可用于控制驱动器110。例如，阀门115可以是比例阀，其配置成控制流至和/或出自驱动器110的任一个腔室112、113的可变流量。此外，虽然图1的示例性阀门115被描述为三位装置，但是实际上，阀门115为可变流体流量速度控制装置。
[0020]图1的示例性控制信号120为具有可变电流的电信号。然而，任何其他类的控制信号120均可以使用。例如,可以使用具有可变电压和/或可变频率的电信号。
[0021]为了测量示例性活塞111在示例性驱动器110内的位置，并由此测量示例性阀门105的位置，图1的示例性阀门控制装置100包括任何数量和/或类型的阀门位置传感器，其中的两个被指定为参考数字130和131。示例性的阀门位置传感器130和131包括，但不限于，根据活塞111的位置产生可变输出电压和/或可变输出电流的线性可变位移变换器(LVDT)。图1的示例性位置传感器130和131独立地测量活塞111的位置。S卩，示例性位置传感器130和131基本在同时分别具有不同的输出信号ZTl和ZT2。例如，如果位置传感器130没有按照预期运转，尽管位置传感器130的输出ZTl不再精确地表示活塞111的位置，而位置传感器131的输出ZT2仍可继续表示活塞111的位置。即使按照预期运转时，也可以理解到，由传感器130和131分别测量的位置输出ZTl和ZT2的精确度可能被许多因素限制和/或降低，例如机械的限制、机械的未对准、模数转换量化、噪声等。然而，为了便于讨论，在此将假设这些因素是可忽略的和/或可以补偿的，并且，因此，按照预期运转的传感器130、131将输出ZTI，ZT2，该输出基本上代表活塞111的实际物理位置。
[0022]为了测量腔室112和113中的流体(如液体和/或气体)压力，图1的示例性阀门控制装置100包括任何数量和/或类型的压力传感器，其中的两个被指定为参考数字132和133。所述示例性的压力传感器132和133产生相应的输出PTl和PT2，它们分别代表腔室112和113中相应一个内的压力。图1的示例性输出PTl和PT2可以为任何数量和/或类型的信号，例如，可以用来表示测得的压力的可变电流信号、可变电压信号和/或可变频率信号。
[0023]为了控制阀门105的位置(例如开、关和/或局部开)，图1的示例性阀门控制装置100包括阀门定位器135。响应于表示阀门105的理想位置的值、电流、电压和/或频率140，图1的示例性阀门定位器135调整、选择、控制和/或以别的方式适应控制信号120。除了理想位置140以外，示例性阀门定位器135还使用压力测量结果PTl和PT2，和/或位置测量结果ZTl和ZT2以适应控制信号120。实现所述示例性阀门定位器135的示例性方式参照图2描述如下。
[0024]应当理解，示例性的压力测量结果PTl和PT2、示例性的位置测量结果ZTl和ZT1、示例性的理想位置140和/或示例性的控制信号120可由模拟和/或数字的信号和/或值表示。例如，位置传感器130和131可各自实现模数转换器，且位置测量结果ZTl和ZT2为数字信号。附加地或可替代地，在阀门定位器135处接收到的位置测量结果ZTl和ZT2为模拟信号的情况下，示例性阀门定位器135可以实现一个或多个模数转换器。因此，测量结果PT1、PT2、ZT1和ΖΤ2，及理想位置140，不管它们是否为模拟的和/或数字的，在此简称为测量结果和/或值。假设如果这些测量结果和/或值由数字电路和/或数字处理器来处理的，如果需要，它们可以在示例性阀门控制装置100中的任何位置被转换为数字信号。
[0025]为了在阀门位置传感器130和131之间进行仲裁，即当适应控制信号120时，选择输出ZTl还是输出ΖΤ2将由阀门定位器135使用，图1的示例性阀门定位器135包括仲裁器150。实现图1的不例性仲裁器150的不例性方式结合图4描述如下。
[0026]虽然在图1中已经示出示例性阀门控制装置100，但是在图1中所示的一个或多个接口、元件、程序和/或设备可能以任何其他方式被结合、分割、重排列、省略、取消和/或实现。例如，如果没有被阀门定位器135使用，压力传感器135和135可能会被省略。此外，取代图1中所示那些，或除图1中所示那些之外，阀门控制装置100还可包括接口、元件、程序和/或设备；和/或包括不止一个任何或所有的所示的接口、元件、程序和/或设备。
[0027]图2示出实现图1中的示例性阀门定位器135的示例性方式。为了计算代表估计位置的值ZTS，和/或估计和/或预期的示例性阀门驱动器111的运转状况，图2的示例性阀门定位器135包括建模器205。在一些实例中，图2中的示例性建模器205根据一个或多个从控制器215接收到的控制信号210，计算估计位置ZTS。该估计位置ZTS可使用模型和/或滤波器305(图3)从控制信号计算，其表示示例性伺服阀115和示例性阀门驱动器110响应于控制信号120的共同运转状况。图2中的示例性控制信号210为数字信号，该数字信号基本上表示和/或对应于控制信号120。附加地或可替代地，示例性的建模器205可计算和/或选择值ZTS以代表阀门驱动器110的预期运转状况。例如，建模器205可以计算和/或选择ZTS值，而使任何正数(如:+1)来表示阀门105处于开启状态、使任何负数(如:-1)来表示阀门105处于关闭状态，或使零值来表示该阀门105既没有处于开启状态也没有处于关闭状态(即静止不动)。例如，可以通过计算控制信号210的快速移动平均值(fast movingaverage)和控制信号210的缓慢移动平均值(slow moving average)来计算ZTS值。例如，如果快速移动平均值超过缓慢移动平均值3%，并且两个平均值有相同的符号，则阀门105目前正处于开和/或关的状态，且ZTS的值是具有与快速移动平均值相同符号的任何数字(如:1)。当控制信号210不表示活动阀门105时，ZTS的值设定为零。所述移动平均值可以用指数光滑函数计算，其可用数学式表达为P (t) =k*control (t) + (l_k) *p (t_l)，其中样本(t)为控制信号210的最新近值，及k为O和I之间的常数。用于快速移动的平均值的k的示例性值为1/32，及用于缓慢移动的平均值的k的示例性值为1/64。
[0028]附加地或可替代地，根据控制信号210的两个或更多的值可以确定、选择和/或计算表示阀门105预期运转状况的ZTS值。例如，可以用控制信号210的两个样本之间的差异，和/或使用控制信号的两个或更多的样本计算的控制信号210导数的估算值来选择ZTS的值。此外，可以用控制信号210的样本计算阀门105的两个或更多的估计位置。可以计算这些估计位置值的差和/或导数来确定和/或选择ZTZ的值。
[0029]结合图3如下所述，模型/滤波器305可以是适应性的和/或例如通过将计算的估计位置ZTS与测量的位置ZTl和ZT2中的一个或两个进行比较来了解响应于控制信号120伺服阀115和阀门驱动器110如何运转。示例性建模器205是否适应其模型和/或滤波器305由控制值ADAPT控制和/或配置。例如，在示例性阀门控制装置100的校正阶段，可设置控制值ADAPT以至于建模器205可以了解阀门控制装置100响应于控制信号120的运转状况。在校正阶段结束时，可以清除该控制值ADAPT，以“冻结”建模器205的系数。例如，控制值ADAPT也可以在阀门更换、阀门重置和/或控制器整定之后设定。实现示例性建模器205的示例性方式结合图3描述如下。可被执行来实现示例性的建模器205的示例性程序结合图6和图7描述如下。
[0030]附加地或可替代地，图2中的示例性建模器205可以根据测量的压力PTl和PT2及时间来计算估计位置和/或估计运转状况ZTS。例如，建模器205可以根据的测量的压力PTl和PT2及时间，使用将驱动器110的位置表示为压力PTl和PT2及时间的函数的数学表达式来计算估计位置ZTS。此外，图2中的示例性建模器205可以根据时间、控制信号210和测量的压力PTl和PT2的任何组合，来计算估计位置和/或估计运转状况ZTS。
[0031]为了在示例性阀门位置传感器130和131之间作出仲裁，图2中的示例性阀门定位器135包括示例性仲裁器150。图2中的该示例性仲裁器150根据估计位置ZTS与测量的位置ZTl和ZT2的比较，和/或测量的位置ZTl和ZT2之间的比较来选择测量的位置ZTl和ZT2中的一个。结合图4和图5，如下所述的，示例性仲裁器150计算位置ZTS、ZTI和ZT2的两两之间的差，且用计算的差来选择测量的位置ZTl和ZT2其中之一。选择的位置ZT提供给了一个或多个控制器，其中的两个指定为参考数字215和216。在图2所示的实例中，控制器215能提供一个信号SEL，该信号可以指示仲裁器150选择ZTl或ZT2中的特定一个，而不会根据ZTS在ZTl和ZT2之间仲裁。下面参照图8、9和10描述可被执行来实现示例性仲裁器150的示例性程序。
[0032]附加地或可替代地，示例性仲裁器150可以将计算的两个估计位置ZTS之间的变化与两个相应的测量位置ZTl之间的变化和两个相应的测量位置ZT2之间的变化进行比较。当一特定的阀门位置传感器130，131在按预期运转时，其测量位置ZT1、ZT2的变化将基本上与估计位置ZTS的变化相匹配和/或相对应。这些变化可在图1的示例性阀门控制装置100正常运转(例如在打开和/或关闭阀门105时)期间，和/或响应于阀门位置控制器215为测试位置传感器130和131而对阀门驱动器110的瞬间的和故意的干扰而发生和/或被探测到。
[0033]此外，除了计算实际的估计位置值，还可以计算ZTS以表示驱动器110是否在移动，以及如果在移动，驱动器110在哪个方向移动。特别地，如上所述可以通过计算快速移动平均值、缓慢移动平均值、控制信号210的差和/或导数来确定ZTS。应理解的是，这样的ZTS值的计算可能不像实际的估计位置的计算那么复杂。为了确定测量的位置ZTl是否表示阀门105是开或关的状态，如上所述，可以计算测量位置ZTl的快速和缓慢移动平均值。例如，如果ZTl的快速移动平均值超过ZTl的缓慢移动平均值1.5%，并且快速和缓慢移动平均值的符号相同，则测量位置ZTl表示阀门105正处于开启或关闭状态。如果测量位置ZTl表示移动驱动器110并且ZTl的快速移动平均值的符号与ZTS符号相匹配，则很可能位置传感器130正在按预期运转。同样的，如果测量位置ZTl表示不移动的驱动器110并且ZTS为零，则位置传感器130同样可能在按预期运转。相反，如果ZTS为零并且测量位置ZTl表示移动的驱动器110，或者ZTS的符号和ZTl的快速移动平均值的符号不同，则很可能该位置传感器ZTl没有在按预期运转。附加地或可替代地，除了计算移动平均值，还可以计算测量位置ZTl之间的差。位置传感器131是否在按预期运转同样可以用差和/或移动平均值从测量位置ZT2确定。在一些实例中，如上所述，控制器215瞬间的和/或故意的扰动阀门驱动器110，以便于对位置传感器130和131测试。
[0034]附加地或可替代地，可以将两个测量的位置ZT1、ZT2之间的变化与ZTS的值相比较。例如，如果ZTS的值表示阀门105目前打开，但是两个测量位置ZTl和ZT2之间的差表明驱动器110没有变换位置和/或处于关闭，则很有可能相应的位置传感器130、131没有按预期运转。而且，如果ZTS的值表示阀门105目前处于静止，但是ZT1、ZT2的值正在平稳地和/或突然地变化，则很可能相应的位置传感器130、131没在按预期运转。此外，可以计算测量位置ZT1、ZT2的导数，并且使之与ZTS的值进行比较，以确定相应的位置传感器130、131是否在按预期运转。
[0035]为了通过示例性的控制信号120来控制示例性的伺服阀115，示例性的阀门定位器135包括示例性的阀门位置控制器215和216。图2中的示例性阀门位置控制器215和216是根据选择的位置ZT产生阀门控制信号120的任何类型的控制器。虽然在图2所示的实例中，有两个用于冗余的阀门位置控制器215和216，但是示例性的阀门定位器135可以可替代地实现为单个阀门位置控制器215和/或两个以上的阀门位置控制器。
[0036]虽然在图2中已经示出实现图1的示例性阀门定位器135的示例性方式，但是图2所示的接口、元件、程序和/或设备中的一个或多个可以任何其他方式被结合、分割、重排列、省略、取消和/或实现。例如，示例性的建模器205、示例性的仲裁器150和示例性的阀门位置控制器215可利用处理器平台来实现，如下面参照图11描述的示例性处理器平台PlOOo此外，示例性的建模器205、示例性仲裁器150、示例性阀门位置控制器215和216和/或，更广泛地来说，图2中的示例性阀门定位器135可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如任何示例性的建模器205、示例性的仲裁器150、示例性的阀门位置控制器215和216和/或，更广泛地来说，示例性的阀门定位器135可以通过一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程逻辑器件(FPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等来实现。此外，取代图2所示的那些，或者除图2所示的那些之外，阀门定位器135可包括接口、数据结构、元件、程序和/或设备；和/或可包括一个以上所示的任何或所有的所示的接口、数据结构、元件、程序和/或设备。
[0037]图3示出了实现图2的示例性建模器205的示例性方式。为了计算示例性阀门驱动器110和/或示例性阀门105的估计位置ZTS，图3的示例性建模器205包括示例性模型和/或滤波器模型305。图3的示例性模型/滤波器305实现“软的”或虚拟的位置传感器。示例性的模型/滤波器305根据时间、控制信号210和/或压力测量结果PTl和PT2计算了估计位置和/或估计的和/或预期的运转状况的ZTS。例如，该模型/滤波器305计算作为驱动器110/阀门105的一个或多个先前估计的位置ZTS、控制信号201和/或时间的函数的估计位置和/或ZTS。例如，图3的示例性模型305可利用滤波器来实现，所述滤波器具有表示先前估计的位置ZTS的状态、包括时间和控制信号210的输入和根据所述状态和输入计算估计位置ZTS的滤波器系数。附加地或可替代地，示例性建模器205可以计算和/或选择值ZTS来代表阀门驱动器110的预期运转状况。例如，建模器205能够计算和/或选择ZTS值，以使任何正数(如+1)表示阀门105处于开启的状态，使任何负数(如-1)表示阀门105处于关闭的状态，或使零值表示阀门105既没有处于开启的状态也没有处于关闭的状态(即静止)。如下所述，滤波器系数可能根据测量位置ZTl和ZT2适应，以随着时间，适应和/或了解能够更加精确地表示伺服阀115和阀门驱动器110响应于控制信号120的共同运转状况的滤波器系数。
[0038]附加地或可替代地，图3的示例性模型/滤波器305可以根据测量压力PTl和PT2和时间来计算估计的位置和/或估计的运转状况ZTS。例如，模型/滤波器305可根据测量压力PTl和PT2和时间，用将驱动器110的位置表示为压力PTl和PT2的函数的数学表达式来计算估计的位置ZTS。此外，示例性的模型/滤波器305可以根据控制信号210和测量压力PTl和PT2以及时间的任何组合来计算估计位置和/或估计的运转状况ZTS。这样的模型的系数和/或变量可同样随着时间被了解和/或适应。
[0039]为了计算误差值310，图3中的示例性建模器205包括减法器315。图3的示例性减法器315计算估计位置ZTS与测量位置ZTl和ZT2的其中任一项或两个之间的差310。所计算的差310表示模型/滤波器305多么接近地表示了伺服阀115和阀门驱动器110的运转状况。
[0040]为了更新模型/滤波器305，图3中的示例性建模器205包括更新器320。当由信号ADAPT启动并且根据所计算的误差310时，图3中的示例性更新器320更新和/或适应模型/滤波器305的系数和/或变量。例如，更新器320能够用最小均方(LMS)适应法来更新模型/滤波器305的系数和/或变量。在一些实例中，例如一旦模型/滤波器305已经收敛(converge)来降低建模器205计算的复杂性，更新器320将禁止和/或中断模型/滤波器305的更新。例如，当误差310的均方根(RMS)值降至低于阈值时，即使当控制信号ADAPT表明可以执行更新时，模型/滤波器305的更新仍将可被中断。当误差310的RMS值超过阈值且控制信号ADAPT表明启动适应时，模型/滤波器305的更新将会恢复。
[0041]虽然在图3中已经示出实现图2中的示例性建模器205的示例性方式，但是图3中所示的接口、元件、程序和/或设备中的一个或多个可能以任何其他方式被结合、分割、重排列、省略、取消和/或实现。此外，示例性的模型/滤波器305、示例性的减法器315、示例性更新器320和/或，更广泛地说，图3中的示例性的建模器205可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如任何示例性的模型/滤波器305、示例性的减法器315、示例性的更新器320和/或，更广泛地说，示例性的建模器205可以通过一个或多个电路、可编程处理器、ASIC、PLD、FPLD、FPGA等来实现。此外，取代图3所示的那些或者除图3所示的那些之外，建模器205可包括接口、数据结构、元件、程序和/或设备；和/或可包括一个以上任何或所有的所示的接口、数据结构、元件、程序和/或设备。
[0042]图4示出了实现图1和图2中的示例性仲裁器150的示例性方式。为了比较估计位置ZTS和测量位置ZTl和ZT2，图4中的示例性仲裁器150包括比较器405。图4中的示例性的比较器405计算ZTl和ZT2之间的第一差410、ZT1和ZTS之间的第二差410及ΖΤ2和ZTS之间的第三差410。附加地或可替代地，该示例性比较器405可以计算ZTl值对之间的差410、ΖΤ2值对之间的差410和/或ZTS值对之间的差410，如下面结合图9的示例性程序所描述的，和/或计算和比较移动平均值和/或导数，如上面结合图2所描述的，和/或下面结合图10中的示例性程序所描述的。
[0043]为了选择测量位置ZTl和ΖΤ2的其中之一，图4中的示例性仲裁器150包括选择器415。根据由比较器405计算的差410，图4中的示例性选择器415选择测量位置ZTl和ΖΤ2的其中之一作为位置ΖΤ，并且确定是否应当发出表明位置传感器130和131的其中之一可能发生了故障的警报。下面结合图5描述可以由示例性选择器415执行以在测量位置ZTl和ΖΤ2之间选择的示例性决策逻辑。
[0044]虽然在图4中已经示出实现图1和图2中的示例性仲裁器105的示例性方式，但是图4中所示的接口、元件、程序和/或设备中的一个或多个可能以任何其他方式被结合、分割、重排列、省略、取消和/或实现。此外，示例性比较器405、示例性选择器415和/或，更广泛地说，图4中的示例性仲裁器150可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如任何示例性的比较器405、示例性选择器415和/或，更广泛地说，示例性仲裁器150都可以通过一个或多个电路、可编程处理器、ASIC、PLD、FPLD、FPGA等来实现。此外，取代图4所示的那些或者除图4所示的那些之外，该仲裁器150可包括接口、数据结构、元件、程序和/或设备；和/或可包括一个以上任何或所有的所示的接口、数据结构、元件、程序和/或设备。
[0045]图5示出了表示可能用于实现图4中的示例性选择器415的示例性决策逻辑的表格。图5中的示例性表格包含有多个用于多个状态510各自的条目505。例如，条目515对应于ZTl和ZT2之间的差小于阈值Tl的状态510。如果阈值Tl具有小值，则条目515对应于状态510，其中位置传感器130和131分别具有输出ZTl和ZT2，所述输出基本上可以表示驱动器110的实际位置。在这种状态510下，选择器415可以选择ZTl或ZT2 (例如可以默认选择ZTl )，且这时不需要警报。相反，另一示例性条目520对应于状态510，其中ZTl和ZT2之间存在着大的差，且ZTl和ZTS之间存在着大的差。在这种状态510下，选择器415选择ZT2并且发出对应于ZTl的出错和/或故障的位置传感器130的警报。
[0046]图6和图7示出了表示可以被执行来配置图2和图3的示例性建模器205的示例性程序的流程图。图8、图9和图10示出了表示可以被执行来实现图1、图2和图4的示例性仲裁器150的示例性程序的流程图。图6、图7、图8、图9和/或图10的示例性程序可以通过处理器、控制器和/或任何其他合适的处理设备执行。例如，图6、图7、图8、图9和/或图10的示例性程序可以体现为存储在任何有形的计算机可读介质，如闪存、光盘(⑶)、数字多功能光盘(DVD )、软盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可编程的ROM (PR0M)，电子可编程的ROM (EPR0M)，和/或电子可擦除PROM (EEPR0M)、光学存储盘、光存储设备、磁存储盘、磁存储设备，和/或能够用于携带或存储机器可访问指令或数据结构形式的程序代码和/或指令，并且可以由处理器、通用的或专用的计算机，或带有处理器的其他机器(如下面结合图11讨论的示例性处理器平台PlOO)访问的任何其他介质的编码指令。上述的组合也包含在计算机可读介质的范围内。例如，机器可访问指令包括使处理器、通用计算机、专用计算机或专用处理机器实现一个或多个特定的程序的指令和/或数据。可选择地，图6、图7、图8、图9和/或图10中的部分或全部的示例性程序可以通过使用ASIC、PLD、FPLD、FPGA离散逻辑、硬件、固件等的任何组合来实现。同样，图6、图7、图8、图9和/或图10中的部分或全部的示例性程序均可以替代地手动来实现。此外，可以采用实现图6、图7、图8、图9和/或图10中的示例性操作的很多其他方法。例如，可以改变块的执行顺序，和/或所描述的一个或多个块可能会变化、取消、细分或组合。附加地，图6、图
7、图8、图9和/或图10中的任何或所有的示例性程序可能按顺序执行和/或并行执行，例如通过单独的处理线程、处理器、设备、离散逻辑、电路等。
[0047]图6的示例性程序开始于示例性建模器205从阀门位置控制器215接收控制信号210 (块605)。不例性模型/滤波器305根据控制信号210、模型/滤波器状态、和/或一个或多个系数计算估计位置和/或估计的运转状况ZTS，如上面结合图2和/或图3描述的(块 610)。
[0048]如果模型/滤波器305的适应被启动(块615)，则示例性减法器315计算估计位置ZTS和测量的位置ZTl和ZT2之间的差(块620)。示例性更新器320根据计算的差更新系数(块625)。控制然后返回到块605来处理下一个控制信号210。
[0049]返回块615，如果适应未启动(块615)，则控制返回到块605，来处理下一个控制信号 210。
[0050]图7的示例性程序开始于示例性建模器205分别从压力传感器132和133接收测量压力PTl和PT2 (块705)。该示例性模型/滤波器305根据测量压力PTl和PT2、模型/滤波器状态、和/或一个或多个系数计算估计位置和/或估计的运转状况ZTS，如上面结合图2和/或图3所描述的(块710)。
[0051]如果模型/滤波器305的适应被启动(块715)，则示例性减法器315计算估计位置ZTS和测量位置ZTl和ZT2之间的差(块720)。示例性更新器320根据计算的差更新系数(块725)。控制然后返回到块705来处理另一组测量压力PTl和PT2。
[0052]返回块715，如果适应未启动(块715)，则控制返回到块705来处理另一组测量压力 PTl 和 PT2。
[0053]图8的示例性程序开始于示例性仲裁器150接收估计位置ZTS和测量位置ZTl和ZT2 (块805)。示例性比较器405计算ZTl和ZT2之间的第一差410、ZTl和ZTS之间的第二差410及ZT2和ZTS之间的第三差410 (块810)。
[0054]例如，通过使用图5的示例性决策逻辑,示例性选择器415选择ZTl或ZT2 (块815)，并且决定模型/滤波器305是否应当被适应(块820)。如果一位置传感器130、131已经被确定为没按预期运转(如出错和/或故障)(块825)，则选择器415发出针对该传感器130、131的警报(块830)。控制然后返回到块805来处理另一组位置ZTS、ZTl和ZT2。
[0055]返回到块825，如果没有一个传感器130、131被确定为没有按照预期运转(块825)，则控制返回到块805来处理另一组位置ZTS、ZTl和ZT2。
[0056]图9的示例性程序开始于示例性仲裁器150接收到第一估计位置ZTS和第一组测量位置ZTl和ZT2 (块905)，并且接收到第二估计位置ZTS和第二组测量位置ZTl和ZT2(块910)。示例性比较器405计算第一和第二 ZTl值之间的第一差ZT1、第一和第二 ZT2值之间的第二差ZT2及第一和第二 ZTS值之间的第三差ZTS (块915)。
[0057]选择器415比较ZTl和ZTS (块920)。如果ZTl和ZTS之间的差小于阈值(块920)，则选择ZTl (块925)且控制继续进行到块940。如果ZTl和ZTS之间的差大于或等于阈值(块920)，则针对位置传感器130发出警报(块930)并且选择ZT2 (块935)。
[0058]选择器415比较ZT2和ZTS (块940)。如果ZT2和ZTS之间的差小于阈值(块940)，则控制将会返回到块905来处理附加的位置测量结果。如果ZT2和ZTS之间的差大于或等于阈值(块940)，则发出针对位置传感器131的警报(块954)，并且控制将会返回到块905来处理附加的位置测量结果。
[0059]图10中的示例性程序开始于示例性建模器205根据控制信号210的快速移动平均值和缓慢移动平均值来计算预期的运转状况ZTS，如上面参照图2所描述的(块1005)。比较器405计算测量位置ZTl的快速移动平均值和缓慢移动平均值(块1010)，并且计算测量位置ZT2的快速移动平均值和缓慢移动平均值(块1015)。
[0060]选择器415将根据测量位置ZTl的预期阀门运转状况与预期的运转状况ZTS相比较(块1025)。如果运转状况匹配(块1025)，则选择ZTl (块1030)并且控制继续进行到块1045。如果运转状况不匹配(块1025)，则发出针对位置传感器130的警报(块1035)并且选择 ZT2 (块 1040)。
[0061]选择器415将根据测量位置ZT2的预期阀门运转状况与预期的阀门运转状况ZTS相比较(块1045)。如果运转状况匹配(块1045)，则控制返回到块1005来处理附加的位置测量结果ZTl和ZT2。如果运转状况不匹配(块1045)，则发出针对位置传感器131的警报(块1050)并且控制返回到块1005来处理附加的位置测量结果。
[0062]虽然在图10所示的实例中利用移动平均值，但是应该理解的是可附加地或替代地使用表征阀门105的运转状况的其他方法。例如，如以上结合图2所详细讨论的，可使用
差和/或导数。
[0063]图11为示例性处理器平台PlOO的示意图，该处理器平台PlOO可被使用和/或编程来实现图1的示例性阀门定位器135。例如，处理器平台PlOO可以通过一个或多个通用处理器、处理器核心、微控制器等来实现。
[0064]图11的实例中的处理器平台PlOO包括至少一个通用可编程处理器P105。处理器P105执行存在于该处理器P105的主内存中(如在RAM P115和/或R0MP120中)的编码指令PllO和/或P112。处理器P105可以是任何类型的处理单元，例如处理器核心、处理器和/或微控制器。除此之外，处理器P105可以执行图6、图7、图8、图9和/或图10中的示例性程序，以实现在此描述的示例性方法和装置。
[0065]处理器P105经过总线P125与主内存(包括ROM P120和/或RAM P115)通信。RAMPl 15可由动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)和/或任何其他类型的RAM器件实现，而ROM可以由闪存、EPROM、EEPR0M、CD、DVD和/或其他理想类型的存储装置来实现。对存储器P115和存储器P120的访问可以通过存储控制器(未显示)来控制。示例性的存储器P115可用于图3的模型/滤波器305的系数、和/或状态信息、状态数据。
[0066]处理器平台PlOO还包括接口电路P130。该接口电路P130可通过任何类型的接口标准，例如外部存储器接口、串行端口、通用输入/输出等来实现。一个或多个输入装置P135和一个或多个输出装置P140均被连接到接口电路P130。例如，示例性输入装置P135可用于接收测量结果ZT1、ZT2、PT1和ΡΤ2。例如，示例性输出装置Ρ140可以用于提供控制信号120。
[0067]尽管已经在此描述了某些示例性方法、装置和制造产品，但本专利的覆盖范围并不局限于此。这些实例旨在用于非限制性的举例说明。相反，本专利涵盖了字面上或在等同原则下直接落入所附权力要求的范围内的所有的方法、装置和制造产品。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 计算根据第一传感器表示阀门的位置的第一值和第二值之间的第一差； 计算根据不同于所述第一传感器的第二传感器表示所述阀门的位置的第三值和第四值之间的第二差； 计算所述阀门的第一估计位置和第二估计位置之间的第三差；比较所述第一差与所述第三差； 比较所述第二差与所述第三差；以及 根据所述第一差与所述第三差的比较结果以及所述第二差与所述第三差的比较结果，选择所述第一传感器值和第二传感器中的一个产生用于所述阀门的第一阀门控制信号。
2.如权利要求1所述的方法，还包括通过以下方式计算所述第一估计位置: 接收与所述阀 门相关联的第一压力测量结果；和 接收与所述阀门相关联的第二压力测量结果，其中根据所述第一压力测量结果和第二压力测量结果来计算所述第一估计位置。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一压力测量结果与阀门驱动器的第一腔室相关联，其中所述第二压力测量结果与所述阀门驱动器的第二腔室相关联，以及其中所述第一腔室和第二腔室中的第一压力与第二压力的比控制所述阀门的位置的调整。
4.如权利要求1所述的方法，其中，根据第二阀门控制信号来计算所述第一估计位置。
5.如权利要求3所述的方法，其中，根据所述第二阀门控制信号利用将所述阀门的位置表示为所述第二阀门控制信号的函数的模型来计算所述第一估计位置。
6.如权利要求1所述的方法，还包括: 计算根据所述第一传感器表示所述阀门的位置的第一值和根据所述第二传感器表示所述阀门的位置的第三值之间的第四差； 计算根据所述第一传感器表示所述阀门的位置的第一值和所述第一估计位置之间的第五差； 计算根据所述第二传感器表示所述阀门的位置的第三值和所述第一估计位置之间的第六差；以及 根据所述第四差、第五差和第六差来选择所述第一传感器和第二传感器中的一个。
7.如权利要求6所述的方法，还包括当所述第四差基本上匹配所述第六差时，选择所述第一传感器。
8.如权利要求1所述的方法，还包括根据所述第一值和所述第一估计位置之间的差来更新用于计算所述第一估计位置的模型。
9.如权利要求1所述的方法，还包括当所述第一差在所述第三差的阈值量之内时，选择所述第一传感器用于产生所述第一阀门控制信号。
10.如权利要求9所述的方法，还包括当所述第一差在所述第三差的阈值量之外时，如果所述第二差在所述第三差的阈值量之内则选择所述第二传感器用于产生所述第一阀门控制信号。
11.一种装置，包括: 第一传感器，所述第一传感器测量表不阀门驱动器的第一位置和第二位置的第一值和第二值；第二传感器，所述第二传感器测量表示所述阀门驱动器的第三位置和第四位置的第三值和第四值； 建模器，所述建模器计算所述阀门驱动器的第一估计位置和第二估计位置； 比较器，所述比较器计算所述第一值和第二值之间的第一差，计算所述第三值和第四值之间的第二差，以及计算所述阀门驱动器的所述第一估计位置和第二估计位置之间的第二差; 仲裁器，所述仲裁器根据所述第一差和所述第三差之间的比较结果以及所述第二差和所述第三差之间的比较结果，选择所述第一传感器和第二传感器中的一个；以及 控制器，所述控制器根据所选择的所述第一传感器和第二传感器中的一个产生用于所述阀门驱动器的第一阀门控制信号。
12.如权利要求11所述的装置，还包括: 第一压力传感器，所述第一压力传感器 执行与所述阀门驱动器有关的第一压力测量；和 第二压力传感器，所述第二压力传感器执行与所述阀门驱动器有关的第二压力测量，其中所述建模器根据所述第一压力测量结果和第二压力测量结果来计算所述第一估计位置和第二估计位置。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述建模器根据第二阀门控制信号来计算所述第一估计位置和第二估计位置。
14.如权利要求11所述的装置，其中，所述建模器包括将所述阀门驱动器的位置表示为第二阀门控制信号的函数的模型。
15.如权利要求11所述的装置，其中，所述比较器计算所述第一值和第三值之间的第四差，计算所述第一值和所述第一估计位置之间的第五差，以及计算所述第二值和所述第一估计位置之间的第六差，并且其中所述仲裁器根据所述第四差、第五差和第六差选择所述第一传感器和第二传感器中的一个。
16.如权利要求15所述的装置，其中，当所述第四差基本上匹配所述第六差时，所述仲裁器选择所述第一传感器。
17.如权利要求11所述的装置，其中，所述建模器包括:模型，所述模型用于计算所述第一估计位置和第二估计位置；和更新器，所述更新器根据所述第一值和所述第一估计位置之间的差来更新所述模型。
18.如权利要求11所述的装置，其中，当所述第一差在所述第三差的阈值量之内时，所述仲裁器选择所述第一传感器。
19.一种有形计算机可读存储介质，包括机器可读指令，当所述机器可读指令被执行时，会导致机器至少: 计算根据第一位置传感器表示阀门驱动器的位置的第一值和第二值之间的第一差； 计算根据第二位置传感器表示所述阀门驱动器的位置的第三值和第四值之间的第二差; 计算所述阀门驱动器的第一估计位置和第二估计位置之间的第三差；比较所述第一差与所述第三差； 比较所述第二差与所述第三差；以及根据所述第一差与所述第三差的比较结果以及所述第二差与所述第三差的比较结果，选择所述第一位置传感器和第二位置传感器中的一个产生用于所述阀门驱动器的第一阀门控制信号。
20.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，当所述机器可读指令被执行时，会导致机器通过以下方式来计算所述第一估计位置: 接收与所述阀门驱动器相关联的第一压力测量结果；以及 接收与所述阀门驱动器相关联的第二压力测量结果，其中根据所述第一压力测量结果和第二压力测量结果来计算所述第一估计位置。
21.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，当所述机器可读指令被执行时，会导致机器根据将所述阀门驱动器的位置表示为第二阀门控制信号的函数的模型来计算所述第一估计位置。
22.如权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，当所述机器可读指令被执行时，会导致机器根据所述第一值和所述第一估计位置之间的差来更新所述模型。
23.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，当所述机器可读指令被执行时，会导致机器: 计算根据所述第一位置传感器表示所述阀门的第一位置的第一值和根据所述第二位置传感器表示所述阀门的位置的第三值之间的第四差； 计算根据所述第一传感器表示所述阀门的位置的第一值和所述第一估计位置之间的第五差； 计算根据所述第二传感器表示所述阀门的位置的第三值和所述第一估计位置之间的第六差；以及 根据所述第四差、第五差和第六差来选择所述第一传感器和第二传感器中的一个。
24.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，当所述机器可读指令被执行时，会导致机器当所述第一差在所述第三差的阈值量之内时，选择所述第一传感器。
【文档编号】F16K31/02GK103644349SQ201310559859
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2010年3月12日 优先权日:2009年3月12日
【发明者】托马斯·斯威尼, 斯科特·肖, 彼得·尼古拉斯·弗朗西诺 申请人:艾默生过程管理电力和水力解决方案有限公司