自适应响应时间闭环控制算法制造技术

本发明专利技术描述了一种使用自适应闭环控制算法来控制流体流量的系统和方法。一个实施例包括用于接收设定点指示值和／或由传感器产生的传感器指示值的方法。当基于所述传感器指示值和／或设定点指示值满足至少一个阈值时修改闭环控制算法的响应时间。响应于对所述闭环控制算法的响应时间的修改，通过调节与闭环控制算法相关联的至少一个参数来稳定由流量控制器实现的闭环控制算法。

Adaptive response time closed loop control algorithm

A system and method for controlling fluid flow using an adaptive closed loop control algorithm are described. An embodiment includes a method for receiving a set point indication value and / or a sensor indication value generated by the sensor. The response time of the closed-loop control algorithm is modified when the sensor indication value and / or setpoint point value satisfy at least one threshold. In response to the modification of the response time of the closed-loop control algorithm, a closed-loop control algorithm implemented by the flow controller is stabilized by adjusting at least one parameter associated with the closed-loop control algorithm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制系统，并且本专利技术尤其但并非仅限于涉及用于使用自 适应闭环控制算法来控制流体流量的系统和方法。
技术介绍
闭环比例积分微分(proportional-integral-derivative) (PID)控制算法可 以被调整以具有响应时间(例如，加速的响应时间)来满足流体流量应用 的控制要求。但是，调整闭环PID控制算法的响应时间来满足具体应用的 要求可能具有不想要的副作用。例如，被调整为快速算法以迅速地响应在 流体流量中突发的显著变化的闭环PID控制算法可在流体流量稳定时造成 带噪声的流量。快速算法放大了高频率传感器、模数转换器(ADC)量化 以及电子噪声，导致带噪声的控制信号。另一方面，被调整为具有较慢的响应时间的闭环PID控制算法虽然没 有向稳定的流体流量引入噪声，但是也不能准确且迅速地校正流量条件中 突发的显著变化(例如，设定点中的突变或压力变化)。与仅实现快速或缓 慢响应时间算法相关联的问题由于非理想的情况，例如流量传感器读取的滞后或者流量控制器元件中的非线性而变得更加复杂。因此，需要解决目 前方法的不足并且提供其它新颖且创新的特征。
技术实现思路
下面概述了在附图中示出的本专利技术的示例性实施例。在具体实施方式 部分中更详细地描述了这些及其它实施例。然而应当理解，并不存在将本 专利技术限制为在
技术实现思路
部分或具体实施方式部分中所描述形式的意图。本 领域技术人员可以认识到存在落入权利要求所表达的本专利技术的精神和范围 内的多种修改、等同和替代构造。本专利技术可以提供一种使用自适应闭环控制算法来控制流体流量的系统7和方法。在一个实施例中， 一种方法包括接收设定点指示值和/或由传感器 产生的传感器指示值。当基于所述传感器指示值和/或设定点指示值，满足 至少一个阈值条件时修改闭环控制算法的响应时间。响应于对所述闭环控 制算法的响应时间的修改，通过调节与闭环控制算法相关联的至少一个参 数来稳定由流量控制器实现的闭环控制算法。在另一实施例中， 一种方法包括接收设定点指示值和/或由传感器产生 的传感器指示值。基于传感器指示值和/或设定点指示值，将与闭环控制算 法相关联的反馈滤波器从第一模式修改为第二模式。闭环控制算法与流量 控制器相关联。当反馈滤波器被修改时，改变与闭环控制算法相关联的调 整参数以稳定闭环控制算法。在又一实施例中， 一种设备包括处理器和阀。处理器被配置为当基于 设定点指示值和/或由传感器产生的传感器指示值满足一个或多个阈值条件 时修改闭环控制算法的响应时间。处理器通过修改与闭环控制算法相关联 的反馈滤波器和与所述闭环控制算法相关联的调整参数来修改所述闭环控 制算法的响应时间。阀被配置为响应于由处理器基于闭环控制算法产生的 控制指示值来打开及关闭。附图说明结合附图参考以下具体实施方式和所附权利要求，本专利技术的各个目的 和优点及更完整的理解将更加明显并易于理解，其中图1是依照本专利技术实施例示出其中流量控制器使用自适应闭环控制算 法来控制从流体分配器到反应容器的流体流量的环境的框图2是依照本专利技术实施例示出用于修改自适应闭环控制算法的方法的 流程图3是依照本专利技术另一实施例示出用于修改自适应闭环控制算法的方 法的流程图4是依照本专利技术又一实施例示出用于修改自适应闭环控制算法的方 法的流程图5是依照本专利技术实施例的自适应闭环控制算法的信号流程图6A是依照本专利技术实施例示出由设定点指示器指示的设定点的曲线图6B是依照本专利技术实施例示出在自适应闭环控制算法内与反馈滤波 器相关联的反馈时间常数值的曲线图6C是依照本专利技术实施例示出由自适应闭环控制算法计算的设定点 误差的曲线图6D是依照本专利技术实施例示出使用自适应闭环控制算法计算的积分 控制信号的曲线图6E是依照本专利技术实施例示出由实施自适应闭环控制算法的流量控制 器控制的阀的阀位置的曲线图6F是依照本专利技术实施例示出通过阀的实际流体流量的曲线图，所述 阀使用自适应闭环控制算法来控制；以及图6G是依照本专利技术实施例示出来自用于测量通过阀的流体流量的流 量传感器的信号的曲线图，所述阀使用自适应闭环算法来控制。具体实施例方式依照若干实施例，本专利技术提出了一种在控制器上实现的自适应闭环算 法(例如，比例积分微分(PID)算法)。例如，在一些实施例中该控制器 是质量流量控制器，该质量流量控制器被配置为将处于气态(例如，氮) 和/或液态(例如，盐酸)的流体运送到例如半导体设备中的工具。在若干实施例中闭环控制算法适于通过修改算法的响应时间来改变条 件。作为一个实例，依照自适应算法的许多实施例工作的质量流量控制器 能够在现有流率(flowmte)基本上在所需流率以下时以快速响应来工作并 且能够在现有流率相对接近于所需流率时以较慢响应来工作，这不易于产 生噪声。例如在许多实施例中，当基于一个或多个指示值满足一个或多个所定 义的阈值条件时调节自适应算法的响应时间。在这些实施例中，当满足阈 值条件时响应于从传感器(例如，压力传感器，流量传感器)接收的传感 器指示值和/或设定点指示值来修改自适应闭环控制算法的响应时间。传感 器指示值指示与流过例如流量控制器内的阀并受其控制的流体相关联的的 属性值(例如，流率)。设定点指示值指示例如由流量控制器用来控制流体流量的设定点。在若干实施例中，当至少一个指示值(例如，设定点指示值和/或传感 器指示值)的值超过或低于与所述指示值相关联的阈值时，修改自适应闭 环控制算法的响应时间。在一些实施例中，当基于传感器指示值所计算的 值满足阈值条件时(例如，经过指定时段的变化率或最大可允许的变化)， 修改自适应闭环控制算法的响应时间。例如在一些实施例中，该修改是基 于满足阈值条件的误差信号，所述误差信号是在设定点与传感器指示值之 间的差异。在其它实施例中，当至少一个指示值(例如，设定点和/或传感 器)中的变化幅度超过或低于阈值时，修改自适应闭环控制算法的响应时 间。在一些实施例中，通过例如加速和减速与闭环控制算法相关联的滤波 器(例如，反馈滤波器)来修改自适应闭环控制算法的响应时间。在一些 变型中，当响应时间修改时，为了稳定自适应闭环控制算法，调整与所述 自适应闭环控制算法相关联的参数(例如，调整参数)。在若干实施例中， 例如还基于所定义的阈值条件响应于传感器指示值和/或设定点指示值来修 改自适应增益。在一些实现方式中，修改自适应闭环控制算法的响应时间 是基于定时器。现在参照附图，图1示出了使用自适应闭环控制算法来控制从流体分配器120到反应容器180的流体流量的流量控制器100。当所测量、计算和 /或指定的值(例如，压力指示值值、设定点指示值值、流量传感器指示值 值)中的变化满足至少一个阈值条件时，自适应闭环控制算法由流量控制 器100从缓慢响应模式修改为快速响应模式，反之亦然。流量控制器100 基于缓慢或快速响应模式下的自适应闭环控制算法使用设定点值来控制流 体从流体分配器120到反应容器180的流量。在一些实施例中，流体是液体(例如，硫酸)并且在其它实施例中为 气体(例如，氮气)，但是本领域技术人员应当理解，在掌握本公开有益效 果的情况下，由流量控制器100运送的流体可以是任何种类的流体，例如 包括任何状态的元素和/或化合物的混合物，诸如气体或液体。在许多实施 例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　接收设定点指示值或由传感器产生的传感器指示值中的至少一个；　在基于所述传感器指示值或所述设定点指示值中的至少一个满足至少一个阈值条件时，修改闭环控制算法的响应时间，所述闭环控制算法与流量控制器相关联；以及　 　响应于对所述闭环控制算法的所述响应时间的修改，通过调节与所述闭环控制算法相关联的至少一个参数来稳定所述闭环控制算法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A斯米尔诺夫，
申请(专利权)人：先进能源工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]