流体机械及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种流体机械的控制方法。流体机械的控制方法包括：检测流体机械的系统压力，并计算第一时间区间内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率以及当前压力变化率；依据第一时间区间的长度、先前压力变化率以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以滤波处理的处理结果更新当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率；以及依据更新后当前压力变化率决定是否执行加载动作或卸除动作。更新后先前压力变化率是经由前一次执行滤波处理而产生。另外，本发明专利技术还提供相应的流体机械。本发明专利技术还提供相应的流体机械。本发明专利技术还提供相应的流体机械。

【技术实现步骤摘要】
流体机械及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种流体机械及其控制方法，尤其涉及一种依据滤波处理后的压力变化率来决定加载或卸除的时机的流体机械的控制方法。

技术介绍

[0002]空气压缩机(Air compressor)是指用来压缩空气藉以提高气体压力的机械，其可为各类的工具、运输设备、提拉设备和抓举设备提供动力。因此，空气压缩机广泛地被用于机械制造、冶金、造船、电子、化工以及石油天然气等领域。
[0003]空气压缩机腔内的空气压力被希望维持在预期的压力带中。一般来说，在检测到空气压缩机的系统压力上升并触及预期的压力带的上限值时，空气压缩机的控制单元会控制马达与进气阀关闭，以使系统压力下降。相对地，在检测到空气压缩机的系统压力下降并触及预期的压力带的下限值时，空气压缩机的控制单元会控制马达与进气阀启动，以将系统压力往上拉升。然而，基于安全考虑，马达过电到进气阀开启之间具有延迟时间区间。也就是说，在前述延迟时间区间当中马达虽然会运转，但由于进气阀尚未开启的缘故，系统压力仍会继续往下掉而超出预期的压力带的下限值。而这为业内人士所不乐见的情况。
[0004]因此，需要提出一种解决手段来精确地控制马达与进气阀的关闭时机，以避免系统压力超出预期的压力带。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种流体机械及其控制方法，可以精确地控制致动器的关闭时机。
[0006]本专利技术的流体机械的控制方法适用于空气压缩装置。流体机械的控制方法包括：检测流体机械的系统压力，并计算第一时间区间内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率以及当前压力变化率；依据第一时间区间的长度、先前压力变化率以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以滤波处理的处理结果更新当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率；以及依据更新后当前压力变化率决定是否执行加载动作或卸除动作。其中，更新后先前压力变化率是经由前一次执行滤波处理而产生。
[0007]本专利技术的流体机械包括至少一压缩装置以及控制电路。压缩装置包括致动器。致动器被驱动以使压缩装置对流体进行加压。控制电路用以接收经检测得到的前述流体的系统压力的压力值，并依据压力值计算第一时间区间内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率以及当前压力变化率。控制电路并用以依据第一时间区间的长度、先前压力变化率以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以滤波处理的处理结果更新当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率。其中，更新后先前压力变化率是经由前一次执行滤波处理而产生。控制电路还依据更新后当前压力变化率决定是否重启或关闭流体机械的致动器以执行加载动作或卸除动作。
[0008]基于上述，本专利技术可以通过更新后的当前压力变化率来决定致动器的重启及关闭时机。藉此，本专利技术可在压力值触及预期的压力带的上/下限值前，使致动器关闭/重启以进
行卸除或加载，从而避免发生压力值大/小于预期的压力带的上/下限值的问题。以本专利技术进行控制的压力值的波动程度较小。
附图说明
[0009]图1A示出本专利技术一实施例的流体机械的结构示意图；
[0010]图1B示出本专利技术另一实施例的流体机械的结构示意图；
[0011]图2示出本专利技术的流体机械的控制方法的步骤流程图；
[0012]图3A示出本专利技术一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
[0013]图3B示出本专利技术一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
[0014]图4A示出本专利技术一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
[0015]图4B示出本专利技术一实施例的流体机械的控制方法的步骤流程图；
[0016]图5示出本专利技术的滤波处理的步骤流程图；
[0017]图6示出压力值随时间变化的示意图；
[0018]图7示出采用本专利技术的滤波处理与未经滤波处理的压力变化率的曲线示意图；
[0019]图8A示出本专利技术对于压力的模拟结果；
[0020]图8B示出经调整工作压力后的压力的模拟结果；
[0021]图9示出本专利技术应用于多台流体机械的一结构示意图；
[0022]图10示出本专利技术应用于多台流体机械的另一结构示意图。
具体实施方式
[0023]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0024]图1A示出本专利技术一实施例的流体机械的结构示意图。请见图1A，流体机械100包括压缩装置110、流量控制电路120以及控制电路150。压缩装置110包括相互耦接的致动器与动件(图未示)。致动器可以依据控制信号被驱动以带动动件，藉此对腔内的流体进行加压以产生加压流体101。需说明的是，图1A包括本专利技术所属领域所惯用的省略标记(加压流体101的箭头所指之处)，其用以省略动件排出加压流体101到加压流体101被压力传感器140量测到压力之间的所有管路及设备。输入阀(图未示)在前述加载动作被执行后开启，以将流体运送至腔内。流量控制电路120依据控制电路150所产生的控制信号以影响压缩装置110开始供气或停止供气。输出口130用以输出加压流体，以为其他装置提供动力。在本实施例中，流体机械100可以是空气压缩装置，其中流体为空气，输入阀为进气阀，并且输出口130为排气口。压力传感器140用以持续检测腔内的加压流体101的压力(以下简称系统压力)。控制电路150耦接压力传感器140，以从压力传感器140获得系统压力的量测值。
[0025]图1B示出本专利技术另一实施例的流体机械的结构示意图。图1B所示各组件的作用可以参照图1A中同名组件的说明内容，于此不再赘述。图1B与图1A的差异仅在于流体机械100锁囊括的范畴不同。图1A的流体机械100包括压缩装置110、流量控制电路120以及控制电路150，而图1A的流体机械100更包括了压力传感器140。并且，图1A所示流体机械100与图1B所示流体机械100皆可视为本专利技术的流体机械的控制方法中的受控体。需说明的是，针对之后的多个附图所做说明皆可同时适用于图1A所示实施例与图1B所示实施例。下面将结合图2
来对控制电路150的作用进行更详细的说明。
[0026]图2示出本专利技术的流体机械的控制方法的步骤流程图。请同时参见图1A,1B与图2。压力传感器140耦接压缩装置110。在步骤S210中，压力传感器140用以持续检测系统压力。本专利技术并不限制压力传感器140的设置位置。在一实施例中，压力传感器140可以被设置在排气口，使流体机械100所排出的加压流体101可以在通过排气口后就被压力传感器140量测到。在另一实施例中，流体机械100所排出的加压流体101可以在通过管路、空气桶、过滤器、干燥机等设备之后才被压力传感器140量测到。也就是说，压力传感器140可被设置在任意位置，包括空气压缩机的内部及外部。控制电路150耦接压力传感器140。控制电路150以间隔第一时间区间的方式对压力传感器140进行取样，以获得多个压力值。前述第一时间区间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体机械的控制方法，适用于至少一空气压缩装置，其特征在于，所述流体机械的控制方法包括：检测所述流体机械的系统压力，并计算第一时间区间(ΔT)内的压力变化率，以依序获得先前压力变化率(R*)以及当前压力变化率(R)；依据所述第一时间区间的长度(ΔT)、所述先前压力变化率(R*)以及更新后先前压力变化率进行滤波处理，并以所述滤波处理的处理结果更新所述当前压力变化率以产生更新后当前压力变化率(R
→
Rs)；以及依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行加载动作或卸除动作，其中，所述更新后先前压力变化率是经由前一次执行所述滤波处理而产生。2.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中所述滤波处理的步骤包括：对截止频率(f)与所述第一时间区间的长度(ΔT)进行运算以产生系数(K)，并依据所述系数产生第一比例(K)与第二比例(1
‑
K)；对所述第一比例的所述更新后先前压力变化率与所述第二比例的所述先前压力变化率进行加总，以得到所述滤波处理的处理结果。3.根据权利要求2所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中产生所述系数的过程包括计算：exp(
‑2π
f
ΔT
)，其中f代表所述截止频率，ΔT代表所述第一时间区间的长度，计算结果为所述系数，其中以所述系数做为所述第一比例，并且所述第一比例与所述第二比例的和为1。4.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往下时(Rs<0)，将压力阈值减去所述系统压力的当前压力值后的值，除以所述更新后当前压力变化率，以得到所述系统压力到达所述压力阈值的剩余时间；以及当所述剩余时间的长度小于或等于第二时间区间(Th1)的长度时，执行所述加载动作。5.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往上时(Rs>0)，将压力阈值减去所述系统压力的当前压力值后的值，除以所述更新后当前压力变化率，以得到所述系统压力到达所述压力阈值的剩余时间；以及当所述剩余时间的长度小于或等于第三时间区间(Th2)的长度时，执行所述卸除动作。6.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往下时(Rs<0)，对所述更新后当前压力变化率(Rs)与第二时间区间(Th1)的长度进行乘积运算，并将运算结果加上所述系统压力的当前压力值，以得到压力估测值；以及当所述压力估测值小于或等于压力阈值时，执行所述加载动作。7.根据权利要求1所述的流体机械的控制方法，其特征在于，其中依据所述更新后当前
压力变化率(Rs)决定是否执行所述加载动作或所述卸除动作的步骤包括：在所述更新后当前压力变化率指示所述系统压力的趋势往上时(Rs>0)，对所述更新后当前压力变化率(Rs)与第三时间区间(Th2)的长度进行乘积运算，并将运算结果加上所述系统压力的当前压力值，以得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庭毓，黄诣超，
申请(专利权)人：復盛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：