[发明专利]用于控制机器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上牵涉机器的控制系统。具体地，本发明描述可与例如发电机或马达等机器一起使用的控制器并且使其能够根据期望的参数调整该机器的操作。

背景技术

例如马达和发电机等机器典型地包括用于调整机器中的各种参数的控制系统。例如，马达可包括调整该马达的转矩或速度以防止该马达过热的控制器。相似地，发电机可包括调整由该发电机产生的电流或电压的控制器。

各种电路和方法在用于控制机器的领域中是已知的。例如，控制系统可基本上根据通过发出控制信号以改变机器的操作并且然后基于机器对该控制信号的响应来变化该控制信号的幅度的试错法来操作。例如，尝试升高发电机的输出电压的控制器可发出初始控制信号并且然后依据发电机的输出电压中所得的变化来调节该初始控制信号。尽管在它的方法论中简单，该试错法方式典型地需要更多的时间以达到机器的期望操作水平，并且它可导致过度搜寻直到机器稳定在期望的操作水平。

为了避免试错法的劣势，一些控制系统可包括模拟机器的操作的程序化模块(programming)或电路。控制系统访问该程序化模块或电路以生成适当的控制信号，其高效并且精确地改变机器操作以产生期望的参数值。在一些情况下，该程序化模块或电路可对于整类机器是通用的，而在其他情况下，该程序化模块或电路可对每个类型的机器或更特别地对在一类机器中的个体机器具体地修改。

控制系统准确并且高效地调整机器的能力直接依赖于程序化模块或电路准确地模拟特定机器的操作的能力。例如，在风力涡轮发电机的领域中，许多不同的发电机设计存在以用于允许电力在变化的环境情况下的最佳产生。许多不同(例如，转动叶片的长度、平衡和螺距)存在于各种发电机设计之间和甚至在每个设计的个体发电机之间。另外，对每个安装唯一的变量(例如，风速、大气压和湿度)可随时间或在季节之间改变以变化个体发电机的性能。最后，在发电机的寿命期间的发电机中的变化(例如，摩擦、腐蚀、平衡变化)可改变发电机的操作特性。

因此存在对机器的改进控制系统的需要。理想地，该改进的控制系统可包括可以更新或调节以反映机器随时间的实际性能的机器的操作特性模型。

发明内容

本发明的方面和优势将在下列说明中阐述，或可从该说明是明显的，或可通过本发明的实践得知。

在本发明的一个实施例中，用于控制机器的系统包括输入信号、第一参数信号和第一控制器。该输入信号传达机器的期望操作参数，并且该第一参数信号传达在第一时间获取的机器的测量参数。在第一循环期间，该第一控制器接收该输入信号和该第一参数信号并且基于该输入信号和该第一参数信号生成控制信号给机器。该系统进一步包括第二控制器、第二参数信号、反馈电路和比较器。在第一循环期间，该第二控制器接收该第一参数信号和该控制信号并且基于该第一参数信号和该控制信号生成预测的参数信号。该第二参数信号传达在第二时间获取的机器的测量参数，并且该反馈电路接收该第二参数信号和该预测的参数信号并且基于该第二参数信号和该预测的参数信号生成反馈信号。在第一循环期间，该比较器接收该反馈信号并且如果预定阈值没有满足则传送该反馈信号到该第二控制器。

本发明的另一个实施例是用于控制机器的系统，其包括输入信号、第一参数信号、控制器和第一模型。该输入信号传达机器的期望操作参数，并且该第一参数信号传达在第一时间获取的机器的测量参数。该控制器接收该输入信号和该第一参数信号并且基于该输入信号和该第一参数信号生成请求信号。在第一循环期间，该第一模型接收该请求信号并且基于该请求信号生成响应信号，并且该控制器接收该响应信号并且基于该响应信号生成控制信号给机器。该系统进一步包括第二模型、第二参数信号、反馈电路和比较器。在第一循环期间，该第二模型接收该第一参数信号和该控制信号并且基于该第一参数信号和该控制信号生成预测的参数信号。该第二参数信号传达在第二时间获取的机器的测量参数，并且该反馈电路接收该第二参数信号和该预测的参数信号并且基于该第二参数信号和该预测的参数信号生成反馈信号。在第一循环期间，该比较器接收该反馈信号并且如果预定阈值没有满足则传送该反馈信号到该第二模型。