專利名稱：過(guò)程控制參數(shù)在預(yù)定義的行程段上的估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)，且更具體地，涉及統(tǒng)計(jì)地確定過(guò)程控制環(huán)參數(shù)在 行程或運(yùn)作的預(yù)定義的段上的估計(jì)的方法。
背景技術(shù)：
大規(guī)模商業(yè)制造和精煉過(guò)程通常使用過(guò)程控制器系統(tǒng)以基于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳 感器例如位置、流量、溫度或其他類型的傳感器的反饋，來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制設(shè)備例 如閥的運(yùn)作。每組這樣的過(guò)程控制設(shè)備、閥和傳感器設(shè)備形成了通常所稱的過(guò)程控制環(huán)。 另外，每個(gè)閥或其他設(shè)備反過(guò)來(lái)可包括內(nèi)部環(huán)，其中，例如，閥定位器響應(yīng)于控制信號(hào)而控 制閥致動(dòng)器以移動(dòng)控制元件，例如閥塞，并獲取來(lái)自傳感器例如位置傳感器的反饋以控制 閥塞的移動(dòng)。這個(gè)內(nèi)部環(huán)有時(shí)稱為伺服環(huán)路。在任何情況下，過(guò)程控制設(shè)備的控制元件可 響應(yīng)于彈簧偏置膜片上改變的液壓或響應(yīng)于軸的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)，彈簧偏置膜片上改變的液壓 或軸的旋轉(zhuǎn)中的每個(gè)都可能由命令信號(hào)的改變導(dǎo)致。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的閥機(jī)構(gòu)中，強(qiáng)度在4到 20mA(毫安)的范圍內(nèi)變化的命令信號(hào)使得定位器與命令信號(hào)的強(qiáng)度成比例地改變壓力室 內(nèi)的液體的量且因此改變液壓。改變壓力室內(nèi)的液壓使得膜片向著偏置彈簧移動(dòng)，這反過(guò) 來(lái)引起閥塞的移動(dòng)。過(guò)程控制設(shè)備通常形成或產(chǎn)生指示設(shè)備對(duì)命令信號(hào)的響應(yīng)的反饋信號(hào)，且向過(guò)程 控制系統(tǒng)或向閥致動(dòng)器提供這個(gè)反饋信號(hào)(或響應(yīng)指示)以用于控制過(guò)程或閥。例如，閥 機(jī)構(gòu)通常產(chǎn)生指示閥塞的位置(例如，行程)、閥的液體室內(nèi)的壓力或與閥塞的實(shí)際位置相 關(guān)的某些其他現(xiàn)象的值的反饋信號(hào)。雖然過(guò)程控制系統(tǒng)通常將這些反饋信號(hào)連同其他信號(hào)一起用作影響過(guò)程的全面 控制的靈活可調(diào)的、集中的控制算法的輸入，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)差的控制環(huán)性能還可由連接在 控制環(huán)中的單獨(dú)的控制設(shè)備的差的運(yùn)作條件導(dǎo)致，所述差的運(yùn)作條件包括例如過(guò)程控制環(huán) 中的不穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)作期間不能達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)表現(xiàn)出“不穩(wěn)定性”。工廠 人員常將這些不穩(wěn)定性稱為與系統(tǒng)達(dá)到平衡點(diǎn)的正常運(yùn)作相對(duì)的循環(huán)、振蕩或擺動(dòng)，或“線 夕卜(lines-out)”。在很多情況下，與一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)過(guò)程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題不能由過(guò)程控制系 統(tǒng)調(diào)整出控制環(huán)，且結(jié)果是，性能差的控制環(huán)被手動(dòng)地置于或失調(diào)到它們能被有效地手動(dòng) 控制的點(diǎn)上。在一些情況下，工廠人員能追查到處于循環(huán)的單獨(dú)的環(huán)且失調(diào)相關(guān)的控制器 或?qū)⒊鲥e(cuò)的環(huán)置于手動(dòng)操作。如果系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)，他們就知道這是調(diào)整的問(wèn)題而不是硬件 問(wèn)題。以類似的方式，如果過(guò)程具有熟知的快速的動(dòng)態(tài)模式(例如流動(dòng)環(huán))，操作者將把控 制器輸出與過(guò)程變量進(jìn)行相關(guān)。如果控制器的輸出是三角波且過(guò)程變量是方波，它們通常 得出控制閥是粘滯的結(jié)論。這些特殊(ad-hoc)的程序被很多工廠操作者使用，但包括若干 限制。例如，第一程序需要操作者將系統(tǒng)置于手動(dòng)控制中，這在尤其是失控過(guò)程中是不被 允許的。第二程序有利于識(shí)別由過(guò)程控制環(huán)引入的極限環(huán)但不能追查到伺服環(huán)中的不穩(wěn)定 性。另外，由于并發(fā)問(wèn)題例如集成過(guò)程動(dòng)態(tài)、非線性過(guò)程動(dòng)態(tài)、交叉耦合過(guò)程動(dòng)態(tài)以及過(guò)程擾動(dòng)，命令信號(hào)和過(guò)程變量之間的相關(guān)不總是直接的。因?yàn)楣S人員不能訪問(wèn)控制閥的內(nèi) 部狀態(tài)變量，伺服環(huán)中的不穩(wěn)定性可能特別難以辨出。當(dāng)不穩(wěn)定性受過(guò)程液體的影響時(shí)，如 具有負(fù)梯度的情況一樣，另外的問(wèn)題產(chǎn)生了。在這些情形下，閥可能在使用中振動(dòng)，但在離 線時(shí)表現(xiàn)良好。差的控制環(huán)性能通常能通過(guò)監(jiān)控連接在環(huán)內(nèi)的每個(gè)過(guò)程控制設(shè)備或連接在環(huán)內(nèi) 的至少是最關(guān)鍵的過(guò)程控制設(shè)備的運(yùn)作條件或“運(yùn)行狀況(health) ”、以及修理或替換性能 差的過(guò)程控制設(shè)備來(lái)克服。過(guò)程控制設(shè)備的運(yùn)行狀況能通過(guò)測(cè)量與過(guò)程控制設(shè)備相關(guān)聯(lián)的 一個(gè)或多個(gè)參數(shù)以及確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)是否在可接受范圍之外來(lái)確定。這些可被監(jiān)控的 問(wèn)題之一是過(guò)程環(huán)或控制設(shè)備中的不穩(wěn)定性的檢測(cè)。 在過(guò)去，不經(jīng)過(guò)技術(shù)人員查看和診斷系統(tǒng)來(lái)確定過(guò)程控制環(huán)內(nèi)的不穩(wěn)定性的起因 或原因是不容易的，而技術(shù)人員查看和診斷系統(tǒng)耗時(shí)并且昂貴。在一些情況下這些人員不 得不將過(guò)程控制設(shè)備從控制環(huán)中移除以對(duì)設(shè)備進(jìn)行臺(tái)架測(cè)驗(yàn)，或替代地，控制環(huán)本身被提 供有旁通閥和冗余過(guò)程控制設(shè)備以使得能夠繞過(guò)特別的過(guò)程控制設(shè)備從而在過(guò)程正在運(yùn) 作時(shí)測(cè)試設(shè)備。替代地，操作者必須等待直到過(guò)程停止或經(jīng)歷預(yù)定的關(guān)閉來(lái)測(cè)試過(guò)程中的 有可能是不穩(wěn)定性的來(lái)源的單獨(dú)的過(guò)程控制設(shè)備。這些選擇中的每種選擇都是費(fèi)時(shí)的、昂 貴的，且僅提供系統(tǒng)中不穩(wěn)定性的斷續(xù)的確定。還有另一點(diǎn)，這些方法都不特定地適合于在 過(guò)程在線運(yùn)作時(shí)即在無(wú)需干擾或關(guān)閉過(guò)程的情況下確定不穩(wěn)定性的來(lái)源或起因。已經(jīng)有一些從過(guò)程控制設(shè)備在線收集數(shù)據(jù)并從中獲取設(shè)備的特性的指示的嘗 試。例如，Grumstrup等人的第5，687，098號(hào)美國(guó)專利公開(kāi)了收集設(shè)備數(shù)據(jù)和構(gòu)造并顯 示設(shè)備的響應(yīng)特征的系統(tǒng)。同樣地，Latwesen等人的名稱為“Method of and Apparatus for Nonobtrusively Obtaining On-line Measurements of a Process Control Device Parameter"的第5，966，679號(hào)美國(guó)專利公開(kāi)了在線收集設(shè)備數(shù)據(jù)并使用這數(shù)據(jù)直接計(jì)算 某些設(shè)備參數(shù)例如死區(qū)、死區(qū)時(shí)間等的系統(tǒng)。特此將’679專利的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用明 確地并入本文。另夕卜，名禾爾為"Statistical Determination of Estimates of Process Control Loop Parameters"的第6，466，893號(hào)美國(guó)專利的全部公開(kāi)也通過(guò)引用明確地并入本文。 該’ 893專利公開(kāi)了統(tǒng)計(jì)地確定一個(gè)或多個(gè)過(guò)程環(huán)參數(shù)例如過(guò)程控制設(shè)備的摩擦力、死區(qū)、 死區(qū)時(shí)間、振動(dòng)、軸飽和(shaft windup)或間隙(backlash)的估計(jì)的方法。具體地，所述 方法涉及收集與輸出參數(shù)有關(guān)和與輸入?yún)?shù)有關(guān)的信號(hào)數(shù)據(jù)、將信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為一序列離 散點(diǎn)、根據(jù)預(yù)定的算法刪除序列中的一些點(diǎn)，以及對(duì)于被減小的序列執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析以獲取 一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制參數(shù)的平均值。例如，所述方法允許估計(jì)滑動(dòng)桿閥的平均致動(dòng)器摩擦 力。然而，第6，466，893號(hào)美國(guó)專利中所討論的方法限于確定過(guò)程控制參數(shù)在由可用 數(shù)據(jù)所覆蓋的全部范圍內(nèi)的平均值。例如，所述方法能產(chǎn)生與可移動(dòng)元件的完整移動(dòng)范圍 相關(guān)聯(lián)的摩擦力的總值。同時(shí)，可能存在其中的摩擦力明顯高于或低于其他分段的行程的 分段、子范圍或段。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，在特別的分段中的高的摩擦力可能指示 閥是“粘滯的”且對(duì)控制信號(hào)反應(yīng)不良或不能提供適當(dāng)?shù)年P(guān)閉。在另一方面，低的摩擦力可 能指示可用作閥的桿和壁之間的密封材料的閥填料正在退化。在任一種情況下，摩擦力明 顯偏離標(biāo)準(zhǔn)或偏離臨近分段的段可能需要維護(hù)、替換或至少詳細(xì)檢查。不幸的是，平均摩擦力的值有效地掩蓋了潛在有問(wèn)題的分段的異常的摩擦力的值。能夠理解，如果行程覆蓋了 實(shí)質(zhì)上比有問(wèn)題的區(qū)域?qū)挼姆秶?，則所述平均值可能過(guò)濾掉異常高或異常低的值。因此，平 均值可能完全不能反映出一個(gè)或多個(gè)段出錯(cuò)另外，即使當(dāng)平均值適當(dāng)?shù)刂甘境龃嬖趩?wèn)題，單獨(dú)的這個(gè)值不能指出可能需要注 意的運(yùn)作的行程或范圍的特定的段。例如，基于滑動(dòng)桿閥的摩擦力的令人不滿意的平均值， 可能決定閥的整體部件(或甚至整個(gè)的閥)可能需要被替換。同時(shí)，在很多情況下可能希 望知道問(wèn)題的精確的或相對(duì)精確的位置。這一信息可有助于進(jìn)行局部修理或至少有助于收 集與故障有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以便確定哪個(gè)部件是最不可靠的且可能在將來(lái)改進(jìn)這些部件的 設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
一種估計(jì)設(shè)備在該設(shè)備的可移動(dòng)部件的行程的段中的過(guò)程控制參數(shù)的方法，允許 操作者或工程師確定可移動(dòng)部件在可移動(dòng)部件的全部運(yùn)作范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)分段內(nèi)是 否運(yùn)作不正常。具體地，該方法獲取過(guò)程控制環(huán)中的信號(hào)的測(cè)量、將測(cè)得的信號(hào)存儲(chǔ)為信號(hào) 數(shù)據(jù)、將信號(hào)數(shù)據(jù)劃分到相應(yīng)于行程或運(yùn)作的各種不同段的若干分段中、以及對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù) 的一些或全部執(zhí)行分析以確定一個(gè)或多個(gè)段的參數(shù)估計(jì)。在一方面，數(shù)據(jù)的部分相應(yīng)于具 有大小相等的不相重疊的段，以有利于段之間的可視化的和統(tǒng)計(jì)的比較。在另一方面，信號(hào) 數(shù)據(jù)可根據(jù)特定的行程百分比、期望的段的數(shù)量，或單獨(dú)的段中包含的預(yù)定量的數(shù)據(jù)而被 劃分到段中。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法在過(guò)程控制環(huán)在線地連接在過(guò)程環(huán)境中時(shí)，不引入注 目地測(cè)量過(guò)程控制環(huán)中的信號(hào)。在至少一些實(shí)施方式中，該方法能在數(shù)據(jù)從過(guò)程控制環(huán)中 被收集時(shí)實(shí)時(shí)地應(yīng)用。附加地或可替代地，方法能被應(yīng)用于離線數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，相應(yīng)于每個(gè)段的參數(shù)估計(jì)被圖形化地呈現(xiàn)在顯示器上。在另 一個(gè)實(shí)施方式中，在過(guò)程控制環(huán)內(nèi)部或外部的設(shè)備上運(yùn)行的軟件自動(dòng)地處理對(duì)一些或全 部段的參數(shù)估計(jì)，并檢測(cè)異常的參數(shù)值。在另一方面，該方法可在軟件包中實(shí)現(xiàn)以用于配 置、監(jiān)控和顯示與閥運(yùn)作相關(guān)的參數(shù)，例如來(lái)自愛(ài)荷華州的馬歇爾鎮(zhèn)的Fisher Controls International LLC的AMS ValveLink 。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該方法可在收集在線過(guò)程 控制數(shù)據(jù)的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。在另一方面，該方法可應(yīng)用于離線存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)。所述方法還 可包括比較相同段的歷史記錄數(shù)據(jù)，以便測(cè)量所選過(guò)程參數(shù)隨著時(shí)間的趨勢(shì)。具體地，可以 以預(yù)定間隔，例如每周一次，對(duì)一個(gè)或多個(gè)被選的段估計(jì)某個(gè)參數(shù)。根據(jù)這個(gè)實(shí)施方式，每 周的估計(jì)可被呈現(xiàn)在單個(gè)圖上或被自動(dòng)地處理以檢測(cè)值隨著時(shí)間的變化。在另一方面，該 方法可使用統(tǒng)計(jì)技術(shù)例如對(duì)整個(gè)行程范圍計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差、均值和平均值，以及在將單獨(dú)的 行程的段與整個(gè)行程范圍中的其他段進(jìn)行比較中有用的其他參數(shù)。參數(shù)估計(jì)可以是具有響應(yīng)于致動(dòng)器壓力而移動(dòng)的致動(dòng)器(可以是設(shè)備的任何可 移動(dòng)部分)的設(shè)備(例如閥或其他設(shè)備)的摩擦力的估計(jì)。在這種情況下，該方法測(cè)量指 示致動(dòng)器壓力的第一信號(hào)，測(cè)量指示致動(dòng)器位置的第二信號(hào)且隨后存儲(chǔ)一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)，每 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)具有由致動(dòng)器壓力信號(hào)導(dǎo)出的致動(dòng)器壓力分量和由致動(dòng)器位置信號(hào)導(dǎo)出的致動(dòng) 器位置分量。對(duì)于每個(gè)段，該方法可從數(shù)據(jù)點(diǎn)的序列的相應(yīng)分段中創(chuàng)建減小的數(shù)據(jù)集并從 減小的數(shù)據(jù)集確定摩擦力估計(jì)。為了創(chuàng)建該減小的數(shù)據(jù)集，對(duì)所述分段中的數(shù)據(jù)點(diǎn)序列中的每一個(gè)進(jìn)行分析，以確定數(shù)據(jù)點(diǎn)是否在設(shè)備的摩擦區(qū)域之外以及如果點(diǎn)在摩擦區(qū)域之外 則確定數(shù)據(jù)點(diǎn)是否被置于減小的數(shù)據(jù)集內(nèi)。為了確定數(shù)據(jù)點(diǎn)是否在摩擦區(qū)域之外，兩個(gè)數(shù) 據(jù)點(diǎn)的致動(dòng)器位置分量之間的差可與閾值相比較，兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的致動(dòng)器壓力分量之間的差 可與閾值相比較，或者數(shù)據(jù)點(diǎn)的斜率可與斜率閾值相比較。此后，減小的數(shù)據(jù)集可被去除趨 勢(shì)(detrend)以去除線性趨勢(shì)，被去除趨勢(shì)的數(shù)據(jù)集的致動(dòng)器壓力分量可以柱狀圖的形式 表示，并且基于柱狀圖的結(jié)果的壓力差可用于確定摩擦力估計(jì)。參數(shù)估計(jì)還可以是死區(qū)估計(jì)，其能夠由對(duì)特別的段的摩擦力估計(jì)和與過(guò)程控制環(huán) 相關(guān)聯(lián)的開(kāi)環(huán)增益確定。同樣地，參數(shù)估計(jì)可以是死區(qū)時(shí)間估計(jì)，其能通過(guò)對(duì)特別的段的所 存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)執(zhí)行互相關(guān)分析或誤差平方和分析以及選擇與該互相關(guān)分析或該誤差平 方和分析相關(guān)聯(lián)的時(shí)間延遲作為死區(qū)時(shí)間估計(jì)而形成。參數(shù)估計(jì)還可以是具有致動(dòng)器的設(shè)備的段特定的軸飽和估計(jì)。在這種情況下，所 存儲(chǔ)的信號(hào)可以是致動(dòng)器位置的指示且每個(gè)段的軸飽和估計(jì)可以通過(guò)以下來(lái)確定識(shí)別位 于特定位置的軸飽和跨度內(nèi)的多個(gè)連續(xù)數(shù) 據(jù)點(diǎn)，基于多個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的端點(diǎn)的致動(dòng)器位置 之間的差計(jì)算軸飽和，以及在相同行程段內(nèi)的下一個(gè)位置重復(fù)該程序，以及通過(guò)對(duì)特別的 段中的所有位置的軸飽和測(cè)量取平均的方式計(jì)算該段的軸飽和。如果需要，位于軸飽和跨 度內(nèi)的多個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)還可通過(guò)計(jì)算每個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)處的斜率以及將所計(jì)算的斜率與斜 率閾值相比較來(lái)確定。


圖1是示出了包括根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的過(guò)程控制環(huán)的框圖，該設(shè)備統(tǒng)計(jì)地確定一 個(gè)或多個(gè)環(huán)參數(shù)的段特定的評(píng)估。圖2示出了常用的滑動(dòng)桿閥的致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器行程的百分比的繪圖。圖3示出了與常用的滑動(dòng)桿閥的致動(dòng)器壓力的多次測(cè)量相對(duì)致動(dòng)器行程的百分 比相對(duì)應(yīng)的繪圖。圖4示出了與常用的旋轉(zhuǎn)閥的致動(dòng)器壓力的多次測(cè)量相對(duì)致動(dòng)器行程的百分比 相對(duì)應(yīng)的繪圖。圖5是與圖3中示出的繪圖相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的基于段的柱狀圖表示。圖6示出了對(duì)于常用的旋轉(zhuǎn)閥的行程的兩個(gè)段的致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器位置的 繪圖。圖7是包括與圖4中示出的繪圖相對(duì)應(yīng)的子集的數(shù)據(jù)集的基于段的柱狀圖表示。圖8是示出了對(duì)于常用的閥的兩個(gè)不同行程段在一段時(shí)間上所測(cè)得的摩擦力的 值的趨勢(shì)的圖。圖9是示出了評(píng)估段特定的摩擦力的值的一個(gè)可能的廣義算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，單輸入、單輸出過(guò)程控制環(huán)10被示出為包括例如發(fā)送4毫安到20毫安 命令信號(hào)到過(guò)程控制設(shè)備13例如控制閥組件的過(guò)程控制系統(tǒng)12。過(guò)程控制設(shè)備13被示出 為包括(一般)發(fā)送3到15psig(磅/平方英寸)的壓力信號(hào)到閥氣動(dòng)級(jí)15的電流-至-壓 力變送器(I/P) 14，其反過(guò)來(lái)氣動(dòng)地用壓力信號(hào)(空氣)控制閥18，閥氣動(dòng)級(jí)15例如氣動(dòng)定位器和致動(dòng)器或氣動(dòng)繼電器和/或致動(dòng)器。閥18的運(yùn)作控制布置在其中(未示出)的可移動(dòng)的閥構(gòu)件的絞合，其反過(guò)來(lái)控制過(guò)程20中的過(guò)程變量。標(biāo)準(zhǔn)地，發(fā)送器22測(cè)量過(guò)程 20的過(guò)程變量并發(fā)送被測(cè)過(guò)程變量的指示到求和點(diǎn)24。求和點(diǎn)24將過(guò)程變量的測(cè)得的值 (轉(zhuǎn)換為歸一化了的百分比)與設(shè)定點(diǎn)相比較以產(chǎn)生指示其間之差的誤差信號(hào)。然后，求和 點(diǎn)24將所計(jì)算出的誤差信號(hào)提供到過(guò)程控制系統(tǒng)12。可由用戶、操作者或其他控制器生 成的設(shè)定點(diǎn)通常被歸一化到百分之0到100之間并指示過(guò)程變量的期望值。過(guò)程控制系統(tǒng) 12根據(jù)任意期望的技術(shù)使用誤差信號(hào)生成命令信號(hào)并將命令信號(hào)傳遞到過(guò)程控制設(shè)備13 從而實(shí)現(xiàn)過(guò)程變量的控制。雖然過(guò)程控制設(shè)備13被示出為包括獨(dú)立的I/P單元14、氣動(dòng)級(jí)15和閥18，但是 過(guò)程控制設(shè)備13可包括任何其他類型的閥機(jī)構(gòu)或元件來(lái)代替圖1中示出的那些，或作為其 補(bǔ)充，包括，例如，具有集成在其中的I/P單元的電動(dòng)氣動(dòng)定位器。另外，電動(dòng)氣動(dòng)定位器還 可將一列一個(gè)或多個(gè)傳感器、和/或存儲(chǔ)器、和/或參數(shù)估計(jì)單元集成在其中。此外，應(yīng)理 解過(guò)程控制設(shè)備13除閥控制設(shè)備外還可以是以任何其他期望或已知的方式控制過(guò)程變量 的任意其他類型的設(shè)備。過(guò)程控制設(shè)備13例如可以是阻尼器等。參數(shù)估計(jì)單元30耦合到過(guò)程控制設(shè)備13或耦合到使用已知傳感器的過(guò)程控制環(huán) 10的任何其他部分?？梢允怯?jì)算機(jī)例如具有存儲(chǔ)器和處理器在其中的微型計(jì)算機(jī)的參數(shù)估 計(jì)單元30收集與過(guò)程控制環(huán)10中的設(shè)備的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)，并使用例如計(jì)算機(jī)程序或算 法統(tǒng)計(jì)地根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)確定一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制環(huán)參數(shù)，例如摩擦力、死區(qū)時(shí)間、死區(qū) 等。例如，如圖1中所示，測(cè)量單元30可使用電流傳感器32檢測(cè)被傳遞到I/P單元14的 一個(gè)或多個(gè)命令信號(hào)，使用壓力傳感器34檢測(cè)從I/P單元14輸出的壓力，使用壓力傳感器 36檢測(cè)由氣動(dòng)級(jí)15輸出的致動(dòng)器命令信號(hào)，以及使用位置傳感器37檢測(cè)閥18在輸出處的 閥位置。如果需要，估計(jì)單元30還可或替代地檢測(cè)設(shè)定點(diǎn)信號(hào)、求和點(diǎn)24的輸出處的誤差 信號(hào)、過(guò)程變量、發(fā)送器22的輸出或者引起或指示過(guò)程控制設(shè)備13或過(guò)程控制環(huán)10的移 動(dòng)或運(yùn)作的任何其他信號(hào)或現(xiàn)象。還應(yīng)注意到其他類型的過(guò)程控制設(shè)備可能具有與其關(guān)聯(lián) 的其他信號(hào)或現(xiàn)象，其可被參數(shù)估計(jì)單元30使用。明顯的是，參數(shù)估計(jì)單元30還可讀取對(duì)控制器命令信號(hào)、壓力信號(hào)、致動(dòng)器命令 信號(hào)或閥位置的指示，如果過(guò)程控制設(shè)備13設(shè)置為傳送那些測(cè)量值。同樣地，估計(jì)單元30 可檢測(cè)由已經(jīng)在過(guò)程控制設(shè)備13中的其他傳感器生成的信號(hào)，例如由位置傳感器37指示 的閥位置。當(dāng)然，由估計(jì)單元30使用的傳感器能夠是任何已知的傳感器且可以是模擬傳感 器或者數(shù)字傳感器。例如，位置傳感器37可以是任意期望的運(yùn)動(dòng)或位置測(cè)量設(shè)備，包括，例 如，電位計(jì)、線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)、旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器(RVDT)、霍爾效應(yīng)運(yùn)動(dòng)傳感 器、磁電阻運(yùn)動(dòng)傳感器、可變電容運(yùn)動(dòng)傳感器等。應(yīng)理解，如果傳感器是模擬傳感器，估計(jì)單 元30可包括采樣模擬信號(hào)并將采樣的信號(hào)存儲(chǔ)到估計(jì)單元30中的存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。然而，如果傳感器是數(shù)字傳感器，它們可將數(shù)字信號(hào)直接提供給估計(jì)單元30， 然后估計(jì)單元30可將那些信號(hào)以任何期望的方式存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。另外，如果兩個(gè)或多個(gè) 信號(hào)被收集，估計(jì)單元30可將這些信號(hào)存儲(chǔ)為與任何特定時(shí)間相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的分量。例 如，在時(shí)間I\，T2，. . . Tn的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可具有輸入命令信號(hào)分量、壓力信號(hào)分量、致動(dòng)器行程 信號(hào)分量等。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)點(diǎn)或其分量可以以任何期望的或已知的方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。此外，雖然估計(jì)單元30被示出為與過(guò)程控制設(shè)備13分離(例如，如位于主機(jī)設(shè)備中那樣)，但是，作為替代，此單元能夠在過(guò)程控制設(shè)備13或過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)中的任何其他過(guò) 程控制設(shè)備(例如，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)的內(nèi)部。如果過(guò)程控制設(shè)備13是基于微處理器的設(shè)備，估計(jì) 單元30能夠共用已經(jīng)存在于過(guò)程控制設(shè)備設(shè)備13中的相同的處理器和存儲(chǔ)器。替代地， 估計(jì)單元30可具有其自己的處理器和存儲(chǔ)器。因此，預(yù)期統(tǒng)計(jì)分析可在測(cè)量所進(jìn)行的設(shè)備 (例如在任意現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)中執(zhí)行，且結(jié)果被發(fā)送到用戶顯示器或發(fā)送到主機(jī)設(shè)備以供使用， 或者替代地，信號(hào)測(cè)量可由設(shè)備(例如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)進(jìn)行，且然后這樣的測(cè)量結(jié)果被發(fā)送到執(zhí) 行統(tǒng)計(jì)分析的遠(yuǎn)程的位置(例如主機(jī)設(shè)備)。 在一個(gè)實(shí)施方式中，參數(shù)估計(jì)設(shè)備30使用基于當(dāng)過(guò)程控制設(shè)備13在過(guò)程環(huán)境中 在線運(yùn)作時(shí)取得的測(cè)量的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定過(guò)程控制設(shè)備13(或過(guò)程控制環(huán)10中的其他設(shè) 備)的行程的一個(gè)或多個(gè)段的摩擦力、死區(qū)、死區(qū)時(shí)間或其他過(guò)程控制環(huán)參數(shù)。一般地，為 了形成參數(shù)估計(jì)，估計(jì)單元30對(duì)例如過(guò)程控制設(shè)備13中的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)進(jìn)行采樣并將 采樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器44中。如果需要，估計(jì)單元30可在將所收集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ) 器中之前或之后處理數(shù)據(jù)以除去不需要的數(shù)據(jù)、異常值等。在收集足夠的數(shù)據(jù)以能夠確定 對(duì)行程的至少兩個(gè)段的期望的過(guò)程參數(shù)的統(tǒng)計(jì)估計(jì)之后，估計(jì)單元30使用統(tǒng)計(jì)分析例程 以計(jì)算每個(gè)段的過(guò)程參數(shù)的估計(jì)，該統(tǒng)計(jì)分析例程可存儲(chǔ)在與估計(jì)單元30相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ) 器44中且在估計(jì)單元30中的微處理器上實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，估計(jì)單元30可使用任何期望的統(tǒng)計(jì) 分析例程或程序。對(duì)于某些參數(shù)的一些示例性統(tǒng)計(jì)分析例程將在本文中更加詳細(xì)地討論， 這些示例性統(tǒng)計(jì)分析例程可使用存儲(chǔ)在估計(jì)單元30中且由估計(jì)單元30執(zhí)行的適當(dāng)編寫(xiě)的 計(jì)算機(jī)程序或算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算一組參數(shù)估計(jì)之后，估計(jì)單元30可將估計(jì)顯示在顯示設(shè)備38上，顯示設(shè)備 38可以是，例如，CRT屏、打印機(jī)、聲音發(fā)生器、警報(bào)或任何其他的期望的通信設(shè)備。當(dāng)然，估 計(jì)單元30可以任何其他期望的方式提醒用戶注意估計(jì)的值。用戶輸入單元40可以以有線 或無(wú)線的方式連接到估計(jì)單元30。用戶輸入單元40可以是全鍵盤(pán)或有限的鍵盤(pán)、指針設(shè)備 例如鼠標(biāo)，或本領(lǐng)域中已知的任何其他的輸入數(shù)據(jù)的方式。通過(guò)使用輸入單元40，操作者或 技術(shù)人員可將這樣的參數(shù)指定為行程的段的數(shù)量、段的大小、周期信號(hào)捕捉的時(shí)間間隔，以 及信號(hào)數(shù)據(jù)被參數(shù)估計(jì)單元30收集的時(shí)段的持續(xù)時(shí)間。附加地或可選地，操作者、技術(shù)人員或以其他方式授權(quán)的用戶可使用計(jì)算機(jī)工作 站42輸入以上列出的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(段的數(shù)量、段大小等)。計(jì)算機(jī)工作站可連接到參 數(shù)估計(jì)30且可包括輸入手段例如鍵盤(pán)和顯示器。應(yīng)意識(shí)到數(shù)據(jù)的分析和與處理從傳感器 32-37、傳感器22以及從過(guò)程20收集的數(shù)據(jù)相關(guān)的其他工作可由參數(shù)估計(jì)單元30與工作 站42合作實(shí)現(xiàn)，或由參數(shù)估計(jì)單元30或工作站42中的一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在估計(jì)單元30在過(guò)程控制設(shè)備13在線運(yùn)作時(shí)獲取所需數(shù)據(jù)的測(cè)量的那些實(shí)施方 式中，估計(jì)單元30不需要過(guò)程控制設(shè)備13離線或處于正常運(yùn)作環(huán)境之外。在這些實(shí)施方 式中，因?yàn)楣烙?jì)單元30連接到過(guò)程控制環(huán)10并測(cè)量對(duì)在過(guò)程控制環(huán)10的正常運(yùn)作期間進(jìn) 行某些過(guò)程參數(shù)的統(tǒng)計(jì)估計(jì)來(lái)說(shuō)必要的信號(hào)，所以估計(jì)單元30連續(xù)地確定過(guò)程控制設(shè)備 參數(shù)而不干擾過(guò)程20或過(guò)程控制環(huán)10的運(yùn)作。替代地，估計(jì)單元30可通過(guò)在后期處理在 線數(shù)據(jù)或甚至通過(guò)處理離線數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)段特定的過(guò)程參數(shù)。例如，估計(jì)單元30可處理與在 一段時(shí)間內(nèi)收集的并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的控制環(huán)10的一個(gè)或若干個(gè)參數(shù)的測(cè)量相對(duì)應(yīng)的數(shù) 據(jù)。為此，估計(jì)單元30的一些實(shí)施方式可包括與這樣的外圍設(shè)備如例如CD/DVD驅(qū)動(dòng)器的附加的接口，例如，以便使估計(jì)單元30能夠有效地訪問(wèn)離線數(shù)據(jù)。此外，估計(jì)單元30可與 永久性存儲(chǔ)設(shè)備例如存儲(chǔ)單元44配合。因?yàn)楣烙?jì)單元30的一些預(yù)期的實(shí)施方式可包括很 小的內(nèi)部存儲(chǔ)器或沒(méi)有內(nèi)部存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)單元44可存儲(chǔ)與控制環(huán)10的運(yùn)作相關(guān)的實(shí)時(shí)的 和/或歷史記錄數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，參數(shù)估計(jì)單元30可居于計(jì)算機(jī)主機(jī)例如固定的或便攜的 工作站中，其又可布置在單輸出過(guò)程控制環(huán)10的內(nèi)部或外部。例如，參數(shù)估計(jì)單元30可以 是存儲(chǔ)在工作站的存儲(chǔ)器中的軟件應(yīng)用，該工作站通過(guò)任何適當(dāng)?shù)耐ㄐ殴ぞ甙ū绢I(lǐng)域中 已知的那些通信工具來(lái)接收來(lái)自發(fā)送器22和傳感器32-37中的至少一些傳感器的數(shù)據(jù)。更 具體地，發(fā)送器22和傳感器32-37中的一些或全部可通過(guò)數(shù)據(jù)總線、無(wú)線鏈接或其組合報(bào) 告與過(guò)程控制環(huán)10的運(yùn)作相關(guān)的測(cè)量。在一些實(shí)施方式中，參數(shù)估計(jì)單元30既可包括軟 件又可包括硬件部件，例如專用的處理器或存儲(chǔ)器。在又一個(gè)實(shí)施方式中，參數(shù)估計(jì)單元30 可以是分布在若干硬件部件上的軟件應(yīng)用。雖然參數(shù)估計(jì)單元30可使用任何期望的統(tǒng)計(jì)分析被編程或配置以確定任何期望 的過(guò)程或設(shè)備參數(shù)，但是用于確定摩擦力估計(jì)、死區(qū)估計(jì)、死區(qū)時(shí)間估計(jì)和軸飽和估計(jì)的特 別有用的統(tǒng)計(jì)方法會(huì)在本文中詳細(xì)描述。然而，本發(fā)明不限于這些方法中的任何方法的使 用，且此外，本發(fā)明不限于僅對(duì)于這些特定參數(shù)確定段特定的估計(jì)；應(yīng)理解其他的統(tǒng)計(jì)方法 能夠用于根據(jù)本發(fā)明 確定這些或其他設(shè)備或過(guò)程參數(shù)。確定過(guò)程控制設(shè)備例如滑動(dòng)桿閥或旋轉(zhuǎn)閥的摩擦力估計(jì)的一個(gè)方法是使估計(jì)單 元30在特定的時(shí)間段上收集關(guān)于閥的與致動(dòng)器行程或位置(例如由圖1的位置傳感器37 感知)以及致動(dòng)器壓力(例如由圖1的壓力傳感器34或36感知)有關(guān)的數(shù)據(jù)。通常地， 所收集的數(shù)據(jù)作為一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，其中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)具有由測(cè)得的致動(dòng)器壓 力信號(hào)導(dǎo)出的驅(qū)動(dòng)壓力分量和由測(cè)得的致動(dòng)器位置或行程信號(hào)導(dǎo)出的致動(dòng)器位置分量。當(dāng) 然，應(yīng)理解任何數(shù)據(jù)點(diǎn)的致動(dòng)器壓力和致動(dòng)器位置分量應(yīng)與相同時(shí)間有關(guān)。因此，當(dāng)使用兩 個(gè)或多個(gè)被測(cè)信號(hào)時(shí)，優(yōu)選的是在相同時(shí)間采樣那些信號(hào)從而產(chǎn)生時(shí)間相關(guān)數(shù)據(jù)。圖2示出了關(guān)于典型的滑動(dòng)桿閥的致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器位置的繪圖100。具體 地，繪圖100的每個(gè)點(diǎn)與致動(dòng)器壓力和致動(dòng)器位置的同時(shí)測(cè)量相對(duì)應(yīng)。繪圖100對(duì)應(yīng)于單 個(gè)運(yùn)作周期，在該單個(gè)運(yùn)作周期期間致動(dòng)器運(yùn)作通過(guò)摩擦區(qū)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到 當(dāng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)，閥的可移動(dòng)元件運(yùn)作通過(guò)摩擦區(qū)域，在該摩擦區(qū)域中所施加的壓力增加或 減小相當(dāng)大的量，而得到的可移動(dòng)閥元件的移動(dòng)卻很小或沒(méi)有。這個(gè)由閥中的摩擦力引起 的摩擦區(qū)域一般由圖2中的較垂直的線110指示。一旦離開(kāi)摩擦區(qū)域時(shí)，可移動(dòng)閥構(gòu)件則 移動(dòng)相當(dāng)大的量，而施加的壓力的變化卻相對(duì)小。此運(yùn)作一般由圖2中的較水平的線114 指示。當(dāng)然，表示致動(dòng)器壓力和致動(dòng)器位置之間的關(guān)系的其他方法也是可用的。例如，致動(dòng) 器壓力和致動(dòng)器位置能分開(kāi)地相對(duì)時(shí)間來(lái)繪圖。通過(guò)將兩條得到的曲線沿著相同的時(shí)間線 對(duì)準(zhǔn)，能夠同時(shí)分析這些繪圖以檢測(cè)實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器的移動(dòng)所需的壓力的量。因此，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將意識(shí)到本文中所討論的示例性繪圖僅以說(shuō)明的方式呈現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還將意識(shí)到單個(gè)運(yùn)作周期一般無(wú)法提供關(guān)于滑動(dòng)桿閥運(yùn)作 得有多好的足夠指示。具體地，閥的摩擦區(qū)域的位置依賴于可移動(dòng)閥元件相對(duì)于元件的運(yùn) 作范圍的位置。參考圖3，繪圖120表示在多個(gè)周期期間可移動(dòng)閥元件的運(yùn)作通過(guò)運(yùn)作的范 圍的80 %。如圖2中，繪圖120包括多條垂直線，每條垂直線對(duì)應(yīng)于特定運(yùn)作周期的摩擦區(qū)域。又如圖2中，繪圖120的較水平的線對(duì)應(yīng)于桿因壓力的相對(duì)小的變化而移動(dòng)的那些行 程的區(qū)域。
如以上所討論，估計(jì)過(guò)程變量的已知方法沒(méi)有指示這個(gè)閥的滑動(dòng)桿在不同的段并 非受到相同的摩擦力。例如，估計(jì)圖3中示出的行程的全部0%到80%范圍的平均摩擦力， 這有效地濾除了行程的0-10%范圍內(nèi)的摩擦力和10%-20%范圍內(nèi)的摩擦力之間的差。也 就是說(shuō)，通過(guò)已知手段基于圖3中示出的數(shù)據(jù)估計(jì)平均摩擦力的值只能產(chǎn)生單個(gè)的值。這 個(gè)單個(gè)的值無(wú)法反映一個(gè)或多個(gè)局部問(wèn)題的存在，更不能反映這些問(wèn)題在可用的行程范圍 內(nèi)的位置。在一個(gè)公開(kāi)的例子中，通過(guò)將行程的范圍邏輯地劃分為若干區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有 特定的大小，來(lái)克服這些缺陷。還應(yīng)理解區(qū)域的大小可對(duì)應(yīng)于與區(qū)域相關(guān)聯(lián)的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)、 與區(qū)域相關(guān)聯(lián)的行程的百分比、與區(qū)域相關(guān)聯(lián)的絕對(duì)測(cè)量(例如，旋轉(zhuǎn)的度數(shù))、過(guò)程測(cè)量 被收集以用于特定區(qū)域期間的時(shí)間的量，以及本領(lǐng)域中已知的劃分行程范圍的其他方法。 如圖3中所示，示例性繪圖120包括區(qū)域121-128。在這個(gè)特定的例子中，行程的0% -80% 的范圍劃分為大小相等的八個(gè)不相重疊的段。然而，一些可能的實(shí)施方式可涉及具有不同 大小的區(qū)域。例如，預(yù)期在一些應(yīng)用中，行程的某些范圍可能與較高的故障概率相關(guān)聯(lián)。例 如，操作者或制造者可基于理論數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)注意到某滑動(dòng)桿閥在長(zhǎng)時(shí)間使用后更可能 在行程的40% -50%范圍內(nèi)被損壞。于是，操作者可決定以這樣的方式界定段，即行程的 40-50%的范圍具有比所有其他范圍更多的段。因此，操作者可將行程的40-50%的范圍分 割為5個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，同時(shí)對(duì)行程的30-40%的區(qū)域僅界定1個(gè)區(qū)域。此外，操作者可界定 至少部分地重疊的段以例如改進(jìn)某些統(tǒng)計(jì)推論的可靠性。盡管以下討論的例子僅涉及依 賴于不相重疊、同等大小段的實(shí)施方式，但是預(yù)期在某些應(yīng)用中，行程的范圍可包括重疊的 段、可變大小的段，或兩者皆有。同時(shí)，典型的旋轉(zhuǎn)閥的行程的范圍可基于固定或可變數(shù)量的度數(shù)(degree)被劃 分為多個(gè)區(qū)域。圖4示出了典型的旋轉(zhuǎn)閥的致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器位置的繪圖150。類似 于滑動(dòng)桿閥，旋轉(zhuǎn)閥的可移動(dòng)元件在方向反轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)作通過(guò)摩擦區(qū)域，在該摩擦區(qū)域中所施 加的壓力增加或減小相當(dāng)大的量，而得到的可移動(dòng)閥元件的移動(dòng)卻很小或沒(méi)有。又如滑動(dòng) 桿閥的情況下，致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器徑向位置的繪圖包括若干實(shí)質(zhì)上垂直的線。這些線 對(duì)應(yīng)于摩擦區(qū)域，在該摩擦區(qū)域中響應(yīng)于施加到致動(dòng)器上的壓力的變化，致動(dòng)器有小的移 動(dòng)或沒(méi)有移動(dòng)。根據(jù)測(cè)量閥摩擦力的可用方法，與運(yùn)動(dòng)的全部可用范圍相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)點(diǎn)被 處理以估計(jì)平均摩擦力。然而，在10到12度之間的范圍內(nèi)，如圖4中示出的區(qū)域152，旋轉(zhuǎn) 閥可受到明顯不同于在例如14和16度之間的范圍內(nèi)受到的摩擦力的摩擦力。另外，區(qū)域 152-158中的每個(gè)區(qū)域可具有明顯不同于與繪圖150相關(guān)聯(lián)的平均摩擦力的值的摩擦力的 值。例如，區(qū)域152中的摩擦力可能太低而區(qū)域156中的摩擦力可能太高。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥的 平均摩擦力，如從被視為單個(gè)未分割的數(shù)據(jù)集的繪圖150中所獲取到的，可能等于或可接 受地接近于指示閥的正常運(yùn)行狀態(tài)的值。為了適當(dāng)?shù)貦z測(cè)局部問(wèn)題，計(jì)算行程的各個(gè)段之間的差以及獲取閥運(yùn)作的其他指 示，參數(shù)估計(jì)單元30可為段121-128或152-158中的一些或全部分開(kāi)地計(jì)算這樣的參數(shù)， 如摩擦力、死區(qū)、軸飽和等。在一些實(shí)施方式中，授權(quán)的用戶可使用與行程的可用范圍相關(guān) 聯(lián)的段的數(shù)量配置參數(shù)估計(jì)單元30?？蛇x地，用戶可指定每個(gè)段的大小和邊界。在一些實(shí)施方式中，用戶還可指定計(jì)算是否應(yīng)被限制在一個(gè)或多個(gè)段。然而，所預(yù)期的是大多數(shù)操作 者將通常優(yōu)選處理全部可用數(shù)據(jù)集以減小不慎忽視形成問(wèn)題的行程的段或子范圍的可能 性。參數(shù)估計(jì)單元30可迭代地逐步通過(guò)與段121-128或152-158中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng) 的數(shù)據(jù)，以檢測(cè)摩擦力、死區(qū)、死區(qū)時(shí)間、軸飽和等的每個(gè)段特定的值。再參考形成繪圖100 和120的數(shù)據(jù)點(diǎn)，繪圖的較垂直的分段表示致動(dòng)器響應(yīng)于致動(dòng)器壓力的相當(dāng)大的變化而有 小的移動(dòng)或沒(méi)有移動(dòng)。因此，對(duì)于行程的給定段，摩擦區(qū)域中的數(shù)據(jù)點(diǎn)被丟棄從而剩下通常 與形成摩擦區(qū)域的邊界的或在摩擦區(qū)域外部的相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。用于選擇減小的數(shù)據(jù)集的方 法根據(jù)閥是滑動(dòng)桿閥還是旋轉(zhuǎn)閥而有輕微不同。對(duì)于滑動(dòng)桿閥，滑動(dòng)桿通常在摩擦區(qū)域中 是穩(wěn)定的。其結(jié)果是，對(duì)于這些類型的閥，減小的數(shù)據(jù)集可通過(guò)僅包括致動(dòng)器移動(dòng)實(shí)際上發(fā) 生的那些點(diǎn)來(lái)形成。例如，如果點(diǎn)的致動(dòng)器位置和前一個(gè)點(diǎn)的致動(dòng)器位置之間的差超過(guò)預(yù) 定的閾值，則該點(diǎn)可包括進(jìn)這個(gè)集中。例如，當(dāng)連續(xù)的點(diǎn)的致動(dòng)器位置之間的差超過(guò)全部行 程的0. 01 %時(shí)，第二個(gè)點(diǎn)可被選擇為減小了的數(shù)據(jù)集(即，其中致動(dòng)器實(shí)際上在移動(dòng))中的 點(diǎn)。當(dāng)然，任何其他期望的閾值可適用，且確定致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)的任何其他方法可代替來(lái)使用以 生成減小了的數(shù)據(jù)集。對(duì)于旋轉(zhuǎn)閥，畫(huà)出摩擦區(qū)域輪廓或形成摩擦區(qū)域邊界的 數(shù)據(jù)可通過(guò)評(píng)估一個(gè)或多 個(gè)條件來(lái)確定。首先，致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器位置的斜率可在每個(gè)點(diǎn)上計(jì)算出且隨后與閾 值相比較。點(diǎn)上的斜率可通過(guò)確定給定點(diǎn)上的點(diǎn)到點(diǎn)斜率(即，在正在考慮的點(diǎn)和前一個(gè) 點(diǎn)或下一個(gè)點(diǎn)之間的連線的斜率)、通過(guò)用由正在考慮的點(diǎn)和兩個(gè)或多個(gè)周圍點(diǎn)而確定的 最佳擬合線(例如使用最小平方誤差分析形成的線)的斜率、或以任何其他期望的方式來(lái) 計(jì)算。如果計(jì)算出的點(diǎn)的斜率小于閾值，那么該點(diǎn)可被選擇以用于減小了的數(shù)據(jù)集，因?yàn)槟?個(gè)點(diǎn)在摩擦區(qū)域之外。在另一方面，如果斜率大于斜率閾值，那么數(shù)據(jù)點(diǎn)在摩擦區(qū)域之內(nèi)且 可被丟棄。如果需要，斜率閾值可被(例如，被操作者)預(yù)先確定或預(yù)定義或可被限定為穿 過(guò)所有被收集的數(shù)據(jù)的最佳擬合線(例如最小平方誤差線)的斜率的函數(shù)。其次，可計(jì)算連續(xù)的點(diǎn)之間的壓力的變化，且如果壓力變化大于預(yù)先確定的閾值 的例如0. 05%，那么該點(diǎn)被認(rèn)為是在摩擦區(qū)域之內(nèi)。應(yīng)理解這些條件中的一個(gè)或兩者都可 被用于確定點(diǎn)是否處于摩擦區(qū)域內(nèi)。因此，例如，如果點(diǎn)的斜率閾值或壓力閾值中任一個(gè)被 超過(guò)，那么該點(diǎn)可被認(rèn)為處于摩擦區(qū)域內(nèi)并被丟棄。替代地，僅在斜率閾值和壓力閾值兩者 都被超過(guò)時(shí)，點(diǎn)才可被認(rèn)為處于摩擦區(qū)域內(nèi)。此外，如果需要，這些方法中的任一個(gè)或兩者 都可被用于滑動(dòng)桿閥。在如以上所述生成減小的數(shù)據(jù)集之后，剩余的數(shù)據(jù)點(diǎn)通常落進(jìn)形成閥設(shè)備的摩擦 區(qū)域的邊界的一個(gè)或兩個(gè)簇內(nèi)。在減小的數(shù)據(jù)形成之后，對(duì)去除數(shù)據(jù)趨勢(shì)是有益的，即，除 去由例如致動(dòng)器彈簧力(其在致動(dòng)器移動(dòng)范圍內(nèi)變化)引起的任何線性趨勢(shì)。有很多方法 估計(jì)數(shù)據(jù)的最佳擬合線以用于去除數(shù)據(jù)趨勢(shì)。例如，一個(gè)方法是計(jì)算穿過(guò)減小的數(shù)據(jù)集內(nèi) 的所有數(shù)據(jù)的最佳擬合線。在其他情況下，為摩擦區(qū)域的每條邊上的數(shù)據(jù)擬合單獨(dú)的線可 能是優(yōu)選的，即，為每個(gè)簇使用單獨(dú)的線擬合例程。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還將意識(shí)到減小數(shù) 據(jù)集、去除數(shù)據(jù)趨勢(shì)、計(jì)算最佳擬合線的各種替代方法、以及其他統(tǒng)計(jì)技術(shù)可被用于分析數(shù) 據(jù)。在與一個(gè)或多個(gè)段相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)被減小和/或被去除趨勢(shì)之后，參數(shù)估計(jì)單元30可估計(jì)過(guò)程參數(shù)的段特定的值。例如，估計(jì)單元30可通過(guò)使用第6，466，893號(hào)美國(guó)專利中 公開(kāi)的方法，或通過(guò)將任何其他方法應(yīng)用于完整數(shù)據(jù)集或減小的數(shù)據(jù)集，來(lái)獲取滑動(dòng)桿閥 在行程的20% -30%范圍內(nèi)的的摩擦力。估計(jì)單元30隨即可將計(jì)算一個(gè)或段特定的估計(jì) 的結(jié)果發(fā)送到顯示器38或發(fā)送到任何其他輸出設(shè)備。圖5示出了包括條201-208的柱狀 圖200。條201-208中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于圖3中示出的繪圖150的段151-158中的一個(gè)。具體 地，每個(gè)條的高度可表示與行程段中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的摩擦力的值。應(yīng)意識(shí)到柱狀圖200以 清晰、易于理解的方式可視地表示出了段151到158的段特定的摩擦力。通過(guò)快速檢查柱 狀圖200，操作者可立即推測(cè)出閥18在段204中可能是粘滯的或推測(cè)出閥18的填料在區(qū) 域201-203和208中可能已經(jīng)退化。操作者隨即可物理地檢查閥，將每個(gè)潛在有問(wèn)題的段 與預(yù)定義的值相比較，或采取其他適當(dāng)?shù)男袨橐源_認(rèn)或否定所述推測(cè)。 另外，顯示單元38可與柱狀圖200—起顯示繪圖120，以使操作者可視地確認(rèn)他或 她通過(guò)注意特別高或特別低的柱狀圖的條而得出的初步結(jié)果。繼續(xù)以上所討論的例子，操 作者或工程師可希望確認(rèn)柱狀圖的條204實(shí)際上對(duì)應(yīng)于繪圖150的段，與其他段相比，在該 段中形成圖的較水平的分段的數(shù)據(jù)點(diǎn)的簇間隔較遠(yuǎn)。當(dāng)然，繪圖150示出了在去除與摩擦 區(qū)域相關(guān)聯(lián)的更多點(diǎn)之前和去除該集的趨勢(shì)之前的完整數(shù)據(jù)集。但是，如繪圖150的整體 形狀所顯見(jiàn)的，操作者仍可認(rèn)出，出現(xiàn)為在垂直方向上延伸的點(diǎn)的簇趨于指示較高的摩擦 力的值(當(dāng)縱坐標(biāo)軸被選擇表示壓力且橫坐標(biāo)被選擇表示行程時(shí))。在另一個(gè)實(shí)施方式中，估計(jì)單元30存儲(chǔ)與摩擦力、死區(qū)、死區(qū)時(shí)間或軸飽和中的 一些或全部相關(guān)聯(lián)的閾值。優(yōu)選地，估計(jì)單元30存儲(chǔ)低閾值和高閾值以檢測(cè)這些過(guò)程參 數(shù)的過(guò)大的和不足的值。例如，估計(jì)單元30可存儲(chǔ)IlOOlbf (磅力)的高摩擦力閾值以及 3001bf的低摩擦力閾值。在運(yùn)作中，估計(jì)單元30可識(shí)別具有在300-11001bf范圍之外的高 度的柱狀圖的條201-208中的每個(gè)。通過(guò)分析圖5中示出的示例性柱狀圖200，估計(jì)單元 30因此可確定，與條201、202、204和207相對(duì)應(yīng)的區(qū)域具有不可接受的摩擦力的值。響應(yīng) 于檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)這種值，估計(jì)單元30可觸發(fā)警報(bào)、在事件日志中創(chuàng)建條目、向操作者 發(fā)起消息或執(zhí)行類似的操作。在一些實(shí)施方式中，估計(jì)單元30可附加地計(jì)算與行程范圍相關(guān)聯(lián)的總的平均數(shù)， 該行程范圍包括滑動(dòng)桿閥的所有段121-128以及旋轉(zhuǎn)閥的段152-158。在一些應(yīng)用中預(yù)期， 期望識(shí)別可移動(dòng)部分的行程的哪個(gè)分段與總的平均數(shù)相差一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差，如果這個(gè) 分段存在的話。為此，估計(jì)單元30可獲取行程的相關(guān)范圍的平均摩擦力的值，將每個(gè)單個(gè) 段的摩擦力與平均摩擦力的值相比較以計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，并識(shí)別那些明顯不同于平均數(shù)和其 余段的段。這個(gè)方法在例如研究設(shè)備的磨損和破損特性上可能是有用的。在又另一個(gè)實(shí)施方式中，顯示單元38可使最高柱狀圖和最低柱狀圖與柱狀圖200 的其余部分在顏色上有所不同。以這種方式，顯示單元38可將操作者的注意力引向柱狀圖 的相關(guān)(即，有潛在問(wèn)題的)分段。因此，負(fù)責(zé)大量的控制環(huán)10、閥18或具有可移動(dòng)部件的 其他設(shè)備的操作者即使是在相對(duì)少地關(guān)注控制臺(tái)監(jiān)控器時(shí)也可快速地注意到潛在問(wèn)題。當(dāng) 然，估計(jì)單元30、顯示單元38和其他部件還可提供將人注意力吸引到明顯偏離預(yù)定義的標(biāo) 準(zhǔn)或偏離與特定設(shè)備相關(guān)聯(lián)的平均數(shù)的其他可視或可聽(tīng)手段。如之前所表示，以上討論的關(guān)于估計(jì)摩擦力的方法還可用于計(jì)算其他過(guò)程變量例 如軸飽和。圖6示出了對(duì)于在一個(gè)完整周期中通過(guò)摩擦區(qū)域的旋轉(zhuǎn)閥的移動(dòng)的致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器行程的兩個(gè)繪圖。特別地，繪圖230包括對(duì)應(yīng)于特定旋轉(zhuǎn)閥的行程的大約10. 2到10. 7度的數(shù)據(jù)點(diǎn)。同時(shí)，繪圖250示出了同一閥在行程的大約11. 2和11. 7度之間的移 動(dòng)。如圖6中所示出，軸飽和是發(fā)生在致動(dòng)器壓力達(dá)到最大(或最小)值之前的閥元件的 運(yùn)動(dòng)，所述最大(或最小)值導(dǎo)致閥元件的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)圖6的概略檢查，人們會(huì)簡(jiǎn)單 地注意到，繪圖230和250形成不同的幾何形狀。具體地，繪圖250包括在軸飽和在其中發(fā) 生的分段的更陡的斜率。因此，操作者可認(rèn)出，顯得在水平方向更加伸長(zhǎng)的形狀對(duì)應(yīng)于較大 的軸飽和值。當(dāng)然，如圖4中所示出，估計(jì)單元30優(yōu)選地收集或以其他方式獲取關(guān)于多個(gè) 運(yùn)作周期的數(shù)據(jù)。因此，在收集關(guān)于閥的致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器行程數(shù)據(jù)之后，估計(jì)單元30可計(jì)算 在任何特定的事件中發(fā)生的軸飽和并隨后將與行程的特別的段相關(guān)聯(lián)的軸飽和估計(jì)為在 這個(gè)段中發(fā)生的所有軸飽和的平均數(shù)或中值。為了確定在任何特定實(shí)例中的軸飽和，估計(jì) 單元30可監(jiān)控致動(dòng)器壓力相對(duì)致動(dòng)器行程曲線的斜率。軸飽和一般在斜率的大小明顯增 加的地方(或變?yōu)榇笥谀硞€(gè)量時(shí))開(kāi)始，而在斜率的大小明顯減小(或變?yōu)樾∮谀硞€(gè)量時(shí)) 結(jié)束。應(yīng)理解，在開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)之間的致動(dòng)器行程運(yùn)動(dòng)(通常被表示為全部行程的百分?jǐn)?shù)) 是對(duì)于該特定的事件的軸飽和。一旦為行程的一個(gè)或多個(gè)段估計(jì)了軸飽和，顯示單元38、計(jì)算機(jī)工作站42或具有 顯示的其他單元可圖形化地表示結(jié)果，例如(圖7)以柱狀圖270。條272-278中的每個(gè)可 對(duì)應(yīng)于行程的某個(gè)量。在圖7中示出的例子中，條276顯得明顯低于條272、274和278。通 過(guò)檢查柱狀圖270，操作者可立即至少確定旋轉(zhuǎn)閥的軸飽和對(duì)于行程的每個(gè)分段不是相同 的。操作者隨后可手動(dòng)地檢驗(yàn)條272是否意味著處于14和16度之間的行程的分段內(nèi)的低 得不可接受的飽和，或者檢驗(yàn)條272、274和278是否指示過(guò)高的飽和值。以類似的方式，所述方法可用于滑動(dòng)閥、旋轉(zhuǎn)閥或具有移動(dòng)通過(guò)行程的預(yù)定義的 范圍的部件的其他設(shè)備的死區(qū)時(shí)間和死區(qū)估計(jì)。例如，估計(jì)單元30可通過(guò)假設(shè)死區(qū)大多由 摩擦力引起以及將該段的摩擦力估計(jì)除以設(shè)備的開(kāi)環(huán)增益，來(lái)計(jì)算與行程的特定分段相關(guān) 聯(lián)的死區(qū)。設(shè)備的死區(qū)的段特定的估計(jì)可以以柱狀圖的形式被類似地顯示、自動(dòng)地與一個(gè) 或多個(gè)閾值相比較，和/或被統(tǒng)計(jì)地處理以確定平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。此外，估計(jì)單元30可 觸發(fā)針對(duì)一個(gè)或多個(gè)段明顯偏離預(yù)定義的值或偏離計(jì)算的平均數(shù)的警報(bào)。另外，估計(jì)單元30可為閥18或在控制環(huán)10中運(yùn)作的設(shè)備的其他可移動(dòng)部件生成 段特定的死區(qū)時(shí)間估計(jì)。為此，估計(jì)單元30可執(zhí)行輸入信號(hào)(例如由控制器12產(chǎn)生的并 由圖1的電流傳感器32測(cè)量的輸入信號(hào))以及致動(dòng)器行程或位置信號(hào)(例如由圖1的位 置傳感器37測(cè)量的)的互相關(guān)分析。估計(jì)單元30可執(zhí)行針對(duì)行程的給定段行程的這種類 型或其他類型的統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析以確定輸出和輸入信號(hào)之間的時(shí)移。除針對(duì)特定測(cè)量集計(jì)算控制環(huán)10的段特定的過(guò)程參數(shù)外，估計(jì)單元30還可生成 這些參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的趨勢(shì)數(shù)據(jù)。更具體地，估計(jì)單元30可存儲(chǔ)關(guān)于在相當(dāng)長(zhǎng)的 時(shí)間段內(nèi)(數(shù)天、數(shù)月、數(shù)年等)摩擦力、軸飽和、死區(qū)時(shí)間和死區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)的測(cè)量。 在所預(yù)期的一些實(shí)施方式中，估計(jì)單元30包括永久存儲(chǔ)器例如存儲(chǔ)單元44或與之相配合。 一旦獲取段特定的測(cè)量，則估計(jì)單元30可將該測(cè)量連同時(shí)間戳一起存儲(chǔ)在永久存儲(chǔ)器中。 替代地，估計(jì)單元30可周期性地生成和存儲(chǔ)所計(jì)算的段特定的過(guò)程參數(shù)中的一些或全部 的“快照”。優(yōu)選地，估計(jì)單元30為行程的每個(gè)段存儲(chǔ)摩擦力和其他參數(shù)以實(shí)現(xiàn)多個(gè)段隨時(shí)間的趨勢(shì)。然后估計(jì)單元30可響應(yīng)于通過(guò)例如輸入單元40接收來(lái)自操作者的請(qǐng)求而繪出一 個(gè)或多個(gè)段的趨勢(shì)數(shù)據(jù)。替代地，估計(jì)單元30可在計(jì)時(shí)器終止時(shí)以及根據(jù)一些預(yù)定的時(shí)間 表繪出趨勢(shì)數(shù)據(jù)。應(yīng)意識(shí)到特別的段的平均數(shù)據(jù)可產(chǎn)生關(guān)于閥致動(dòng)器或一些其他可移動(dòng)部 分的這樣的非明顯的信息，例如在預(yù)定義的時(shí)段內(nèi)的平均退化速率、在一時(shí)間段內(nèi)的非預(yù) 料到的低或高的改變等。附加地，若干段的趨勢(shì)數(shù)據(jù)可用于識(shí)別以比其余的段更快的速率 退化或比預(yù)定義的目標(biāo)速率更快的速率退化的一個(gè)或多個(gè)段。參考圖8，繪圖300示出了針 對(duì)致動(dòng)器行程的兩段的摩擦力的測(cè)量在六個(gè)月時(shí)段內(nèi)的趨勢(shì)。在這個(gè)例子中，針對(duì)某個(gè)滑 動(dòng)桿閥，符號(hào)302標(biāo)記了對(duì)應(yīng)于行程的30%和40%之間的段的平均測(cè)量，且符號(hào)304表示 行程的20%到30%的平均測(cè)量。應(yīng)意識(shí)到示例性繪圖300示出了行程的30% -40%的段中的摩擦力的較快減小。 如圖8中示出，這個(gè)段的摩擦力的初始測(cè)量看起來(lái)明顯高于行程的20% -30%的段的摩 擦力。然而，這個(gè)段的摩擦力從一月的大約19001bf跌至七月的大約5001bf，而與行程的 20% -30%的段相關(guān)聯(lián)的摩擦力的下降是從大約15001bf跌至大約7001bf。通過(guò)觀察由繪 圖300示出的趨勢(shì)，操作者或工程師例如可推斷出，可移動(dòng)部件(或與可移動(dòng)部件相互作用 的靜態(tài)部件)的磨損在行程的30%-40%的段更加明顯。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還將意識(shí)到， 工程師 可使用該數(shù)據(jù)以改進(jìn)設(shè)備或用于該設(shè)備中的可移動(dòng)部件的未來(lái)設(shè)計(jì)。在另一方面，行程的單個(gè)段的被收集和繪出的趨勢(shì)數(shù)據(jù)還可產(chǎn)生重要的信息，例 如設(shè)備的參數(shù)隨著時(shí)間改變的速率的大約測(cè)量。繼續(xù)圖8中示出的摩擦力測(cè)量的例子，估 計(jì)單元30可計(jì)算用圖8中的符號(hào)302標(biāo)記的所有測(cè)量的最佳擬合線(未示出)。最佳擬合 線的斜率將產(chǎn)生對(duì)與行程的30% -40%的段相關(guān)聯(lián)的摩擦力減小的速率的估計(jì)。當(dāng)然，估 計(jì)單元30還可對(duì)與單個(gè)段相關(guān)聯(lián)的趨勢(shì)數(shù)據(jù)使用其他統(tǒng)計(jì)方法以確定相應(yīng)趨勢(shì)的變化速 率和其他特征。圖9示出了可在估計(jì)單元30上執(zhí)行以估計(jì)閥致動(dòng)器的若干行程段中的每一個(gè)的 摩擦力的軟件例程330的方塊圖。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還將意識(shí)到，軟件例程330還可在 工作站42上、在通信地耦合到控制10上的計(jì)算機(jī)上、或在能夠通過(guò)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)、有線或無(wú)線 調(diào)制解調(diào)器、或通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何其他通信或存儲(chǔ)手段接收過(guò)程測(cè)量數(shù)據(jù)的獨(dú)立的計(jì) 算機(jī)或其他智能設(shè)備上運(yùn)行。如以上所指示的，軟件例程330還可以是負(fù)責(zé)控制環(huán)10或閥 18的其他控制和維護(hù)功能的軟件包的部分。例如，可從Emerson Process Management得到 的AMS ValveLink軟件包可包括作為部件的軟件例程330。還應(yīng)意識(shí)到軟件例程330可 處理實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)地來(lái)自控制環(huán)10的數(shù)據(jù)，或替代地，可對(duì)從傳感器32-37接收的并存儲(chǔ)在 例如存儲(chǔ)單元44中的數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理。另外，軟件例程330可在運(yùn)作期間與外部存儲(chǔ)設(shè) 備相互作用以獲取測(cè)量數(shù)據(jù)。一般地，軟件例程330可從陣列中或連接表中獲取致動(dòng)器壓力和位置數(shù)據(jù)。在預(yù) 期的一個(gè)實(shí)施方式中，估計(jì)單元30或存儲(chǔ)單元44可將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到由相對(duì)或絕對(duì)時(shí)間計(jì) 數(shù)器索引的二維陣列中。例如，該陣列可存儲(chǔ)多個(gè)元組，每個(gè)元組包括在相同的時(shí)間點(diǎn)收集 的致動(dòng)器壓力和致動(dòng)器位置的測(cè)量。如圖9中所示出的，軟件例程330可逐步通過(guò)陣列，并 用存儲(chǔ)在當(dāng)前陣列元素中的信息更新對(duì)應(yīng)的段特定的摩擦力估計(jì)。具體地，軟件例程330 可在塊332初始化陣列計(jì)數(shù)器k。接下來(lái)，軟件例程可以以與在存儲(chǔ)壓力和位置數(shù)據(jù)的陣列中的元素的數(shù)量相同的次數(shù)來(lái)迭代塊334-348中的一些或全部在塊334中，例程330可檢驗(yàn)計(jì)數(shù)器k的當(dāng)前值是否超過(guò)陣列的大小。接下來(lái)，例 程330可在塊或步驟336中從單個(gè)或多個(gè)陣列中讀取壓力/位置元組。在圖9示出的示例 性例程中，致動(dòng)器位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在陣列行程(travel)中且致動(dòng)器壓力數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在類似 索引的陣列差壓(differentialpressure)中。然而，壓力和致動(dòng)器數(shù)據(jù)還能存儲(chǔ)在單個(gè) 二維陣列中。優(yōu)選地但不必要地，在步驟336中獲取的每個(gè)元組對(duì)應(yīng)于相對(duì)于在步驟336 中獲取的前一個(gè)元組的恒定間隔之后測(cè)量的致動(dòng)器位置和致動(dòng)器壓力。也就是說(shuō)，估計(jì)單 元30優(yōu)選地以恒定的速率對(duì)位置和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。在塊338，例程330將段計(jì)數(shù)器s初始化為0。然后，程序300逐步通過(guò)這些段，以 確定由k的當(dāng)前值索引的陣列元素屬于哪個(gè)段(塊340-344)。在程序330的一個(gè)可能的實(shí) 施方式中，每個(gè)段包括相同數(shù)量的壓力/位置元組。替代地，例程330可從永久存儲(chǔ)器或易 失性存儲(chǔ)器獲取作為部分的配置數(shù)據(jù)的段的定義，包括段的數(shù)量和/或每個(gè)段的邊界。作 為又一個(gè)可替代方案，例程330可接收作為輸入?yún)?shù)的段的定義。用戶可通過(guò)輸入設(shè)備40 或工作站42輸入這些參數(shù)。一旦例程330將壓力/位置元組與所述段之一相匹配，例程330可用包括在該元 組中的數(shù)據(jù)更新平均的段特定的摩擦力的值(塊346)。程序330可適用于例如以上參考 圖2-5的討論的方法。然后，例程330可在塊348遞增k的值并返回塊334以進(jìn)行下一次 迭代。當(dāng)計(jì)數(shù)器k超過(guò)陣列的大小或當(dāng)段的數(shù)量超過(guò)預(yù)定義的、預(yù)先確定或以其他方式指 定的限度，退出例程330 (塊350和352)。還可意識(shí)到，估計(jì)單元30可通過(guò)執(zhí)行與例程330類似的邏輯來(lái)計(jì)算死區(qū)、死區(qū)時(shí) 間和軸飽和的段特定的值。為此，估計(jì)單元30可包括附加的例程或可包括作為例程330的 部分的用于估計(jì)死區(qū)、死區(qū)時(shí)間和軸飽和的邏輯。雖然本發(fā)明是參照旨在僅為示例性的并不限制本發(fā)明的具體例子而描述的，對(duì)本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，可在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)所公開(kāi) 的實(shí)施方式作出改變、增加和/或刪減。
權(quán)利要求
一種確定與過(guò)程控制環(huán)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的段特定的估計(jì)的方法，所述方法包括當(dāng)所述過(guò)程控制環(huán)在線地連接在過(guò)程控制環(huán)境中時(shí)，測(cè)量所述過(guò)程控制環(huán)中的信號(hào)，包括測(cè)量指示輸入?yún)?shù)的輸入信號(hào)；以及測(cè)量指示輸出參數(shù)的輸出信號(hào)；將測(cè)得的信號(hào)存儲(chǔ)為一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)具有由所述輸入信號(hào)導(dǎo)出的第一分量和由所述輸出信號(hào)導(dǎo)出的第二分量；將所存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)數(shù)據(jù)段；對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)段中的至少一些執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析；以及基于所執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)分析生成一組段特定的估計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述所存儲(chǔ)的信號(hào)劃分成多個(gè)數(shù)據(jù)段包括界定 大小相等的不相重疊的段。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括將所述段特定的摩擦力估計(jì)中的每一個(gè)與閾值相比較；響應(yīng)于檢測(cè)到特別的段特定的摩擦力估計(jì)超過(guò)所述閾值而生成問(wèn)題指示。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括 計(jì)算所述一組段特定的估計(jì)的平均數(shù)；將所述一組段特定的估計(jì)中的每一個(gè)與所述一組段特定的估計(jì)的所述平均數(shù)相比較;以及響應(yīng)于檢測(cè)到所述一組段特定的估計(jì)中的至少一個(gè)與所述一組段特定的估計(jì)的所述 平均數(shù)的差超過(guò)某個(gè)量而生成問(wèn)題指示。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述與過(guò)程控制環(huán)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)是與致動(dòng)器的行程 范圍的一部分相關(guān)聯(lián)的摩擦力、死區(qū)時(shí)間、死區(qū)或軸飽和中的一個(gè)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括重復(fù)以下行為測(cè)量所述過(guò)程控制環(huán)中的信號(hào)，存 儲(chǔ)所述信號(hào)數(shù)據(jù)，劃分所存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)，以及在較晚的時(shí)間點(diǎn)上執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析以生成第 二組段特定的估計(jì)；以及通過(guò)將所述一組段特定的估計(jì)與所述第二組段特定的估計(jì)相比較來(lái)生成趨勢(shì)數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中將第一子集與第二子集相比較以生成趨勢(shì)數(shù)據(jù)包 括生成段特定的趨勢(shì)數(shù)據(jù)。
8.一種確定與過(guò)程控制環(huán)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的段特定的估計(jì)的方法，所述方法包括 接收相應(yīng)于來(lái)自過(guò)程控制環(huán)的信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)所述信號(hào)數(shù)據(jù)；將所存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)段；對(duì)從所述多個(gè)數(shù)據(jù)段中選出的所述多個(gè)數(shù)據(jù)段的第一數(shù)據(jù)段執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析；以及 基于所執(zhí)行的所述多個(gè)數(shù)據(jù)段的所述第一數(shù)據(jù)段的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)生成第一段特定的參 數(shù)估計(jì)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述所存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)段包括 將所述所存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)劃分為實(shí)質(zhì)上大小相等的多個(gè)不相重疊的段。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)段的第二數(shù)據(jù)段執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析以生成第二段特定的參數(shù)估計(jì)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括通過(guò)顯示單元向用戶提供所述第一段特定的 參數(shù)估計(jì)和所述第二段特定的參數(shù)估計(jì)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中通過(guò)顯示單元向用戶提供所述第一段特定的參數(shù) 估計(jì)和所述第二段特定的參數(shù)估計(jì)包括顯示柱狀圖，其中所述柱狀圖中的每個(gè)條與所述 段特定的參數(shù)中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中接收相應(yīng)于來(lái)自過(guò)程控制環(huán)的信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)包 括當(dāng)所述過(guò)程控制環(huán)在線地連接在過(guò)程控制環(huán)境中時(shí)測(cè)量所述過(guò)程控制環(huán)中的所述信 號(hào)。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中接收相應(yīng)于來(lái)自過(guò)程控制環(huán)的信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)包 括接收設(shè)備的致動(dòng)器壓力信號(hào)和致動(dòng)器位置信號(hào)的測(cè)量，所述設(shè)備具有響應(yīng)于致動(dòng)器壓 力而移動(dòng)并具有行程范圍的致動(dòng)器；以及其中存儲(chǔ)所述信號(hào)數(shù)據(jù)包括存儲(chǔ)一系列元組，每個(gè)元組包括由所述致動(dòng)器壓力信號(hào) 導(dǎo)出的致動(dòng)器壓力值以及由所述致動(dòng)器位置信號(hào)導(dǎo)出的致動(dòng)器位置值。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一段特定的估計(jì)是與所述致動(dòng)器的所述行 程范圍的一部分相關(guān)聯(lián)的摩擦力、死區(qū)時(shí)間、死區(qū)或軸飽和中的一個(gè)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括將所述第一段特定的估計(jì)與閾值相比較以有條 件地生成問(wèn)題指示，其中如果所述第一段特定的估計(jì)實(shí)質(zhì)上高于或?qū)嵸|(zhì)上低于所述閾值， 則生成所述問(wèn)題指示。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其中接收相應(yīng)于來(lái)自過(guò)程控制環(huán)的信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)包 括接收相應(yīng)于在第一時(shí)間點(diǎn)和第二時(shí)間點(diǎn)生成的信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)；以及其中對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)段的第一數(shù)據(jù)段執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析包括生成與在所述第一時(shí)間點(diǎn)的所述第一段特定的參數(shù)估計(jì)相對(duì)應(yīng)的第一值；生成與在所述第二時(shí)間點(diǎn)的所述第一段特定的參數(shù)估計(jì)相對(duì)應(yīng)的第二值；以及將所述第一值和所述第二值相比較以確定所述段特定的參數(shù)中的第一趨勢(shì)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一時(shí)間點(diǎn)和所述第二時(shí)間點(diǎn)是根據(jù)與所述 過(guò)程控制環(huán)相關(guān)聯(lián)的維護(hù)周期來(lái)選擇的。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述維護(hù)周期是30天或更少。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)段中的第二數(shù)據(jù)段執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析以生成第二段特定的參數(shù)估計(jì)；生成與在所述第一時(shí)間點(diǎn)的所述第二段特定的參數(shù)估計(jì)相對(duì)應(yīng)的第三值；生成與在所述第二時(shí)間點(diǎn)的所述第二段特定的參數(shù)估計(jì)相對(duì)應(yīng)的第四值；將所述第一值和所述第二值相比較以確定所述第二特定參數(shù)中的第二趨勢(shì)。
21. 一種存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于基于存儲(chǔ)在與 處理器相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)來(lái)控制所述處理器，所述程序執(zhí)行以下步驟從存儲(chǔ)器中讀取指示與在過(guò)程控制環(huán)境中運(yùn)作的過(guò)程控制環(huán)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)的數(shù)據(jù)集；將所述數(shù)據(jù)集劃分為多個(gè)分段，其中所述多個(gè)分段中的每一個(gè)相應(yīng)于在所述過(guò)程控制 環(huán)中運(yùn)作的設(shè)備的運(yùn)作范圍的段；以及對(duì)與所述多個(gè)分段中的第一分段相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析以產(chǎn)生與所述過(guò)程控制 環(huán)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的第一段特定的估計(jì)。
22.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)程序，還包括對(duì)所述多個(gè)分段中的第二分段執(zhí)行統(tǒng)計(jì) 分析以生成所述參數(shù)的第二段特定的估計(jì)的步驟。
23.如權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序，還包括將所述參數(shù)的所述第一段特定的估計(jì)和 所述參數(shù)的所述第二段特定的估計(jì)與閾值相比較的步驟。
24.如權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)程序，還包括將所述參數(shù)的所述第一段特定的估計(jì)和 所述參數(shù)的所述第二段特定的估計(jì)同與完整的數(shù)據(jù)集相關(guān)聯(lián)的所述參數(shù)的平均值作比較 的步驟。
25.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)程序，其中對(duì)所述多個(gè)分段中的第一分段執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分 析的步驟包括生成與在第一時(shí)間點(diǎn)的所述段特定的參數(shù)估計(jì)相對(duì)應(yīng)的第一值；生成與在第二時(shí)間點(diǎn)的所述第一段特定的參數(shù)估計(jì)相對(duì)應(yīng)的第二值；以及比較所述第一值與所述第二值以確定所述段特定的參數(shù)中的趨勢(shì)。
26.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)程序，其中所述過(guò)程控制環(huán)包括閥，所述閥具有可移 動(dòng)的致動(dòng)器，且其中所述參數(shù)是摩擦力、死區(qū)時(shí)間、死區(qū)或軸飽和中的一個(gè)。
全文摘要
一種確定與過(guò)程控制環(huán)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的段特定的估計(jì)的方法，該過(guò)程控制環(huán)用于控制一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制設(shè)備例如閥的運(yùn)作，所述方法包括接收相應(yīng)于來(lái)自過(guò)程控制環(huán)的信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)信號(hào)數(shù)據(jù)、將所存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)段、以及對(duì)從多個(gè)數(shù)據(jù)段中選出的多個(gè)數(shù)據(jù)段中的第一數(shù)據(jù)段執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析以生成第一段特定的參數(shù)估計(jì)。
文檔編號(hào)G05B23/02GK101960402SQ200980106772
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者A·L·拉特維森 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制國(guó)際公司