的溫度來計(jì)算矩陣F (T)和G (T)的系數(shù)，并且 在將校準(zhǔn)容積調(diào)節(jié)到理論溫度Tscill期間為了模型化狀態(tài)動態(tài)而使用具有時間恒定的系數(shù) 的矩陣F(T scill)和G(Tscill)。由此充分考慮由導(dǎo)熱能力和熱容量的溫度依賴性引起的狀態(tài)動 態(tài)的非線性性，而不提高模型的復(fù)雜性，這是因?yàn)樗鶎俚挠?jì)算細(xì)則還是具有時間恒定的系 數(shù)的線性的微分方程。
[0022] 此外，將所述模型表達(dá)為用于狀態(tài)= 的線性微分方程還具有的優(yōu)點(diǎn) 是，該公式與離散的卡爾曼濾波器的預(yù)測方程一致，該卡爾曼濾波器優(yōu)選用于估計(jì)狀態(tài) 寵 ?ι = 在此，卡爾曼濾波器的計(jì)算結(jié)果稱為估計(jì)，因?yàn)樗粌H包含狀態(tài)的實(shí)際值， 而且包含其所屬的估計(jì)不可靠性。在溫度傳感器用于溫度校準(zhǔn)的情況下，所計(jì)算出的估 計(jì)不可靠性通常位于僅幾毫開爾文（mK)的范圍內(nèi)，因此在本發(fā)明的應(yīng)用范圍中卡爾曼濾 波器的估計(jì)結(jié)果具有足夠的用于調(diào)節(jié)校準(zhǔn)容積溫度的精度。通過使用卡爾曼濾波器測量 在另一容易接觸的位置上的溫度來間接地確定在一例如難以接觸到的爐內(nèi)位置上的溫度 是一種已知的方法，并且已經(jīng)由Mouzinho等描述（L. F. Mouzinho, J. V. FonsecaNeto, B. A.Luciano 和 R.C.S.Freire，"INDIRECT MEASUREMENT OF THE TEMPERATURE VIA KALMAN FILTER"，XVIII IMEKO World Congress，Metrology for a Sustainable Development,17. -22. September 2006, Rio de Janeiro, Brazil)〇
[0023] 已經(jīng)證實(shí)，為了達(dá)到高的調(diào)節(jié)品質(zhì)，狀態(tài)矢量必須包含多個在校準(zhǔn)器的導(dǎo)熱部件 中的高達(dá)20個不同位置上的溫度，該校準(zhǔn)器例如由便攜式的干式塊體校準(zhǔn)器的金屬塊形 成。但是在多個位置上測量溫度在技術(shù)上可能是相應(yīng)成本昂貴的。出于這個原因，優(yōu)選只 在導(dǎo)熱部件中的一個或兩個部位上利用一個或兩個集成的內(nèi)部基準(zhǔn)傳感器來測量溫度，并 由此利用卡爾曼濾波器計(jì)算其余包含在狀態(tài)矢量中的溫度。附加地可以通過使用位于校準(zhǔn) 容積中的溫度傳感器的溫度測量值來改進(jìn)對溫度狀態(tài)的估計(jì)。為此除了內(nèi)部基準(zhǔn)傳感器的 測量值以外，優(yōu)選也將一個或多個外部基準(zhǔn)傳感器的測量值輸入卡爾曼濾波器。
[0024] 此外已經(jīng)證實(shí)，使用由Mouzinho等描述的卡爾曼濾波器來估計(jì)在導(dǎo)熱部件中和 校準(zhǔn)容積中的各位置上的溫度會導(dǎo)致可能位于幾十mK數(shù)量級的誤差。這種偏差盡管對于 工業(yè)領(lǐng)域中的通常的間接的溫度測量可以忽略，但是在調(diào)節(jié)用于高精度的溫度傳感器的校 準(zhǔn)裝置時是不可接受的。一旦多于一個溫度傳感器的測量值被輸入卡爾曼濾波器并且基于 下述事實(shí)，即：兩個傳感器由于測量不可靠性在其標(biāo)定過程中在所顯示的測量值中具有小 的但是最終的且尤其是不同的系統(tǒng)偏差，就會產(chǎn)生所述偏差。為了調(diào)節(jié)溫度校準(zhǔn)器，所述偏 差本身在使用高精度的可反饋的基準(zhǔn)傳感器時不能忽略。
[0025] 按照本發(fā)明的一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，在利用卡爾曼濾波器估計(jì)狀態(tài)時由下述方式考慮 這些偏差，即：在校準(zhǔn)器中選擇一溫度傳感器并且將其余傳感器的溫度顯示相對于這個基 準(zhǔn)傳感器的系統(tǒng)偏差作為待估計(jì)的時間恒定的溫差添加到狀態(tài)矢量。其結(jié)果是，通過卡爾 曼濾波器估計(jì)出的在校準(zhǔn)容積中和導(dǎo)熱部件中的溫度值盡管總還具有基于國際溫標(biāo)的系 統(tǒng)誤差，但是這個偏差對于所有溫度值或者說在所有位置上都是相同的。這個特性對于溫 度調(diào)節(jié)具有核心意義，這是因?yàn)闇囟戎抵械牟煌到y(tǒng)誤差將導(dǎo)致系統(tǒng)錯誤的熱流量預(yù)測并 由此也導(dǎo)致系統(tǒng)錯誤的溫度估計(jì)。
[0026] 作為基準(zhǔn)傳感器優(yōu)選選擇這樣的傳感器，該傳感器的測量值具有與國際溫標(biāo)最小 的系統(tǒng)測量偏差，從而所有由卡爾曼濾波器計(jì)算出的溫度值都具有這個系統(tǒng)誤差。
[0027] 在用于快速校準(zhǔn)溫度傳感器的一實(shí)施例中，試件的溫度測量值也輸入卡爾曼濾波 器，并且這些測量值與基準(zhǔn)傳感器的各個系統(tǒng)偏差作為待估計(jì)的溫度偏差添加到狀態(tài)矢 量。試件測量值與標(biāo)準(zhǔn)樣件的測量值的系統(tǒng)偏差正好是要通過校準(zhǔn)過程確定的溫度偏差。 這個令人感興趣的溫度偏差一般費(fèi)事地通過在達(dá)到穩(wěn)定的溫度水平以后在理論溫度環(huán)境 中對試件與標(biāo)準(zhǔn)樣件在通常30分鐘的時間段上的溫度測量曲線進(jìn)行比較而獲得。按照權(quán) 利要求7的本發(fā)明擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，由卡爾曼濾波器計(jì)算出的溫度偏差作為狀態(tài)矢量元隨時在校 準(zhǔn)過程期間供使用，并且可以直接讀出或顯示。試件與標(biāo)準(zhǔn)樣件之間的溫度偏差的顯示值 一般在達(dá)到理論溫度以后幾分鐘便已足夠穩(wěn)定，因此相當(dāng)于試件相對于標(biāo)準(zhǔn)樣件的溫度顯 示偏差，如果在較長的時間段上比較溫度測量曲線則得到該溫度顯示偏差。
[0028] 由利用卡爾曼濾波器估計(jì)出的校準(zhǔn)器狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)的特性曲線，可以通過狀態(tài) 動態(tài)的模型計(jì)算出，在未來必須如何調(diào)整/設(shè)定可調(diào)參量或者說調(diào)節(jié)量，以使被控量的未 來特性盡可能接近所致力的被控量特性?？烧{(diào)參量或者說調(diào)節(jié)量的這個最佳設(shè)定然后導(dǎo)致 被控量的最佳特性。
[0029] 如果例如致力于，使校準(zhǔn)容積在下一個100秒中加熱到正好50°C的理論溫度，則 可以利用所述線性微分方程形式的時間連續(xù)的模型計(jì)算出：如果加熱功率在這個時刻為〇 的話，出現(xiàn)多大溫度T0,而如果加熱功率在這個時刻為IkW的話，出現(xiàn)多大溫度T1000。因此 在所觀察的100秒中的最優(yōu)加熱功率基于微分方程的線性為（50°c -T0V(T1000-T0)*lkW。 這個方法的缺陷是，只要可以調(diào)整相應(yīng)的功率，那么盡管正好在100秒以后達(dá)到所期望的 50°C，但是不僅之前而且之后可能產(chǎn)生明顯的與理論溫度的偏差，例如以過調(diào)的形式。
[0030] 因此優(yōu)選地，代替唯一的時刻，以在長度τ的時間段上被控量與理論值的最小均 方偏差來表明所致力的特性。為了快速且以足夠的優(yōu)化結(jié)果解決所產(chǎn)生的二次方優(yōu)化問 題，優(yōu)選使用線性微分方程形式的時間離散的狀態(tài)動態(tài)模型來計(jì)算所產(chǎn)生的被控量，并且 使可調(diào)參量或者說調(diào)節(jié)量的各個可調(diào)整的值的量減小到大于1的小的最終的數(shù)目。由此在 優(yōu)化時要觀察的可調(diào)參量或者說調(diào)節(jié)量的時間序列的量和由此分別得到的且利用模型要 計(jì)算的均方調(diào)節(jié)偏差的量也最終減小到小的數(shù)目。
[0031] 已經(jīng)證實(shí)，為了避免在校準(zhǔn)容積的溫度特性中的過調(diào)，在其上觀察被控量變化的 時間水平軸τ優(yōu)選長于10秒。
[0032] 在時間水平軸僅15秒并且僅一個可調(diào)參量（該可調(diào)參量只能取值0或1并且其 調(diào)整僅能變化總共〇. 5秒）的情況下，在這個時間水平軸內(nèi)可得到2~30個且由此多于10 億個可能的可調(diào)參量時間序列。因此優(yōu)選進(jìn)一步減小被控量與理論值的要計(jì)算的平均偏差 的數(shù)目，其方式為：在優(yōu)化時不是觀察可調(diào)參量的所有可能的時間變化，而是僅觀察合適地 選出的子量。由此得到的可調(diào)參量的偽最優(yōu)設(shè)定是可調(diào)參量的這樣的時間序列，其產(chǎn)生的 均方調(diào)節(jié)偏差不大于任何由被觀察的子量的其它設(shè)定得到的均方調(diào)節(jié)偏差。
[0033] 作為子量，優(yōu)選選擇所述設(shè)定的下述量，其很小地偏離已經(jīng)在之前的優(yōu)化步驟中 計(jì)算出的最優(yōu)或偽最優(yōu)的時間序列。
[0034] 基于模型的對校準(zhǔn)容積溫度的調(diào)節(jié)優(yōu)選包括下面四個步驟，這四個步驟以給定的 順序周期性重復(fù)地執(zhí)行，其中，所屬的周期時間優(yōu)選小于一秒。在第一步驟中測量實(shí)際熱力 學(xué)狀態(tài)參量的子量。在第二步驟中以在第一步驟中測得的值、對狀態(tài)參量總體的之前的估 計(jì)、可調(diào)參量或者說調(diào)節(jié)量的之前的值為基礎(chǔ)，優(yōu)選利用離散卡爾曼濾波器估計(jì)實(shí)際狀態(tài) 參量總體。在第三步驟中優(yōu)選利用時間離散的狀態(tài)動態(tài)熱力學(xué)模型來計(jì)算可調(diào)參量或者說 調(diào)節(jié)量的最優(yōu)或偽最優(yōu)的值，對于這些值，被控量的未來特性盡可能或者足夠地接近所致 力的被控量特性。在第四步驟中對于實(shí)際的時刻設(shè)定可調(diào)參量或者說調(diào)節(jié)