] Xn= F · X n !+G · un !+wn
[0086] 其中，具有時(shí)間恒定的系數(shù)的矩陣F和G通過對具有已確定的時(shí)間恒定矩陣A和B 的線性微分方程系統(tǒng)在Θ = IOOms的時(shí)間段上以u(t) = 0(熱源接通）或u(t) = 1 (熱 源斷開）進(jìn)行積分而給出。隨機(jī)變量Wn是系統(tǒng)噪聲并且被假定為具有平均值零和協(xié)方差 矩陣q的正態(tài)分布。兩個(gè)基準(zhǔn)器的溫度顯示? Ιηαη)和ΘΕχαη)由測量公式
[0090] 隨機(jī)變量Vn是測量噪聲，并且被假定為具有平均值零和協(xié)方差矩陣R的正態(tài)分 布。
[0087]
[0088]
[0089]
[0091] 在這個(gè)實(shí)施例中所使用的離散卡爾曼濾波器的核心部分和重要優(yōu)點(diǎn)是，除了對狀 態(tài)先X的估計(jì)以外還總是計(jì)算形式為估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣^的估計(jì)不可靠性。在對于時(shí)刻
tn的預(yù)測步驟中，不僅對狀態(tài)的估計(jì)而且所屬的協(xié)方差矩陣首先僅在使用時(shí)刻t n i的估計(jì) 結(jié)果的條件下按照卡爾曼濾波器的以具有時(shí)間恒定系數(shù)的線性微分方程出現(xiàn)的第一模型 公式
[0092]
[0093]
[0094]
[0095] 來確定。在卡爾曼濾波器的下面的子步驟中，該預(yù)測在考慮在時(shí)刻1測得的溫度 (?ln，?E X) ' = 2"的條件下按照修正公式
[0096]
[0097]
[0098]
[0099] 來修正。在此所謂的卡爾曼增益通過
[0100]
[0101] 給出。
[0102] 當(dāng)在前面的方法步驟中對實(shí)際的熱力學(xué)狀態(tài)Xn進(jìn)行估計(jì)之后，可以在再 一次使用卡爾曼濾波器的以具有時(shí)間恒定系數(shù)的線性微分方程出現(xiàn)的第一模型 公式的條件下，在時(shí)間水平軸τ = 30s上對于可調(diào)參量u(t)的未來值（0/1)的 每個(gè)位序列（un，un+1，…，u n+N)估計(jì)：外部基準(zhǔn)器7的溫度顯示的哪個(gè)時(shí)間序列
丨熱源的對應(yīng)加熱功率剖面引起。為了 實(shí)現(xiàn)快速且同時(shí)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，現(xiàn)在調(diào)整位序列，由該位序列導(dǎo)致如下的時(shí)間序列，即：在該 時(shí)間序列中在時(shí)間水平軸τ內(nèi)在外部基準(zhǔn)器的溫度與理論溫度之間的均方偏差盡可能的 小。
[0103] 為了在所選擇的IOOms的時(shí)間增量Θ內(nèi)得到偽最優(yōu)位序列形式的足夠的二次方 優(yōu)化結(jié)果，將在前面的調(diào)節(jié)周期中作為偽最優(yōu)（結(jié)果）計(jì)算出的位序列作為優(yōu)化的啟動序 列來使用，并且通過隨機(jī)的顛倒這個(gè)啟動序列的各個(gè)位而生成另外的位序列，由此產(chǎn)生所 有可能的可調(diào)參量設(shè)定的合適的子量，然后針對該子量執(zhí)行狀態(tài)動態(tài)的預(yù)測和二次方優(yōu) 化。
[0104] 通過這種方式，為在本實(shí)施例中考察的金屬塊校準(zhǔn)器導(dǎo)出的、形式為具有時(shí)間恒 定的系數(shù)的線性微分方程的、時(shí)間離散的熱力學(xué)模型，不僅在用于估計(jì)熱力學(xué)狀態(tài)的方法 步驟中使用，而且在用于確定可調(diào)參量的（偽）最優(yōu)設(shè)定的方法步驟中使用?；谀Ｐ偷?調(diào)節(jié)方法的這個(gè)示例性的設(shè)計(jì)方案對于將在本實(shí)施例中被模型化的金屬塊校準(zhǔn)器的校準(zhǔn) 容積3調(diào)節(jié)到600°C的理論溫度得到如圖4所示的非常穩(wěn)定的調(diào)節(jié)特性，其具有外部基準(zhǔn)傳 感器所顯示的溫度值77的兩倍的標(biāo)準(zhǔn)方差2 σ彡3mK。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于將用于比較式地校準(zhǔn)溫度傳感器的校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)容積的溫度調(diào)節(jié)到理 論溫度的方法，其中，所述校準(zhǔn)裝置具有熱源和/或冷卻源，所述熱源和/或冷卻源通過一 個(gè)導(dǎo)熱部件或多個(gè)導(dǎo)熱部件與校準(zhǔn)容積熱接觸，其特征在于，在至少一個(gè)方法步驟中，在使 用卡爾曼濾波器的條件下估計(jì)真實(shí)的熱力學(xué)狀態(tài)，其中，將至少一個(gè)位于所述校準(zhǔn)裝置中 的溫度傳感器的測量值輸入卡爾曼濾波器，在至少一個(gè)另外的方法步驟中，在使用狀態(tài)動 態(tài)的熱力學(xué)模型的條件下計(jì)算未來的熱力學(xué)狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，狀態(tài)動態(tài)模型是時(shí)間離散模型，并且用于 計(jì)算熱力學(xué)狀態(tài)的細(xì)則是具有時(shí)間恒定的系數(shù)的線性微分方程，該時(shí)間恒定系數(shù)依賴于理 論溫度。3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱力學(xué)狀態(tài)包括 -校準(zhǔn)容積內(nèi)部的溫度和/或熱流量和/或溫度的時(shí)間變化； 和/或 -導(dǎo)熱部件內(nèi)部的溫度和/或熱流量和/或溫度的時(shí)間變化； 和/或 -在所述校準(zhǔn)裝置周圍環(huán)境中的溫度和/或熱流量和/或溫度的時(shí)間變化。4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱力學(xué)狀態(tài)包括在第一 溫度傳感器的溫度測量值的系統(tǒng)偏差與第二溫度傳感器的溫度測量值的系統(tǒng)偏差之間的 至少一個(gè)差。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，計(jì)算在待校準(zhǔn)的溫度傳感器的溫度測量 值的系統(tǒng)偏差與標(biāo)準(zhǔn)樣件的溫度測量值的系統(tǒng)偏差之間的至少一個(gè)差。6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在至少一個(gè)方法步驟中，由對 真實(shí)熱力學(xué)狀態(tài)的所述估計(jì)并在使用時(shí)間離散的狀態(tài)動態(tài)模型的條件下，對于可調(diào)參量或 調(diào)節(jié)量在一時(shí)間段上的至少兩個(gè)設(shè)定，計(jì)算由此在所述時(shí)間段中得到的、校準(zhǔn)容積內(nèi)部的 至少一個(gè)溫度與理論溫度的均方偏差。7. -種用于將用于比較式地校準(zhǔn)溫度傳感器的校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)容積的溫度調(diào)節(jié)到理 論溫度的設(shè)備，其中，該設(shè)備至少包括電子數(shù)據(jù)處理單元，該電子數(shù)據(jù)處理單元能通過接口 接收至少一個(gè)位于校準(zhǔn)裝置中的溫度傳感器的測量數(shù)據(jù)，其特征在于，在所述電子數(shù)據(jù)處 理單元上執(zhí)行熱力學(xué)狀態(tài)動態(tài)的熱力學(xué)模型。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述電子數(shù)據(jù)處理單元是微處理器。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其特征在于，狀態(tài)動態(tài)模型是時(shí)間離散模型，并且 用于計(jì)算熱力學(xué)狀態(tài)的準(zhǔn)則是具有時(shí)間恒定的系數(shù)的線性微分方程，所述時(shí)間恒定的系數(shù) 依賴于理論溫度。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述時(shí)間恒定的系數(shù)存儲在非易失性的 存儲器中。11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備在使用卡爾曼濾波器的條 件下由接收到的測量數(shù)據(jù)估計(jì)所述校準(zhǔn)裝置的真實(shí)熱力學(xué)狀態(tài)。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述熱力學(xué)狀態(tài)包括在第一溫度傳感 器的溫度測量值的系統(tǒng)偏差與第二溫度傳感器的溫度測量值的系統(tǒng)偏差之間的至少一個(gè) 差。13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其特征在于，通過接口輸出所估計(jì)的熱力學(xué)狀 態(tài)的整體或分量。14. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其特征在于，由對真實(shí)熱力學(xué)狀態(tài)的所述估計(jì) 并在使用時(shí)間離散的狀態(tài)動態(tài)模型的條件下，對于校準(zhǔn)裝置的可調(diào)參量或調(diào)節(jié)量在一時(shí)間 段上的至少兩個(gè)可能的設(shè)定，計(jì)算由此在所述時(shí)間段中得到的、校準(zhǔn)容積內(nèi)部的至少一個(gè) 溫度與理論溫度的均方偏差，并且通過接口輸出所計(jì)算出的與理論溫度的均方偏差最小的 那個(gè)設(shè)定，并且調(diào)整相應(yīng)的調(diào)節(jié)量或可調(diào)參量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將用于比較式地校準(zhǔn)溫度傳感器的校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)容積的溫度調(diào)節(jié)到理論位置的方法，其中所述校準(zhǔn)裝置具有熱源和/或冷卻源，熱源和/或冷卻源通過一個(gè)導(dǎo)熱部件或多個(gè)導(dǎo)熱部件與校準(zhǔn)容積熱接觸，其中，在至少一個(gè)方法步驟中在使用卡爾曼濾波器的條件下估計(jì)真實(shí)的熱力學(xué)狀態(tài)，其中，將至少一個(gè)位于所述校準(zhǔn)裝置中的溫度傳感器的測量值輸入卡爾曼濾波器，在至少一個(gè)另外的方法步驟中在使用狀態(tài)動態(tài)的熱力學(xué)模型的條件下計(jì)算未來的熱力學(xué)狀態(tài)。
【IPC分類】G05D23/20, G06F17/13, G01K15/00
【公開號】CN105094168
【申請?zhí)枴緾N201510266320
【發(fā)明人】R·弗里德里希斯
【申請人】西卡西伯特博士及屈恩有限及兩合公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年5月22日
【公告號】DE102014007786A1, EP2947439A1, US20150338289