(57)【要約】      （修正有）【課題】暖房、換気、空気調和（ＨＶＡＣ）システム用の制御システムにおいて相互作用するフィードバックループの独立制御を改善するためのデカップラを含むシステムを提供する。【解決手段】第１の制御ループおよび相互作用する第２の制御ループによって空間の環境状態を制御するためのシステムであって、第１の修正済み設定値および第１のフィードバック信号に基づいて第１の制御信号を生成するための第１の制御ループの第１の制御装置７４０Ａを含み、第２の修正済み設定値および第２のフィードバック信号に基づいて第２の制御信号を生成するための第２の制御ループの第２の制御装置７４０Ｂをさらに含む。さらに、第２の制御ループに対する第１の制御信号の第１の効果を予測し、第１の制御ループに対する第２の制御信号の第２の効果を予測し、第１および第２の修正済み設定値を生成して、第１および第２の効果を減らすように構成されるデカップラを含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の制御ループおよび前記第１の制御ループと相互作用する第２の制御ループによって空間の環境状態を制御するためのシステムであって、
前記第１の制御ループの第１の制御装置と、
前記第２の制御ループの第２の制御装置と、
前記第１の制御装置および前記第２の制御装置に結合されたデカップラと
を含み、
前記第１の制御装置は、第１の修正済み設定値および第１のフィードバック信号を受信し、前記第１の修正済み設定値および前記第１のフィードバック信号に基づいて第１の制御信号を生成するように構成され、
前記第２の制御装置は、第２の修正済み設定値および第２のフィードバック信号を受信し、前記第２の修正済み設定値および前記第２のフィードバック信号に基づいて第２の制御信号を生成するように構成され、
前記デカップラは、
第１の設定値、第２の設定値、前記第１のフィードバック信号、および前記第２のフィードバック信号を受信することと、
前記第２の制御ループに対する前記第１の制御信号の第１の効果を予測することと、
前記第１の制御ループに対する前記第２の制御信号の第２の効果を予測することと、
前記第１の設定値、前記第２の設定値、前記第１のフィードバック信号、および前記第２のフィードバック信号に基づいて前記第１の修正済み設定値および前記第２の修正済み設定値を生成して前記第１の予測される効果および前記第２の予測される効果を減らすことと
を行うように構成される、システム。
【請求項２】
前記デカップラは前記第１の制御ループと前記第２の制御ループとの間の相互作用レベルの変化に適合するように構成される、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記第１の設定値は前記空間の第１の領域の目標温度を示し、
前記第２の設定値は前記空間の第２の領域の目標温度を示す、請求項１のシステム。
【請求項４】
前記第１のフィードバック信号は前記第１の領域の測定温度を示し、
前記第２のフィードバック信号は前記第２の領域の測定温度を示す、請求項３のシステム。
【請求項５】
前記デカップラはクロスオーバネットワークを含み、
前記クロスオーバネットワークは、
（ｉ）第１の一次デカップリング係数による前記第１の設定値と前記第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号、および（ｉｉ）第１の相互作用デカップリング係数による前記第２の設定値と前記第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号に基づいて前記第１の修正済み設定値を生成することと、
（ｉ）第２の相互作用デカップリング係数による前記第１のデカップリング誤差信号、および（ｉｉ）第２の一次デカップリング係数による前記第２のデカップリング誤差信号に基づいて前記第２の修正済み設定値を生成することと
を行うように構成される、請求項１のシステム。
【請求項６】
前記デカップラは、
一定期間にわたる前記第１の設定値および前記第１のフィードバック信号に従って積分を行う第１の積分器と、
前記一定期間にわたる前記第２の設定値および前記第２のフィードバック信号に従って積分を行う第２の積分器と
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記デカップラは、
前記第１の設定値と前記第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号を生成するための第１のデカップリング誤差検出器と、
前記第１のデカップリング誤差検出器に電気的に結合され、一定期間にわたる前記第１のデカップリング誤差信号を積分するように構成される第１の積分器と、
前記第２の設定値と前記第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号を生成するように構成される第２のデカップリング誤差検出器と、
前記第２のデカップリング誤差検出器に電気的に結合され、前記一定期間にわたる前記第２のデカップリング誤差信号を積分するように構成される第２の積分器と
を含む、請求項１のシステム。
【請求項８】
前記デカップラは、
前記第１の積分器に電気的に結合される第１の一次デカップリング乗算器であって、前記第１の積分済みデカップリング誤差信号に第１の一次デカップリング係数を乗算することにより、第１の一次乗算済み誤差信号を生成するように構成される、第１の一次デカップリング乗算器と、
前記第２の積分器に電気的に結合される第１の相互作用デカップリング乗算器であって、前記第２の積分済みデカップリング誤差信号に第１の相互作用デカップリング係数を乗算することにより、第１の相互作用乗算済み誤差信号を生成するように構成される、第１の相互作用デカップリング乗算器と、
前記第２の積分器に電気的に結合される第２の一次デカップリング乗算器であって、前記第２の積分済みデカップリング誤差信号に第２の一次デカップリング係数を乗算することにより、第２の一次乗算済み誤差信号を生成するように構成される、第２の一次デカップリング乗算器と、
前記第１の積分器に電気的に結合される第２の相互作用デカップリング乗算器であって、前記第１の積分済みデカップリング誤差信号に第２の相互作用デカップリング係数を乗算することにより、第２の相互作用乗算済み誤差信号を生成するように構成される、第２の相互作用デカップリング乗算器と
を含む、請求項７のシステム。
【請求項９】
前記デカップラは、
前記第１の一次デカップリング乗算器、前記第１の相互作用デカップリング乗算器、および前記第１の制御装置に電気的に結合される第１のデカップリング加算器であって、前記第１の一次乗算済み誤差信号、前記第１の相互作用乗算済み誤差信号、および前記第１のフィードバック信号を加算することによって前記第１の修正済み設定値を生成するように構成される、第１のデカップリング加算器と、
前記第２の一次デカップリング乗算器、前記第２の相互作用デカップリング乗算器、および前記第２の制御装置に電気的に結合される第２のデカップリング加算器であって、前記第２の一次乗算済み誤差信号、前記第２の相互作用乗算済み誤差信号、および前記第２のフィードバック信号を加算することによって前記第２の修正済み設定値を生成するように構成される、第２のデカップリング加算器と
を含む、請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記第１の制御装置は、
前記デカップラに電気的に結合される第１の制御誤差検出器であって、前記第１の修正済み設定値と前記第１のフィードバック信号との第３の差に対応する第１の制御誤差信号を生成するように構成される、第１の制御誤差検出器と、
前記第１の制御誤差検出器に電気的に結合される第１の比例微分制御装置であって、前記第１の制御誤差信号に応じて前記第１の制御信号を生成するように構成される、第１の比例微分制御装置と
を含み、
前記第２の制御装置は、
前記デカップラに電気的に結合される第２の制御誤差検出器であって、前記第２の修正済み設定値と前記第２のフィードバック信号との第４の差に対応する第２の制御誤差信号を生成するように構成される、第２の制御誤差検出器と、
前記第２の制御誤差検出器に電気的に結合される第２の比例微分制御装置であって、前記第２の制御誤差信号に応じて前記第２の制御信号を生成するように構成される、第２の比例微分制御装置と
を含む、請求項１のシステム。
【請求項１１】
前記第１のフィードバック信号は前記第１の制御信号および前記第２の制御信号に応じて生成され、
前記第２のフィードバック信号は前記第１の制御信号および前記第２の制御信号に応じて生成される、請求項１のシステム。
【請求項１２】
前記第１の制御装置および前記第２の制御装置のそれぞれが比例−微分（ＰＤ）制御装置を含む、請求項１のシステム。
【請求項１３】
第１の制御ループおよび前記第１の制御ループと相互作用する第２の制御ループによって空間の環境状態を制御する方法であって、
第１の設定値、第２の設定値、第１のフィードバック信号、および第２のフィードバック信号をデカップラによって受信するステップと、
前記第２の制御ループに対する第１の制御信号の第１の効果を予測するステップと、
前記第１の制御ループに対する第２の制御信号の第２の効果を予測するステップと、
前記第１の設定値、前記第２の設定値、前記第１のフィードバック信号、および前記第２のフィードバック信号に基づいて第１の修正済み設定値および第２の修正済み設定値を前記デカップラによって生成して前記第１の予測される効果および前記第２の予測される効果を減らすステップと、
前記デカップラに電気的に結合される前記第１の制御ループの第１の制御装置により、前記第１の修正済み設定値および前記第１のフィードバック信号に基づいて前記第１の制御信号を生成するステップと、
前記デカップラに電気的に結合される前記第２の制御ループの第２の制御装置により、前記第２の修正済み設定値および前記第２のフィードバック信号に基づいて前記第２の制御信号を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項１４】
前記第１の制御ループと前記第２の制御ループとの間の相互作用レベルの変化を検出するステップと、
前記デカップラにより前記第１の制御ループと前記第２の制御ループとの間の前記相互作用レベルの前記変化に適合するステップと
を含む、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記第１の設定値は前記空間の第１の領域の目標温度を示し、
前記第２の設定値は前記空間の第２の領域の別の目標温度を含み、
前記第１のフィードバック信号は前記第１の領域の測定温度を示し、
前記第２のフィードバック信号は前記第２の領域の測定温度を含む、請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記デカップラは、（ｉ）第１の一次デカップリング係数による前記第１の設定値と前記第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号と、（ｉｉ）第１の相互作用デカップリング係数による前記第２の設定値と前記第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号とに基づいて前記第１の修正済み設定値を生成し、
前記デカップラは、（ｉ）第２の相互作用デカップリング係数による前記第１のデカップリング誤差信号と、（ｉｉ）第２の一次デカップリング係数による前記第２のデカップリング誤差信号とに基づいて前記第２の修正済み設定値を生成する、請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記デカップラは、
前記第１の設定値と前記第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号を生成することと、
一定期間にわたる前記第１のデカップリング誤差信号を積分することと、
前記第２の設定値と前記第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号を生成することと、
前記一定期間にわたる前記第２のデカップリング誤差信号を積分することと
により、前記第１の修正済み設定値および前記第２の修正済み設定値を生成する、請求項１３の方法。
【請求項１８】
前記デカップラは、
前記第１の積分済みデカップリング誤差信号に第１の一次デカップリング係数を乗算することによって第１の一次乗算済み誤差信号を生成することと、
前記第２の積分済みデカップリング誤差信号に第１の相互作用デカップリング係数を乗算することによって第１の相互作用乗算済み誤差信号を生成することと、
前記第２の積分済みデカップリング誤差信号に第２の一次デカップリング係数を乗算することによって第２の一次乗算済み誤差信号を生成することと、
前記第１の積分済みデカップリング誤差信号に第２の相互作用デカップリング係数を乗算することによって第２の相互作用乗算済み誤差信号を生成することと、
前記第１の一次乗算済み誤差信号、前記第１の相互作用乗算済み誤差信号、および前記第１のフィードバック信号を加算して前記第１の修正済み設定値を得ることと、
前記第２の一次乗算済み誤差信号、前記第２の相互作用乗算済み誤差信号、および前記第２のフィードバック信号を加算して前記第２の修正済み設定値を得ることと
により、前記第１の修正済み設定値および前記第２の修正済み設定値をさらに生成する、請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記第１の制御装置は、
前記第１の修正済み設定値と前記第１のフィードバック信号との第３の差に対応する第１の制御誤差信号を生成することと、
前記第１の制御誤差信号に応じて前記第１の制御信号を第１の比例微分制御装置によって生成することと
により、前記第１の制御信号を生成し、
前記第２の制御装置は、
前記第２の修正済み設定値と前記第２のフィードバック信号との第４の差に対応する第２の制御誤差信号を生成することと、
前記第２の制御誤差信号に応じて前記第２の制御信号を第２の比例微分制御装置によって生成することと
により、前記第２の制御信号を生成する、請求項１３の方法。
【請求項２０】
２つ以上の相互作用する制御ループによって空間の環境状態を制御するためのシステムであって、
各制御装置が前記相互作用する制御ループの一方に対応する２つ以上の制御装置と、
前記２つ以上の制御装置のそれぞれに結合されたデカップラと
を含み、
各制御装置は、
前記２つ以上の相互作用する制御ループから、対応する制御ループの修正済み設定値およびフィードバック信号を受信することと、
前記修正済み設定値および前記フィードバック信号に基づいて前記対応する制御ループの制御信号を生成することと
を行うように構成され、
前記デカップラは、
前記相互作用する制御ループのそれぞれについて初期設定値および前記フィードバック信号を受信することと、
前記対応する制御ループ以外の、前記２つ以上の相互作用する制御ループのそれぞれに対する前記対応する制御ループの各制御信号の効果を予測することと、
前記初期設定値のそれぞれおよび前記フィードバック信号のそれぞれに基づいて前記修正済み設定値のそれぞれを生成して、他方の制御ループのそれぞれに対する各制御信号の前記予測される効果を減らすことと
を行うように構成される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本願は、参照によりその全開示を本明細書に援用する、２０１７年６月１６日に出願された米国特許出願第１５／６２５，６０５号明細書の利益および優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は一般に、暖房、換気、空気調和（ＨＶＡＣ）システム用の制御システムに関する。より具体的には、本開示は相互作用するフィードバックループの独立制御を改善するためのデカップラに関する。
【０００３】
ＨＶＡＣシステムは空間（例えばビルディング内）の環境状態を制御するために使用され得る。例えばＨＶＡＣシステムは、室内の温度、圧力、湿度、またはそれらのものの組合せを制御できるようにし得る。ＨＶＡＣシステムは、温度を調節するためのウォータープラント、暖房プラント、またはその両方、および室内の温度を感知するためのセンサで構成されるフィードバックループをしばしば含む。フィードバックループ内のこれらのコンポーネントは一緒に動作して室内の環境状態を目標環境状態にあるように設定する。
【０００４】
一部のＨＶＡＣシステムは、様々な領域の環境状態を制御するための複数のフィードバックループを含む。例えば、第１のフィードバックループは第１の領域内の環境状態を制御する役割を担うことができ、第２のフィードバックループは第１の領域の近くの第２の領域内の環境状態を制御する役割を担うことができる。第１のフィードバックループおよび第２のフィードバックループは、２つの領域内の環境状態の独立制御を可能にするために互いから切り離されるように設計され得る。但し、第１のフィードバックループと第２のフィードバックループとの間の相互作用が生じ、それにより２つの領域内の環境状態の制御に影響を及ぼす場合がある。例えば、第１の領域と第２の領域とを分ける壁が除去されることがあり、それによりフィードバックループ間の相互作用が引き起こされ得る。フィードバックループ間のかかる相互作用は、様々な領域内の環境状態を正確に制御するのを妨げ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実装形態は、第１の制御ループおよび第１の制御ループと相互作用する第２の制御ループによって空間の環境状態を制御するためのシステムである。このシステムは、第１の制御ループの第１の制御装置と、第２の制御ループの第２の制御装置と、デカップラとを含む。第１の制御装置は、第１の修正済み設定値および第１のフィードバック信号を受信し、第１の修正済み設定値および第１のフィードバック信号に基づいて第１の制御信号を生成するように構成される。第２の制御装置は、第２の修正済み設定値および第２のフィードバック信号を受信し、第２の修正済み設定値および第２のフィードバック信号に基づいて第２の制御信号を生成するように構成される。デカップラは、第１の制御装置および第２の制御装置に結合され、第１の設定値、第２の設定値、第１のフィードバック信号、および第２のフィードバック信号を受信するように構成される。デカップラは、第２の制御ループに対する第１の制御信号の第１の効果を予測し、第１の制御ループに対する第２の制御信号の第２の効果を予測し、第１の設定値、第２の設定値、第１のフィードバック信号、および第２のフィードバック信号に基づいて第１の修正済み設定値および第２の修正済み設定値を生成して第１の予測される効果および第２の予測される効果を減らすように構成される。
【０００６】
一部の実施形態では、デカップラが第１の制御ループと第２の制御ループとの間の相互作用レベルの変化に適合するように構成される。
【０００７】
一部の実施形態では、第１の設定値が空間の第１の領域の目標温度を示し、第２の設定値が空間の第２の領域の目標温度を示す。
【０００８】
一部の実施形態では、第１のフィードバック信号が第１の領域の測定温度を示し、第２のフィードバック信号が第２の領域の測定温度を示す。
【０００９】
一部の実施形態では、デカップラが、（ｉ）第１の一次デカップリング係数による第１の設定値と第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号、および（ｉｉ）第１の相互作用デカップリング係数による第２の設定値と第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号に基づいて第１の修正済み設定値を生成するように構成されるクロスオーバネットワークを含む。クロスオーバネットワークは、（ｉ）第２の相互作用デカップリング係数による第１のデカップリング誤差信号、および（ｉｉ）第２の一次デカップリング係数による第２のデカップリング誤差信号に基づいて第２の修正済み設定値を生成するように構成され得る。
【００１０】
一部の実施形態では、デカップラが一定期間にわたる第１の設定値および第１のフィードバック信号に従って積分を行う第１の積分器と、その期間にわたる第２の設定値および第２のフィードバック信号に従って積分を行う第２の積分器とを含む。
【００１１】
一部の実施形態では、デカップラが、第１の設定値と第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号を生成するための第１のデカップリング誤差検出器と、第１のデカップリング誤差検出器に電気的に結合され、一定期間にわたる第１のデカップリング誤差信号を積分するように構成される第１の積分器と、第２の設定値と第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号を生成するように構成される第２のデカップリング誤差検出器と、第２のデカップリング誤差検出器に電気的に結合され、一定期間にわたる第２のデカップリング誤差信号を積分するように構成される第２の積分器とを含む。
【００１２】
一部の実施形態では、デカップラが、第１の積分器に電気的に結合される第１の一次デカップリング乗算器と、第２の積分器に電気的に結合される第１の相互作用デカップリング乗算器と、第２の積分器に電気的に結合される第２の一次デカップリング乗算器と、第１の積分器に電気的に結合される第２の相互作用デカップリング乗算器とを含む。第１の一次デカップリング乗算器は、第１の積分済みデカップリング誤差信号に第１の一次デカップリング係数を乗算することにより、第１の一次乗算済み誤差信号を生成するように構成され得る。第１の相互作用デカップリング乗算器は、第２の積分済みデカップリング誤差信号に第１の相互作用デカップリング係数を乗算することにより、第１の相互作用乗算済み誤差信号を生成するように構成され得る。第２の一次デカップリング乗算器は、第２の積分済みデカップリング誤差信号に第２の一次デカップリング係数を乗算することにより、第２の一次乗算済み誤差信号を生成するように構成され得る。第２の相互作用デカップリング乗算器は、第１の積分済みデカップリング誤差信号に第２の相互作用デカップリング係数を乗算することにより、第２の相互作用乗算済み誤差信号を生成するように構成され得る。
【００１３】
一部の実施形態では、デカップラが、第１の一次デカップリング乗算器、第１の相互作用デカップリング乗算器、および第１の制御装置に電気的に結合される第１のデカップリング加算器を含む。第１のデカップリング加算器は、第１の一次乗算済み誤差信号、第１の相互作用乗算済み誤差信号、および第１のフィードバック信号を加算することによって第１の修正済み設定値を生成するように構成され得る。一部の実施形態では、デカップラが、第２の一次デカップリング乗算器、第２の相互作用デカップリング乗算器、および第２の制御装置に電気的に結合される第２のデカップリング加算器を含む。第２のデカップリング加算器は、第２の一次乗算済み誤差信号、第２の相互作用乗算済み誤差信号、および第２のフィードバック信号を加算することによって第２の修正済み設定値を生成するように構成され得る。
【００１４】
一部の実施形態では、第１の制御装置が、デカップラに電気的に結合される第１の制御誤差検出器と、第１の制御誤差検出器に電気的に結合される第１の比例微分制御装置とを含む。第１の制御誤差検出器は、第１の修正済み設定値と第１のフィードバック信号との第３の差に対応する第１の制御誤差信号を生成するように構成され得る。第１の比例微分制御装置は、第１の制御誤差信号に応じて第１の制御信号を生成するように構成され得る。一部の実施形態では、第２の制御装置が、デカップラに電気的に結合される第２の制御誤差検出器と、第２の制御誤差検出器に電気的に結合される第２の比例微分制御装置とを含む。第２の制御誤差検出器は、第２の修正済み設定値と第２のフィードバック信号との第４の差に対応する第２の制御誤差信号を生成するように構成され得る。第２の比例微分制御装置は、第２の制御誤差信号に応じて第２の制御信号を生成するように構成され得る。
【００１５】
一部の実施形態では、第１のフィードバック信号が第１の制御信号および第２の制御信号に応じて生成され、第２のフィードバック信号が第１の制御信号および第２の制御信号に応じて生成される。
【００１６】
一部の実施形態では、第１の制御装置および第２の制御装置のそれぞれが比例微分（ＰＤ）制御装置を含む。
【００１７】
本開示の別の実装形態は、第１の制御ループおよび第１の制御ループと相互作用する第２の制御ループによって空間の環境状態を制御する方法である。この方法は、第１の設定値、第２の設定値、第１のフィードバック信号、および第２のフィードバック信号をデカップラによって受信するステップを含む。この方法は、第２の制御ループに対する第１の制御信号の第１の効果を予測するステップをさらに含む。この方法は、第１の制御ループに対する第２の制御信号の第２の効果を予測するステップをさらに含む。この方法は、第１の設定値、第２の設定値、第１のフィードバック信号、および第２のフィードバック信号に基づいて第１の修正済み設定値および第２の修正済み設定値をデカップラによって生成して第１の予測される効果および第２の予測される効果を減らすステップをさらに含む。この方法は、デカップラに電気的に結合される第１の制御ループの第１の制御装置により、第１の修正済み設定値および第１のフィードバック信号に基づいて第１の制御信号を生成するステップをさらに含む。この方法は、デカップラに電気的に結合される第２の制御ループの第２の制御装置により、第２の修正済み設定値および第２のフィードバック信号に基づいて第２の制御信号を生成するステップをさらに含む。
【００１８】
一部の実施形態では、この方法が、第１の制御ループと第２の制御ループとの間の相互作用レベルの変化を検出するステップと、デカップラにより第１の制御ループと第２の制御ループとの間の相互作用レベルの変化に適合するステップとを含む。
【００１９】
一部の実施形態では、第１の設定値が空間の第１の領域の目標温度を示し、第２の設定値が空間の第２の領域の別の目標温度を含む。一部の実施形態では、第１のフィードバック信号が第１の領域の測定温度を示し、第２のフィードバック信号が第２の領域の測定温度を含む。
【００２０】
一部の実施形態では、デカップラが、（ｉ）第１の一次デカップリング係数による第１の設定値と第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号、および（ｉｉ）第１の相互作用デカップリング係数による第２の設定値と第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号に基づいて第１の修正済み設定値を生成する。一部の実施形態では、デカップラが、（ｉ）第２の相互作用デカップリング係数による第１のデカップリング誤差信号、および（ｉｉ）第２の一次デカップリング係数による第２のデカップリング誤差信号に基づいて第２の修正済み設定値を生成する。
【００２１】
一部の実施形態では、デカップラが、第１の設定値と第１のフィードバック信号との第１の差に対応する第１のデカップリング誤差信号を生成し、一定期間にわたる第１のデカップリング誤差信号を積分し、第２の設定値と第２のフィードバック信号との第２の差に対応する第２のデカップリング誤差信号を生成し、その期間にわたる第２のデカップリング誤差信号を積分することによって第１の修正済み設定値および第２の修正済み設定値を生成する。
【００２２】
一部の実施形態では、デカップラが、第１の積分済みデカップリング誤差信号に第１の一次デカップリング係数を乗算することによって第１の一次乗算済み誤差信号を生成し、第２の積分済みデカップリング誤差信号に第１の相互作用デカップリング係数を乗算することによって第１の相互作用乗算済み誤差信号を生成し、第２の積分済みデカップリング誤差信号に第２の一次デカップリング係数を乗算することによって第２の一次乗算済み誤差信号を生成し、第１の積分済みデカップリング誤差信号に第２の相互作用デカップリング係数を乗算することによって第２の相互作用乗算済み誤差信号を生成し、第１の一次乗算済み誤差信号、第１の相互作用乗算済み誤差信号、および第１のフィードバック信号を加算して第１の修正済み設定値を得て、第２の一次乗算済み誤差信号、第２の相互作用乗算済み誤差信号、および第２のフィードバック信号を加算して第２の修正済み設定値を得ることにより、第１の修正済み設定値および第２の修正済み設定値をさらに生成する。
【００２３】
一部の実施形態では、第１の制御装置が、第１の修正済み設定値と第１のフィードバック信号との第３の差に対応する第１の制御誤差信号を生成し、第１の制御誤差信号に応じて第１の制御信号を第１の比例微分制御装置によって生成することにより、第１の制御信号を生成する。一部の実施形態では、第２の制御装置が、第２の修正済み設定値と第２のフィードバック信号との第４の差に対応する第２の制御誤差信号を生成し、第２の制御誤差信号に応じて第２の制御信号を第２の比例微分制御装置によって生成することにより、第２の制御信号を生成する。
【００２４】
本開示の別の実装形態は、２つ以上の相互作用する制御ループによって空間の環境状態を制御するためのシステムである。このシステムは２つ以上の制御装置を含む。各制御装置は相互作用する制御ループの１つに対応し、２つ以上の相互作用する制御ループから対応する制御ループの修正済み設定値およびフィードバック信号を受信するように構成される。各制御装置は、修正済み設定値およびフィードバック信号に基づいて対応する制御ループの制御信号を生成するように構成される。このシステムは、２つ以上の制御装置のそれぞれに結合されるデカップラをさらに含む。デカップラは、相互作用する制御ループのそれぞれについて初期設定値およびフィードバック信号を受信し、対応する制御ループ以外の２つ以上の相互作用する制御ループのそれぞれに対する対応する制御ループの各制御信号の効果を予測し、初期設定値のそれぞれおよびフィードバック信号のそれぞれに基づいて修正済み設定値のそれぞれを生成して、他の制御ループのそれぞれに対する各制御信号の予測される効果を減らすように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一部の実施形態による、ＨＶＡＣシステムを備えるビルディングの図である。
【図２】一部の実施形態による、図１のＨＶＡＣシステムの一部として使用可能なウォーターサイドシステムの概略図である。
【図３】一部の実施形態による、図１のＨＶＡＣシステムの一部として使用可能なエアサイドシステムを示すブロック図である。
【図４Ａ】一部の実施形態による、２つのフィードバックループを有する２つの部屋の環境状態を制御するＨＶＡＣシステムの図である。
【図４Ｂ】一部の実施形態による、図４Ａの２つの部屋の構成の変化により互いに相互作用する２つのフィードバックループの図である。
【図５Ａ】一部の実施形態による、図４Ａの２つの独立したフィードバックループを含む環境状態制御システムのブロック図である。
【図５Ｂ】一部の実施形態による、図４Ｂの２つの相互作用するフィードバックループを含む環境状態制御システムのブロック図である。
【図６】一部の実施形態による、２つの部屋の環境状態の独立制御を改善するためのデカップラを含むＨＶＡＣシステムの図である。
【図７】一部の実施形態による、デカップラを含む環境状態制御システムのブロック図である。
【図８】一部の実施形態による、図７のフィードバックループ制御装置のブロック図である。
【図９】一部の実施形態による、図７のデカップラのブロック図である。
【図１０】一部の実施形態による、２つの相互作用するフィードバックループの制御を改善するためのデカップラを実装するための環境状態制御装置のブロック図である。
【図１１】一部の実施形態による、相互作用するフィードバックループの独立制御を改善するプロセスを示す流れ図である。
【図１２】一部の実施形態による、図５Ｂの環境状態制御システムの閉ループ応答を示すグラフである。
【図１３】一部の実施形態による、本明細書で開示するデカップラを含む図７の環境状態制御システムの閉ループ応答を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
概説
【００２７】
図面を全般的に参照し、ＨＶＡＣシステム内の相互作用するフィードバックループの独立制御を改善するためのシステムおよび方法が説明される。より具体的には、本開示は相互作用するフィードバックループの制御を改善するためのデカップラに関する。
【００２８】
一部の実施形態では、本明細書で開示するシステムは、様々な領域の環境状態を制御するための相互作用するフィードバックループの独立制御を改善するためのデカップラを含む。一態様では、デカップラが目標設定値を受信し、目標設定値を修正することによって修正済み設定値を生成する。各目標設定値は、それぞれの領域の目標環境状態（例えば目標の温度、圧力、または湿度）を示す電気信号またはデータであり得る。デカップラはフィードバックループ間の相互作用を予測し、その予測に基づいて目標設定値に対する修正を行う。各フィードバックループは、目標設定値および感知される環境状態（「測定環境状態」とも呼ばれる）に従って制御信号を生成するためのフィードバックループ制御装置と、制御信号に従ってそれぞれの領域内の環境状態を変えるための環境状態アクチュエータ（例えば暖房、冷房、弁等）とを含み得る。デカップラが、フィードバックループを制御するための制御信号の別のフィードバックループに対する効果を予測する。さらにデカップラは、予測した効果に従って目標設定値を修正して修正済み設定値を生成する。修正済み設定値は、様々な部屋の中の環境状態の独立制御を改善し得る。例えば、第１のフィードバックループに適用される第１の修正済み設定値および第２のフィードバックループに適用される第２の修正済み設定値は、第２の目標設定値に関係なく第１の目標設定値に従って第１の領域の環境状態を制御すること、および第１の目標設定値に関係なく第２の目標設定値に従って第２の領域の環境状態を制御することを可能にする。
【００２９】
有益なことに、開示するシステムは幾つかの利点を提供する。一つの態様では、本システムが空間の構成の変化に動的に適合することができる。例えば一空間内の２つの領域を分ける壁が取り除かれる場合、デカップラは２つのフィードバックループ間の相互作用の変化を予測し、予測した変化に従って修正済み設定値を適応的に生成することができる。別の態様では、開示するシステムがフィードバックループの前のフロントエンドにおいてデカップラを実装し、既存のフィードバックループまたはフィードバックループの既存のコンポーネントとの統合の容易さを与える。多くの場合、フィードバックループ制御装置とフィードバックループ内の環境状態アクチュエータとが単一のパッケージ内に実装される。本明細書で開示するようにデカップラをフロントエンドに実装することにより、フィードバックループ制御装置と環境状態アクチュエータとの間の信号または動作に対する任意の修正を避けることができる。
【００３０】
ビルディングおよびＨＶＡＣシステム
【００３１】
次に図１〜図３を参照し、例示的実施形態による、本開示のシステムおよび方法を実装可能な例示的ＨＶＡＣシステムを示す。本開示のシステムおよび方法は主にビルディングＨＶＡＣシステムの脈絡で説明するが、本明細書に記載の制御戦略は任意の種類の制御システムに広く適用可能であり得ることを理解すべきである。
【００３２】
図１を参照すると、ビルディング１０の斜視図が示されている。ビルディング１０は、ビルディング管理システム（ＢＭＳ）によってサービス提供される。ＢＭＳは、一般に、ビルディングまたはビルディングエリアの内部または周辺の機器を制御、監視、および管理するように構成されたデバイスのシステムである。ＢＭＳは、例えば、ＨＶＡＣシステム、セキュリティシステム、照明システム、火災警報システム、ビルディングの機能もしくはデバイスを管理することが可能な任意の他のシステム、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【００３３】
ビルディング１０にサービス提供するＢＭＳは、ＨＶＡＣシステム１００を含む。ＨＶＡＣシステム１００は、ビルディング１０のための暖房、冷房、換気、または他のサービスを提供するように構成された複数のＨＶＡＣデバイス（例えば、加熱器、冷却器、エアハンドリングユニット、ポンプ、ファン、熱エネルギー貯蔵装置など）を含み得る。例えば、ＨＶＡＣシステム１００は、ウォーターサイドシステム１２０およびエアサイドシステム１３０を含むものとして示されている。ウォーターサイドシステム１２０は、加熱または冷却された流体をエアサイドシステム１３０のエアハンドリングユニットに提供し得る。エアサイドシステム１３０は、加熱または冷却された流体を使用して、ビルディング１０に提供される気流を加熱または冷却し得る。ＨＶＡＣシステム１００で使用され得る例示的なウォーターサイドシステムおよびエアサイドシステムについては、図２〜３を参照してより詳細に述べる。
【００３４】
ＨＶＡＣシステム１００は、冷却器１０２、ボイラ１０４、および屋上エアハンドリングユニット（ＡＨＵ）１０６を含むものとして示されている。ウォーターサイドシステム１２０は、ボイラ１０４および冷却器１０２を使用して、作動流体（例えば水やグリコールなど）を加熱または冷却することができ、作動流体をＡＨＵ１０６に循環させ得る。様々な実施形態において、ウォーターサイドシステム１２０のＨＶＡＣデバイスは、（図１に示されるように）ビルディング１０内もしくは周囲に位置していても、または中央プラント（例えば冷却器プラント、蒸気プラント、熱プラントなど）など場外の位置に位置していてもよい。作動流体は、ビルディング１０に暖房が必要とされているか冷房が必要とされているかに応じて、ボイラ１０４で加熱されるか、または冷却器１０２で冷却され得る。ボイラ１０４は、例えば、可燃性材料（例えば天然ガス）を燃焼することによって、または電気加熱要素を使用することによって、循環される流体に熱を加え得る。冷却器１０２は、循環される流体を、熱交換器（例えば蒸発器）内の別の流体（例えば冷媒）との熱交換関係にして、循環される流体から熱を吸収し得る。冷却器１０２および／またはボイラ１０４からの作動流体は、配管１０８を通してＡＨＵ１０６に輸送され得る。
【００３５】
ＡＨＵ１０６は、（例えば冷却コイルおよび／または加熱コイルの１つまたは複数のステージを通って）ＡＨＵ１０６を通過する気流と作動流体を熱交換関係にすることができる。気流は、例えば外気、ビルディング１０内からの還気、またはそれら両方の組合せであってもよい。ＡＨＵ１０６は、気流と作動流体との間で熱を伝達して、気流を加熱または冷却し得る。例えば、ＡＨＵ１０６は、１つまたは複数のファンまたは送風機を含んでもよく、ファンまたは送風機は、作動流体を含む熱交換器の上に、または熱交換器を通して空気を流すように構成される。次いで、作動流体は、配管１１０を通って冷却器１０２またはボイラ１０４に戻り得る。
【００３６】
エアサイドシステム１３０は、ＡＨＵ１０６によって供給される気流（すなわち給気流）を、給気ダクト１１２を通してビルディング１０に送給し、還気を、ビルディング１０から還気ダクト１１４を通してＡＨＵ１０６に提供し得る。いくつかの実施形態では、エアサイドシステム１３０は、複数の可変空気体積（ＶＡＶ）ユニット１１６を含む。例えば、エアサイドシステム１３０は、ビルディング１０の各フロアまたは区域に別個のＶＡＶユニット１１６を含むものとして示されている。ＶＡＶユニット１１６は、ビルディング１０の個々の区域に提供される給気流の量を制御するように動作させることができるダンパまたは他の流量制御要素を含み得る。他の実施形態では、エアサイドシステム１３０は、中間ＶＡＶユニット１１６または他の流量制御要素を使用せずに、（例えば供給ダクト１１２を通して）ビルディング１０の１つまたは複数の区域に給気流を送給する。ＡＨＵ１０６は、給気流の属性を測定するように構成された様々なセンサ（例えば温度センサや圧力センサなど）を含み得る。ＡＨＵ１０６は、ＡＨＵ１０６内および／またはビルディング区域内に位置するセンサからの入力を受信することができ、ＡＨＵ１０６を通る給気流の流量、温度、または他の属性を調節して、ビルディング区域に関する設定値条件を実現し得る。
【００３７】
次に図２を参照すると、例示的な実施形態によるウォーターサイドシステム２００のブロック図が示されている。様々な実施形態において、ウォーターサイドシステム２００は、ＨＶＡＣシステム１００内のウォーターサイドシステム１２０を補助するか、もしくはそれに置き代わってもよく、またはＨＶＡＣシステム１００とは別個に実装されてもよい。ＨＶＡＣシステム１００に実装されるとき、ウォーターサイドシステム２００は、ＨＶＡＣシステム１００内のＨＶＡＣデバイスのサブセット（例えばボイラ１０４、冷却器１０２、ポンプ、弁など）を含んでもよく、加熱または冷却された流体をＡＨＵ１０６に供給するように動作し得る。ウォーターサイドシステム２００のＨＶＡＣデバイスは、ビルディング１０内に（例えばウォーターサイドシステム１２０の構成要素として）位置しても、中央プラントなど場外の位置に位置してもよい。
【００３８】
図２で、ウォーターサイドシステム２００は、複数のサブプラント２０２〜２１２を有する中央プラントとして示されている。サブプラント２０２〜２１２は、加熱器サブプラント２０２、熱回収冷却器サブプラント２０４、冷却器サブプラント２０６、冷却塔サブプラント２０８、高温熱エネルギー貯蔵（ＴＥＳ）サブプラント２１０、および冷熱エネルギー貯蔵（ＴＥＳ）サブプラント２１２を含むものとして示されている。サブプラント２０２〜２１２は、公益事業からの資源（例えば水、天然ガス、電気など）を消費して、ビルディングまたはキャンパスの熱エネルギー負荷（例えば温水、冷水、暖房、冷房など）を提供する。例えば、加熱器サブプラント２０２は、加熱器サブプラント２０２とビルディング１０との間で温水を循環させる温水ループ２１４内の水を加熱するように構成され得る。冷却器サブプラント２０６は、冷却器サブプラント２０６とビルディング１０との間で冷水を循環させる冷水ループ２１６内の水を冷却するように構成され得る。熱回収冷却器サブプラント２０４は、冷水ループ２１６から温水ループ２１４に熱を伝達して、温水のための追加加熱および冷水のための追加冷却を可能にするように構成され得る。凝縮器水ループ２１８が、冷却器サブプラント２０６内の冷水から熱を吸収し、吸収された熱を冷却塔サブプラント２０８内に排除するか、または吸収された熱を温水ループ２１４に伝達し得る。高温ＴＥＳサブプラント２１０および低温ＴＥＳサブプラント２１２は、その後の使用のために、それぞれ高熱および低熱エネルギーを貯蔵し得る。
【００３９】
温水ループ２１４および冷水ループ２１６は、ビルディング１０の屋上に位置するエアハンドラ（例えばＡＨＵ１０６）に、またはビルディング１０の個々のフロアもしくは区域（例えばＶＡＶユニット１１６）に、加熱および／または冷却された水を送給し得る。エアハンドラは、水が流れる熱交換器（例えば加熱コイルまたは冷却コイル）に空気を押し通して、空気を加熱または冷却する。加熱または冷却された空気は、ビルディング１０の個々の区域に送給されて、ビルディング１０の熱エネルギー負荷を提供し得る。次いで、水はサブプラント２０２〜２１２に戻り、さらなる加熱または冷却を受ける。
【００４０】
サブプラント２０２〜２１２は、ビルディングへの循環用の水を加熱および冷却するものとして図示されて述べられているが、熱エネルギー負荷を供給するために水の代わりに、または水に加えて、任意の他のタイプの作動流体（例えばグリコールやＣＯ２など）が使用されてもよいことを理解されたい。他の実施形態では、サブプラント２０２〜２１２は、中間伝熱流体を必要とせずに、ビルディングまたはキャンパスに加熱および／または冷却を直接提供し得る。ウォーターサイドシステム２００に対するこれらおよび他の変形形態も本発明の教示の範囲内にある。
【００４１】
サブプラント２０２〜２１２はそれぞれ、サブプラントの機能を実現しやすくするように構成された様々な機器を含み得る。例えば、加熱器サブプラント２０２は、温水ループ２１４内の温水に熱を加えるように構成された複数の加熱要素２２０（例えばボイラや電気加熱器など）を含むものとして示されている。また、加熱器サブプラント２０２は、いくつかのポンプ２２２および２２４を含むものとして示されており、これらのポンプ２２２および２２４は、温水ループ２１４内で温水を循環させ、個々の加熱要素２２０を通る温水の流量を制御するように構成される。冷却器サブプラント２０６は、冷水ループ２１６内の冷水から熱を除去するように構成された複数の冷却器２３２を含むものとして示されている。また、冷却器サブプラント２０６は、いくつかのポンプ２３４および２３６を含むものとして示されており、ポンプ２３４および２３６は、冷水ループ２１６内で冷水を循環させ、個々の冷却器２３２を通る冷水の流量を制御するように構成される。
【００４２】
熱回収冷却器サブプラント２０４は、冷水ループ２１６から温水ループ２１４に熱を伝達するように構成された複数の熱回収熱交換器２２６（例えば冷蔵回路）を含むものとして示されている。また、熱回収冷却器サブプラント２０４は、いくつかのポンプ２２８および２３０を含むものとして示されており、ポンプ２２８および２３０は、熱回収熱交換器２２６を通して温水および／または冷水を循環させ、個々の熱回収熱交換器２２６を通る水の流量を制御するように構成される。冷却塔サブプラント２０８は、凝縮器水ループ２１８内の凝縮器水から熱を除去するように構成された複数の冷却塔２３８を含むものとして示されている。また、冷却塔サブプラント２０８は、いくつかのポンプ２４０を含むものとして示されており、ポンプ２４０は、凝縮器水ループ２１８内で凝縮器水を循環させ、個々の冷却塔２３８を通る凝縮器水の流量を制御するように構成される。
【００４３】
高温ＴＥＳサブプラント２１０は、後の使用のために温水を貯蔵するように構成された高温ＴＥＳタンク２４２を含むものとして示されている。また、高温ＴＥＳサブプラント２１０は、１つまたは複数のポンプまたは弁を含んでもよく、これらのポンプまたは弁は、高温ＴＥＳタンク２４２の内外への温水の流量を制御するように構成される。低温ＴＥＳサブプラント２１２は、後の使用のために冷水を貯蔵するように構成された低温ＴＥＳタンク２４４を含むものとして示されている。また、低温ＴＥＳサブプラント２１２は、１つまたは複数のポンプまたは弁を含むこともあり、これらのポンプまたは弁は、低温ＴＥＳタンク２４４の内外への冷水の流量を制御するように構成される。
【００４４】
いくつかの実施形態では、ウォーターサイドシステム２００内のポンプ（例えばポンプ２２２、２２４、２２８、２３０、２３４、２３６、および／または２４０）またはウォーターサイドシステム２００内のパイプラインの１つまたは複数が、それらに関連付けられた隔離弁を含む。隔離弁は、ウォーターサイドシステム２００内の流体の流れを制御するために、ポンプと一体化されても、ポンプの上流または下流に位置決めされてもよい。様々な実施形態において、ウォーターサイドシステム２００は、ウォーターサイドシステム２００の特定の構成と、ウォーターサイドシステム２００によって提供される負荷のタイプとに基づいて、より多数、より少数、または異なるタイプのデバイスおよび／またはサブプラントを含むこともある。
【００４５】
次に図３を参照すると、例示的な実施形態によるエアサイドシステム３００のブロック図が示されている。様々な実施形態において、エアサイドシステム３００は、ＨＶＡＣシステム１００内のエアサイドシステム１３０を補助するか、もしくはそれに置き代わってもよく、またはＨＶＡＣシステム１００とは別個に実装されてもよい。ＨＶＡＣシステム１００に実装されるとき、エアサイドシステム３００は、ＨＶＡＣシステム１００内のＨＶＡＣデバイスのサブセット（例えばＡＨＵ１０６、ＶＡＶユニット１１６、ダクト１１２〜１１４、ファン、ダンパなど）を含んでもよく、ビルディング１０内または周辺に位置し得る。エアサイドシステム３００は、ウォーターサイドシステム２００によって提供される加熱または冷却された流体を使用して、ビルディング１０に提供される気流を加熱または冷却するように動作し得る。
【００４６】
図３に、エアサイドシステム３００が、エコノマイザ型エアハンドリングユニット（ＡＨＵ）３０２を含むものとして示されている。エコノマイザ型ＡＨＵは、加熱または冷却のためにエアハンドリングユニットによって使用される外気および還気の量を変える。例えば、ＡＨＵ３０２は、ビルディング区域３０６から還気ダクト３０８を通して還気３０４を受け取ってもよく、給気ダクト３１２を通してビルディング区域３０６に給気３１０を送給してもよい。いくつかの実施形態では、ＡＨＵ３０２は、ビルディング１０の屋根に位置する屋上ユニット（例えば図１に示されるＡＨＵ１０６）、または還気３０４と外気３１４とを受け取るように他の場所に位置決めされた屋上ユニットである。ＡＨＵ３０２は、混ざり合って給気３１０を生成する外気３１４と還気３０４との量を制御するために、排気ダンパ３１６、混合ダンパ３１８、および外気ダンパ３２０を動作させるように構成され得る。混合ダンパ３１８を通過しない還気３０４は、ＡＨＵ３０２から排気ダンパ３１６を通して排気３２２として排出され得る。
【００４７】
各ダンパ３１６〜３２０は、アクチュエータによって動作することができる。例えば、排気ダンパ３１６はアクチュエータ３２４によって動作することができ、混合ダンパ３１８はアクチュエータ３２６によって動作することができ、外気ダンパ３２０はアクチュエータ３２８によって動作することができる。アクチュエータ３２４〜３２８は、通信リンク３３２を介してＡＨＵ制御装置３３０と通信し得る。アクチュエータ３２４〜３２８は、ＡＨＵ制御装置３３０から制御信号を受信することができ、ＡＨＵ制御装置３３０にフィードバック信号を提供し得る。フィードバック信号は、例えば、現在のアクチュエータまたはダンパ位置の標示、アクチュエータによって及ぼされるトルクまたは力の量、診断情報（例えばアクチュエータ３２４〜３２８によって実施された診断テストの結果）、ステータス情報、試運転情報、構成設定、較正データ、および／またはアクチュエータ３２４〜３２８によって収集、記憶、もしくは使用され得る他のタイプの情報もしくはデータを含み得る。ＡＨＵ制御装置３３０は、１つまたは複数の制御アルゴリズム（例えば、状態ベースアルゴリズム、極値探索制御（ＥＳＣ）アルゴリズム、比例積分（ＰＩ）制御アルゴリズム、比例積分微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズム、モデル予測制御（ＭＰＣ）アルゴリズム、フィードバック制御アルゴリズムなど）を使用してアクチュエータ３２４〜３２８を制御するように構成されたエコノマイザ制御装置であってもよい。
【００４８】
引き続き図３を参照すると、ＡＨＵ３０２は、給気ダクト３１２内に位置決めされた冷却コイル３３４、加熱コイル３３６、およびファン３３８を含むものとして示されている。ファン３３８は、給気３１０を冷却コイル３３４および／または加熱コイル３３６に通し、さらに給気３１０をビルディング区域３０６に提供するように構成され得る。ＡＨＵ制御装置３３０は、通信リンク３４０を介してファン３３８と通信して、給気３１０の流量を制御し得る。いくつかの実施形態では、ＡＨＵ制御装置３３０は、ファン３３８の速度を調整することによって、給気３１０に加えられる加熱または冷却の量を制御する。
【００４９】
冷却コイル３３４は、冷却された流体を、配管３４２を通してウォーターサイドシステム２００から（例えば冷水ループ２１６から）受け取ることができ、また、冷却された流体を、配管３４４を通してウォーターサイドシステム２００に戻すことができる。冷却コイル３３４を通る冷却流体の流量を制御するために、配管３４２または配管３４４に沿って弁３４６が位置決めされ得る。いくつかの実施形態では、冷却コイル３３４は、給気３１０に加えられる冷却量を調整するために、（例えばＡＨＵ制御装置３３０やＢＭＳ制御装置３６６などによって）独立して作動および作動停止され得る複数ステージの冷却コイルを含む。
【００５０】
加熱コイル３３６は、加熱された流体を、配管３４８を通してウォーターサイドシステム２００から（例えば温水ループ２１４から）受け取ることができ、また、加熱された流体を、配管３５０を通してウォーターサイドシステム２００に戻すことができる。加熱コイル３３６を通る加熱流体の流量を制御するために、配管３４８または配管３５０に沿って弁３５２が位置決めされ得る。いくつかの実施形態では、加熱コイル３３６は、給気３１０に加えられる加熱量を調整するために、（例えばＡＨＵ制御装置３３０やＢＭＳ制御装置３６６などによって）独立して作動および作動停止され得る複数ステージの加熱コイルを含む。
【００５１】
弁３４６および３５２はそれぞれ、アクチュエータによって制御され得る。例えば、弁３４６はアクチュエータ３５４によって制御されてもよく、弁３５２はアクチュエータ３５６によって制御されてもよい。アクチュエータ３５４〜３５６は、通信リンク３５８〜３６０を介してＡＨＵ制御装置３３０と通信し得る。アクチュエータ３５４〜３５６は、ＡＨＵ制御装置３３０から制御信号を受信することができ、ＡＨＵ制御装置３３０にフィードバック信号を提供し得る。いくつかの実施形態では、ＡＨＵ制御装置３３０は、給気ダクト３１２内（例えば冷却コイル３３４および／または加熱コイル３３６の下流）に位置決めされた温度センサ３６２から給気温度の測定値を受信する。また、ＡＨＵ制御装置３３０は、ビルディング区域３０６内に位置する温度センサ３６４からビルディング区域３０６の温度の測定値を受信することもある。
【００５２】
いくつかの実施形態では、ＡＨＵ制御装置３３０は、アクチュエータ３５４〜３５６によって弁３４６および３５２を操作して、（例えば給気３１０の設定値温度を実現するため、または設定値温度範囲内で給気３１０の温度を維持するために）給気３１０に提供される加熱または冷却の量を調整する。弁３４６および３５２の位置は、加熱コイル３３６または冷却コイル３３４によって給気３１０に提供される加熱または冷却の量に影響を及ぼし、所望の給気温度を実現するために消費されるエネルギーの量と相関し得る。ＡＨＵ制御装置３３０は、コイル３３４〜３３６を作動もしくは作動停止させること、ファン３３８の速度を調節すること、またはそれらの組合せによって、給気３１０および／またはビルディング区域３０６の温度を制御し得る。
【００５３】
引き続き図３を参照すると、エアサイドシステム３００は、ＢＭＳ制御装置３６６およびクライアントデバイス３６８を含むものとして示されている。ＢＭＳ制御装置３６６は、システムレベル制御装置として働く１つまたは複数のコンピュータシステム（例えばサーバ、監視制御装置、サブシステム制御装置など）、アプリケーションもしくはデータサーバ、ヘッドノード、または、エアサイドシステム３００用のマスタ制御装置、ウォーターサイドシステム２００、ＨＶＡＣシステム１００、および／またはビルディング１０にサービス提供する他の制御可能なシステムを含み得る。ＢＭＳ制御装置３６６は、複数の下流のビルディングシステムまたはサブシステム（例えばＨＶＡＣシステム１００、セキュリティシステム、照明システム、ウォーターサイドシステム２００など）と、同様のまたは異なるプロトコル（例えばＬＯＮやＢＡＣｎｅｔなど）に従って通信リンク３７０を介して通信し得る。様々な実施形態において、ＡＨＵ制御装置３３０とＢＭＳ制御装置３６６は、（図３に示されるように）別々であっても、一体化されていてもよい。ＡＨＵ制御装置３３０は、ＢＭＳ制御装置３６６のプロセッサによって実行されるように構成されたハードウェアモジュール、ソフトウェアモジュール、または両方であってもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、ＡＨＵ制御装置３３０は、情報（例えばコマンド、設定値、動作境界など）をＢＭＳ制御装置３６６から受信し、情報（例えば温度測定値、弁またはアクチュエータ位置、動作ステータス、診断など）をＢＭＳ制御装置３６６に提供する。例えば、ＡＨＵ制御装置３３０は、温度センサ３６２〜３６４からの温度測定値、機器のオン／オフ状態、機器の動作能力、および／または任意の他の情報をＢＭＳ制御装置３６６に提供することができ、これらの情報をＢＭＳ制御装置３６６が使用して、ビルディング区域３０６内の変動する状態または条件を監視または制御することができる。
【００５５】
クライアントデバイス３６８は、ＨＶＡＣシステム１００、そのサブシステム、および／またはデバイスを制御、閲覧、または他の形でそれらと対話するための１つまたは複数の人間−機械インタフェースまたはクライアントインタフェース（例えば、グラフィカルユーザインタフェース、報告インタフェース、テキストベースのコンピュータインタフェース、クライアントフェーシングウェブサービス、ウェブクライアントにページを提供するウェブサーバなど）を含み得る。クライアントデバイス３６８は、コンピュータワークステーション、クライアント端末、遠隔もしくはローカルインタフェース、または任意の他のタイプのユーザインタフェースデバイスであってもよい。クライアントデバイス３６８は、固定端末でもモバイルデバイスでもよい。例えば、クライアントデバイス３６８は、デスクトップコンピュータ、ユーザインタフェースを備えるコンピュータサーバ、ラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン、ＰＤＡ、または任意の他のタイプのモバイルデバイスもしくは非モバイルデバイスであってもよい。クライアントデバイス３６８は、通信リンク３７２を介してＢＭＳ制御装置３６６および／またはＡＨＵ制御装置３３０と通信し得る。
【００５６】
環境状態制御システムの例
【００５７】
図４Ａを参照し、一部の実施形態による、独立したフィードバックループ４５０Ａ、４５０Ｂを用いて２つの部屋４１０Ａ、４１０Ｂの環境状態を制御するＨＶＡＣシステム４００Ａの図が示されている。ＨＶＡＣシステム４００Ａは、図１のＨＶＡＣシステム１００であり得る。図４Ａでは、ＨＶＡＣシステム４００Ａが、エアハンドリングユニット４０５、ダンパ４２０Ａ、４２０Ｂ（例えば弁）、サーモスタット４２５Ａ、４２５Ｂ、およびフィードバックループ制御装置４３５Ａ、４３５Ｂを含む。エアハンドリングユニット４０５は、共通ダクト４０８および共通ダクト４０８に結合される別個のダクト４１８Ａ、４１８Ｂによって部屋４１０Ａ、４１０Ｂに給気する。部屋４１０Ａの環境状態を調節するために、部屋４１０Ａに供給される空気は、ダンパ４２０Ａ、サーモスタット４２５Ａ、およびフィードバックループ制御装置４３５Ａを含むフィードバックループ４５０Ａによって制御される。同様に、部屋４１０Ｂの環境状態を調節するために、部屋４１０Ｂに供給される空気は、ダンパ４２０Ｂ、サーモスタット４２５Ｂ、およびフィードバックループ制御装置４３５Ｂを含む第２のフィードバックループ４５０Ｂによって制御される。
【００５８】
サーモスタット４２５は、対応する部屋４１０の目標設定値およびフィードバック信号を与えるための装置である。目標設定値とは、その関連領域の目標環境状態（例えば目標温度、目標圧力、目標湿度等）を示す信号またはデータである。フィードバック信号とは、その関連領域の感知される環境状態（例えば測定温度、測定圧力、測定湿度等）を示す電気信号またはデータであり得る。サーモスタット４２５は、有線または無線通信リンクを介して目標設定値およびフィードバック信号をフィードバックループ制御装置４３５に与える。サーモスタット４２５は、利用者が目標環境状態を選択することを可能にするスイッチ、押しボタン、またはタッチセンサが一体化されたディスプレイを含み得る。サーモスタット４２５は、選択された目標環境状態を示す目標設定値を生成し、その目標設定値をフィードバックループ制御装置４３５に与える。加えてサーモスタット４２５は、部屋の領域の環境状態を感知する１つまたは複数の環境状態センサ（例えば温度センサ、圧力センサ、湿度センサ等）を含み、感知される環境状態に基づいてフィードバック信号を生成し得る。サーモスタット４２５は、フィードバック信号もフィードバックループ制御装置４３５に与える。
【００５９】
フィードバックループ制御装置４３５は、目標設定値およびフィードバック信号をサーモスタット４２５から受信し、対応する部屋４１０の環境状態をしかるべく制御するコンポーネントである。フィードバックループ制御装置４３５は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその組合せであり得る。フィードバックループ制御装置４３５の例は、比例−積分−微分（ＰＩＤ）制御装置および比例−積分（ＰＩ）制御装置を含む。一実装形態では、フィードバックループ制御装置４３５が有線または無線通信リンクを介してサーモスタット４２５に通信可能に結合される。フィードバックループ制御装置４３５は、単一パッケージ内でダンパ４２０と一体化され得る。或いはフィードバックループ制御装置４３５およびダンパ４２０が物理的に分けられ、導電性の線またはトレースによって互いに電気的に結合され得る。この構成では、フィードバックループ制御装置４３５が部屋４１０の目標設定値およびフィードバック信号をサーモスタット４２５から受信し、部屋４１０の目標設定値およびフィードバック信号に基づいてダンパ４２０の開路（または閉路）量を制御するための制御信号を生成する。
【００６０】
図４Ｂは、図４Ａの２つの部屋４１０Ａ、４１０Ｂの構成の変化により互いに相互作用する２つのフィードバックループ４５０Ａ、４５０Ｂの図である。２つの部屋４１０Ａ、４１０Ｂの構成は壁、天井、取り外し可能な間仕切り、または２つの部屋４１０Ａ、４１０Ｂに接続される配管を修正することによって一時的にまたは永続的に変えられ得る。図４Ｂに示す例では、図４Ａの部屋４１０Ａ、４１０Ｂを分ける壁が位置していた空間を通って空気が交換され得る。交換される空気は部屋４１０Ａ、４１０Ｂの環境状態に影響を及ぼし、それにより２つのフィードバックループ４５０Ａ、４５０Ｂ間の相互作用を引き起こす場合がある。２つのフィードバックループ４５０Ａ、４５０Ｂ間のかかる相互作用は、部屋４１０Ａ、４１０Ｂの環境状態を独立に制御する能力を低下させ得る。
【００６１】
図５Ａは、２つの独立したフィードバックループを含む環境状態制御システム５００Ａの略図を示す。環境状態制御システム５００Ａは、図４ＡのＨＶＡＣシステム４００Ａの一部であり得る。環境状態制御システム５００Ａは、第１のフィードバックループ制御装置５１０Ａ、第２のフィードバックループ制御装置５１０Ｂ、ならびに第１の一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１および第２の一次アクチュエータ乗算器Ｇ２２を含むアクチュエータ乗算器ネットワーク５５０Ａを含む。一つの構成では、第１のフィードバックループ制御装置５１０Ａおよび第１の一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１が第１のフィードバックループを形成する。同様に、第２のフィードバックループ制御装置５１０Ｂおよび第２の一次アクチュエータ乗算器Ｇ２２が第２のフィードバックループを形成する。第１のフィードバックループが第１の目標設定値ｒ１を受信し、第１の目標設定値ｒ１に従って第１のフィードバック信号ｙ１を変更する。同様に、第２のフィードバックループが第２の目標設定値ｒ２を受信し、第２の目標設定値ｒ２に従って第２のフィードバック信号ｙ２を変更する。第１のフィードバック信号ｙ１は部屋４１０Ａの第１の領域の感知される環境状態（例えば測定温度、測定圧力、測定湿度）を示す電気信号またはデータとすることができ、第２のフィードバック信号ｙ２は部屋４１０Ｂの第２の領域の感知される環境状態を示す電気信号またはデータであり得る。図５Ａに示すように、第１のフィードバックループおよび第２のフィードバックループは互いに独立している。
【００６２】
第１のフィードバックループ制御装置５１０Ａが第１の目標設定値ｒ１および第１のフィードバック信号ｙ１を受信し、第１の目標設定値ｒ１および第１のフィードバック信号ｙ１に従って第１の制御信号ｋ１を生成する。第１のフィードバックループ制御装置５１０Ａは、図４Ａのフィードバックループ制御装置４３５Ａの一部であり得る。第１のフィードバックループ制御装置５１０Ａは、第１の制御誤差検出器５２０Ａ、および第１の制御誤差検出器５２０Ａに結合される第１の比例−積分（ＰＩ）制御装置５３０Ａを含み得る。
【００６３】
第１の制御誤差検出器５２０Ａが第１の目標設定値ｒ１および第１のフィードバック信号ｙ１を受信し、第１の目標設定値ｒ１および第１のフィードバック信号ｙ１に基づいて第１の制御誤差信号ｅ１を生成する。一態様では、第１の制御誤差検出器５２０Ａが第１の目標設定値ｒ１と第１のフィードバック信号ｙ１との差を取得し、その差を示す第１の制御誤差信号ｅ１を生成する。第１の制御誤差検出器５２０Ａが第１の制御誤差信号ｅ１を第１のＰＩ制御装置５３０Ａに出力する。
【００６４】
第１のＰＩ制御装置５３０Ａが第１の制御誤差信号ｅ１を受信し、第１の制御誤差信号ｅ１に基づいて第１の制御信号ｋ１を生成する。第１のＰＩ制御装置５３０Ａは、第１の制御誤差検出器５２０Ａの出力に結合される入力を含む。この構成では、第１のＰＩ制御装置５３０Ａが、第１の制御誤差信号ｅ１の現在のおよび過去のコンポーネントに基づいて第１の制御信号ｋ１を生成し得る。第１のＰＩ制御装置５３０Ａは、第１の制御信号ｋ１を第１の一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１に出力する。
【００６５】
第１の一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１は、第１の制御信号ｋ１に応じたそれぞれの領域の環境状態に対する効果を表す。第１の一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１は、制御信号に従って環境状態を変える環境状態アクチュエータ（例えば図４Ａのダンパ４２０）と、環境状態を感知し、感知した環境状態に従ってフィードバック信号を生成するサーモスタットとの組合せに対応し得る。例えば第１の一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１は、第１の制御信号ｋ１に基づいて動作させられるダンパ４２０Ａによる図４Ａの部屋４１０Ａ内の温度の効果を表す。一態様では、第１の制御信号ｋ１に第１の一次アクチュエータ係数ｇｃ１１を乗算することによって第１のフィードバック信号ｙ１が得られることを一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１が表す。第１の一次アクチュエータ係数ｇｃ１１は、開ループ試験測定によって得ることができる。
【００６６】
第２のフィードバックループが第２の目標設定値ｒ２および第２のフィードバック信号ｙ２を受信し、第２の目標設定値ｒ２および第２のフィードバック信号ｙ２に従って第２のフィードバック信号ｙ２を変更する。第２のフィードバックループは、第１のフィードバックループの第１のフィードバックループ制御装置５１０Ａおよび第１の一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１と同様のやり方で構成され動作する、第２のフィードバックループ制御装置５１０Ｂおよび第２の一次アクチュエータ乗算器Ｇ２２を含む。従って、簡潔にするためにこれらについての詳細な説明は本明細書では省略する。
【００６７】
図５Ｂは、２つの相互作用するフィードバックループを含む環境状態制御システム５００Ｂの略図を示す。環境状態制御システム５００Ｂは、図４ＢのＨＶＡＣシステム４００Ｂの一部であり得る。環境状態制御システム５００Ｂのコンポーネントは、アクチュエータ乗算器ネットワーク５５０Ｂが相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２およびＧ２１ならびに加算器５６０Ａ、５６０Ｂをさらに含み、一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１およびＧ２２の出力が一次アクチュエータ出力信号ｏｐ１、ｏｐ２のそれぞれで置換されることを除き、図５Ａの環境状態制御システム５００Ａのコンポーネントとほぼ同様である。一態様では、相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２およびＧ２１ならびに加算器５６０Ａ、５６０Ｂが物理的に実装されなくてもよいが、２つのフィードバックループ間の相互作用による環境状態の効果をモデリングする。フィードバックループ間の相互作用は、図４Ｂに示す２つの部屋４１０Ａ、４１０Ｂの構成の変化に応じて起こり得る。これらの追加のコンポーネントによって表されるかかる相互作用は、フィードバックループの制御性能を低下させ得る。
【００６８】
相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２および加算器５６０Ａは、第１のフィードバックループに対する第２の制御信号ｋ２の効果を表し、相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ２１および加算器５６０Ｂは第２のフィードバックループに対する第１の制御信号ｋ１の効果を表す。例えば相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２は、第２の制御信号ｋ２に従ってダンパ４２０Ｂを制御することによる部屋４１０Ａ内の温度に対する効果を表す。同様に、相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ２１は、第１の制御信号ｋ１に従ってダンパ４２０Ａを制御することによる部屋４１０Ｂ内の温度に対する効果を表す。一つの手法では、第１の制御信号ｋ１に相互作用アクチュエータ係数ｇｃ２１を乗算することによって相互作用アクチュエータ出力信号ｏｉ２が得られ得ることを相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ２１が表す。同様に、第２の制御信号ｋ２に相互作用アクチュエータ係数ｇｃ１２を乗算することによって相互作用アクチュエータ出力信号ｏｉ１が得られ得ることを相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２が表す。フィードバック信号ｙ１が相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２からの相互作用アクチュエータ出力信号ｏｉ１の影響を受けることを加算器５６０Ａが表す。同様に、フィードバック信号ｙ２が相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ２１からの相互作用アクチュエータ出力信号ｏｉ２の影響を受けることを加算器５６０Ｂが表す。従って、相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２およびＧ２１ならびに加算器５６０Ａ、５６０Ｂは２つのフィードバックループ間の干渉をモデリングする。
【００６９】
図６を参照し、１つまたは複数の実施形態による、２つの部屋の環境状態の独立制御を改善するためのデカップラ６３０を含むＨＶＡＣシステム６００の図が示されている。ＨＶＡＣシステム６００の構成は、相互作用するフィードバックループ４５０Ａ、４５０Ｂの制御を改善するためにデカップラ６３０が追加され、図４Ｂのフィードバックループ制御装置４３５Ａ、４３５Ｂがフィードバックループ制御装置６３５Ａ、６３５Ｂで置換されることを除き、図４ＢのＨＶＡＣシステム４００Ｂと同様である。とりわけデカップラ６３０は、部屋４１０Ａ、４１０Ｂ間の相互作用にもかかわらず、部屋４１０Ａ、４１０Ｂの環境状態を独立に制御することを可能にする。一部の実施形態では、図６に示すのと異なるフィードバックループまたは異なるコンポーネントをＨＶＡＣシステム６００内に含めることができる。さらに、追加の部屋および追加のフィードバックループをＨＶＡＣシステム６００内に含めることができる。
【００７０】
１つまたは複数の実施形態では、デカップラ６３０は目標設定値およびフィードバック信号を受信し、修正済み設定値を生成するコンポーネントである。デカップラ６３０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその組合せであり得る。一実装形態では、デカップラ６３０がサーモスタット４２５Ａ、４２５Ｂとフィードバックループ制御装置６３５Ａ、６３５Ｂとの間に結合される。この構成では、デカップラ６３０が目標設定値およびフィードバック信号をサーモスタット４２５Ａ、４２５Ｂから受信し、目標設定値を修正して修正済み設定値を取得し、その修正済み設定値をフィードバックループ制御装置６３５Ａ、６３５Ｂに与える。目標設定値の代わりにフィードバックループ制御装置６３５Ａ、６３５Ｂに与えられる修正済み設定値は、部屋４１０Ａ、４１０Ｂの環境状態を独立に制御することを可能にする。一部の実施形態では、デカップラ６３０とフィードバックループ制御装置６３５Ａ、６３５Ｂとを一体化することができる。図７から図１１に関し、デカップラ６３０の詳細な構成および動作を以下に示す。
【００７１】
図７は、一部の実施形態による、デカップラ７３０を含む環境状態制御システム７００の略図を示す。環境状態制御システム７００は、図６のＨＶＡＣシステム６００の一部であり得る。図７では、環境状態制御システム７００が、デカップラ７３０、フィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂ、およびアクチュエータ乗算器ネットワーク７５０を含む。アクチュエータ乗算器ネットワーク７５０は、図５Ｂのアクチュエータ乗算器ネットワーク５５０と同じとすることができ、従ってアクチュエータ乗算器ネットワーク７５０のクロスオーバネットワークによって２つのフィードバックループ間の相互作用が生じ得る。一態様では、環境状態制御システム７００の構成は、デカップラ７３０が追加され、図５Ｂのフィードバックループ制御装置５１０Ａ、５１０Ｂがフィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂで置換されることを除き、図５Ｂの環境状態制御システム５００Ｂと同様である。この構成では、デカップラ７３０が目標設定値ｒ１、ｒ２およびフィードバック信号ｙ１、ｙ２を受信し、修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊を生成する。フィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂは、修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊に従って制御信号ｕ１、ｕ２を生成する。修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊は、アクチュエータ乗算器ネットワーク７５０からのフィードバック信号ｙ１、ｙ２のそれぞれを目標設定値ｒ１、ｒ２のそれぞれに依存させるが、他の目標設定値には依存させない。従って環境状態制御システム７００は、相互作用するフィードバックループ７１０Ａ、７１０Ｂにもかかわらず様々な領域内の環境状態の制御を改善する。
【００７２】
１つまたは複数の実施形態では、デカップラ７３０が目標設定値ｒ１、ｒ２およびフィードバック信号ｙ１、ｙ２を受信し、目標設定値ｒ１、ｒ２およびフィードバック信号ｙ１、ｙ２に基づいて修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊を生成する。一態様ではデカップラ７３０が、２つのフィードバックループ７１０Ａ、７１０Ｂ間の相互作用を予測し、予測した相互作用に従って目標設定値ｒ１、ｒ２を修正して目標設定値ｒ１、ｒ２に事前補償コンポーネントを追加するクロスオーバネットワークを含む。フィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂによってアクチュエータ乗算器ネットワーク７５０に適用される事前補償コンポーネントは、あたかも２つのフィードバックループ７１０Ａ、７１０Ｂ間の相互作用が生じないかのように、アクチュエータ乗算器ネットワーク７５０が動作することを可能にする。その結果デカップラ７３０は、フィードバック信号ｙ１が目標設定値ｒ２と独立であること、およびフィードバック信号ｙ２が目標設定値ｒ１と独立であることを可能にする。デカップラ７３０の実装についての詳細な説明を図８および図９に関して以下に示す。
【００７３】
図６〜図７には２つのフィードバックループしか図示していないが、本明細書に記載のシステムおよび方法は任意の数の相互作用する制御ループに適用可能であり得る。例えばＨＶＡＣシステム６００は、２つの相互作用する制御ループ、３つの相互作用する制御ループ、４つの相互作用する制御ループ、またはそれ以上を含み得る。概して、ＨＶＡＣシステム６００はＮ個の相互作用する制御ループを含むことができ、Ｎ≧２である。
【００７４】
本発明の一実装形態を示すために、２つの相互作用する制御ループを有する空間のための制御システム７００の一例を図７〜図１１に関して詳細に説明する。様々な実施形態において、制御システム７００は、任意の数Ｎの相互作用する制御ループをデカップルするために使用することができ、または３つ以上の相互作用する制御ループを任意の構成で含むシステムの一部として実装することができる。
【００７５】
制御ループのそれぞれは、複数の制御ループの１つに対応する別々の制御装置を含み得る。各制御装置は、対応するデカップラから修正済み設定値を、制御ループの１つからフィードバック信号を受信するように構成され得る。各制御装置は、対応する制御ループのための修正済み設定値およびフィードバック信号に基づいて対応する制御ループのための制御信号を生成することができる。
【００７６】
デカップラは、２つ以上の制御装置のそれぞれに結合され得る。デカップラは、２つ以上の相互作用する制御ループから目標設定値およびフィードバック信号を受信し得る。デカップラは、対応する制御ループ以外の２つ以上の相互作用する制御ループのそれぞれに対する対応する制御ループの各制御信号の効果を予測することができ、初期設定値のそれぞれおよびフィードバック信号のそれぞれに基づいて修正済み設定値のそれぞれを生成して、他の制御ループのそれぞれに対する各制御信号の予測される効果を減らすことができる。
【００７７】
図８は、一部の実施形態による、図７のフィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂの略図の一例を示す。フィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂは、図６のフィードバックループ制御装置６３５Ａ、６３５Ｂであり得る。一実施形態では、フィードバックループ制御装置７４０Ａが制御誤差検出器８１０Ａおよび比例−微分（ＰＤ）制御装置Ｃ１’を含む。同様に、フィードバックループ制御装置７４０Ｂは制御誤差検出器８１０ＢおよびＰＤ制御装置Ｃ２’を含む。フィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂ内のコンポーネントは、制御誤差検出器８１０Ａ、８１０Ｂが修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊をそれぞれ受信し、ＰＩ制御装置５３０Ａ、５３０ＢがＰＤ制御装置Ｃ１’、Ｃ２’で置換されることを除き、図５Ａのフィードバックループ制御装置５１０Ａ、５１０Ｂとほぼ同様である。一緒になり、これらのコンポーネントはフィードバックループを制御するために動作する。
【００７８】
ＰＩ制御装置の代わりにＰＤ制御装置Ｃ１’、Ｃ２’を実装することは、フィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂとアクチュエータ乗算器ネットワーク７５０との間の制御信号をインタセプトすることなしにデカップラ７３０をフロントエンドに実装することを可能にする。とりわけ、ＰＩ制御装置の前にデカップラを実装することは静的利得を無限にする。例えばＰＩ制御装置の伝達関数は、以下に示すように積分器１／ｓ項（１／ｓ  ｔｅｒｍ）を含む。
【数１】
2019008787.tif 000003
ここで、Ｃ（ｓ）はＰＩ制御装置の伝達関数であり、Ｋは比例係数であり、Ｔｉは積分係数（ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。一態様では、ＰＩ制御装置５３０を以下に示すようにＰＤ制御装置に変換することができる。
【数２】
2019008787.tif 000004
ここで、Ｃ’（ｓ）はＰＤ制御装置の伝達関数である。積分器１／ｓはデカップラ７３０のフロントエンドに実装することができ、それにより、たとえデカップラ７３０がフィードバックループ制御装置の前に実装されても静的利得が無限になるのを未然に防ぐ。
【００７９】
図９を参照し、一部の実施形態による、図７のデカップラ７３０の略図の一例が示されている。一実施形態では、デカップラ７３０が、デカップリング誤差検出器９０５Ａ、９０５Ｂと、積分器９１０Ａ、９１０Ｂと、一次デカップリング乗算器Ｔ１１、Ｔ２２、相互作用デカップラ乗算器Ｔ１２、Ｔ２１、およびデカップリング加算器９３０Ａ、９３０Ｂを含むクロスオーバネットワーク９６０とを含む。第１のデカップリング誤差検出器９０５Ａが目標設定値ｒ１およびフィードバック信号ｙ１を受信し、誤差信号ｅ１を生成する。同様に、第２のデカップリング誤差検出器９０５Ｂが目標設定値ｒ２およびフィードバック信号ｙ２を受信し、誤差信号ｅ２を生成する。積分器９１０Ａが誤差信号ｅ１を受信し、第１の積分済みデカップリング誤差信号ｓ１を生成する。同様に、第２の積分器９１０Ｂが誤差信号ｅ２を受信し、第２の積分済みデカップリング誤差信号ｓ２を生成する。クロスオーバネットワーク９６０が積分済みデカップリング誤差信号ｓ１、ｓ２およびフィードバック信号ｙ１、ｙ２を受信し、修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊を生成する。一緒になり、これらのコンポーネントは２つのフィードバックループ間の相互作用を予測するために動作し、目標設定値ｒ１、ｒ２に事前補償コンポーネントを追加して修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊を得る。
【００８０】
第１のデカップリング誤差検出器９０５Ａが、第１の目標設定値ｒ１および第１のフィードバック信号ｙ１を受信し、第１の目標設定値ｒ１および第１のフィードバック信号ｙ１に基づいて第１のデカップリング誤差信号ｅ１を生成する。一態様では、第１のデカップリング誤差検出器９０５Ａが第１の目標設定値ｒ１と第１のフィードバック信号ｙ１との差を取得し、その差を示す第１のデカップリング誤差信号ｅ１を生成する。第１のデカップリング誤差検出器９０５Ａが、第１のデカップリング誤差信号ｅ１を第１の積分器９１０Ａに出力する。
【００８１】
第１の積分器９１０Ａが、第１のデカップリング誤差信号ｅ１を受信し、第１の積分済みデカップリング誤差信号ｓ１を生成する。第１の積分器９１０Ａは、第１のデカップリング誤差検出器９０５Ａの出力に結合される入力と、クロスオーバネットワーク９６０の入力に結合される出力とを含む。この構成では、第１の積分器９１０Ａが一定期間にわたる第１のデカップリング誤差信号ｅ１を積分して第１の積分済みデカップリング誤差信号ｓ１を生成し、第１の積分済みデカップリング誤差信号ｓ１をクロスオーバネットワーク９６０に与える。一態様では、第１の積分器９１０Ａが等式（２）の積分器１／ｓ項として実装される。
【００８２】
第２のデカップリング誤差検出器９０５Ｂが第２の目標設定値ｒ２および第２のフィードバック信号ｙ２を受信し、第２の目標設定値ｒ２および第２のフィードバック信号ｙ２に基づいて第２のデカップリング誤差信号ｅ２を生成する。一態様では、第２のデカップリング誤差検出器９０５Ｂが第２の目標設定値ｒ２と第２のフィードバック信号ｙ２との差を取得し、その差を示す第２のデカップリング誤差信号ｅ２を生成する。第２のデカップリング誤差検出器９０５Ｂが、第２のデカップリング誤差信号ｅ２を第２の積分器９１０Ｂに出力する。
【００８３】
第２の積分器９１０Ｂが、第２のデカップリング誤差信号ｅ２を受信し、第２の積分済みデカップリング誤差信号ｓ２を生成する。第２の積分器９１０Ｂは、第２のデカップリング誤差検出器９０５Ｂの出力に結合される入力と、クロスオーバネットワーク９６０の別の入力に結合される出力とを含む。この構成では、第２の積分器９１０Ｂが一定期間にわたる第２のデカップリング誤差信号ｅ２を積分して第２の積分済みデカップリング誤差信号ｓ２を生成し、第２の積分済みデカップリング誤差信号ｓ２をクロスオーバネットワーク９６０に与える。一態様では、第２の積分器９１０Ｂが等式（２）の積分器１／ｓ項として実装される。
【００８４】
クロスオーバネットワーク９６０は、積分済みデカップリング誤差信号ｓ１、ｓ２およびフィードバック信号ｙ１、ｙ２を受信し、修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊を生成するコンポーネントである。一実装形態では、クロスオーバネットワーク９６０が、一次デカップリング乗算器Ｔ１１、Ｔ２２、相互作用デカップリング乗算器Ｔ１２、Ｔ２１、およびデカップリング加算器９３０Ａ、９３０Ｂを含む。一つの構成では、一次デカップリング乗算器Ｔ１１が積分器９１０Ａとデカップリング加算器９３０Ａとの間に結合され、一次デカップリング乗算器Ｔ２２が積分器９１０Ｂとデカップリング加算器９３０Ｂとの間に結合され、相互作用デカップリング乗算器Ｔ１２が積分器９１０Ｂとデカップリング加算器９３０Ａとの間に結合され、相互作用デカップリング乗算器Ｔ２１が積分器９１０Ａとデカップリング加算器９３０Ｂとの間に結合される。デカップリング加算器９３０Ａがフィードバック信号ｙ１と、一次デカップリング乗算器Ｔ１１からの出力と、相互作用デカップリング乗算器Ｔ１２からの出力とを加算して修正済み設定値ｒ１＊を生成する。同様に、デカップリング加算器９３０Ｂがフィードバック信号ｙ２と、一次デカップリング乗算器Ｔ２２からの出力と、相互作用デカップリング乗算器Ｔ２１からの出力とを加算して修正済み設定値ｒ２＊を生成する。
【００８５】
一実施形態では、デカップリング乗算器Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２のそれぞれが、自らの入力に対応する係数を乗算する。具体的には、一次デカップリング乗算器Ｔ１１は、積分済みデカップリング誤差信号ｓ１に第１の一次デカップリング係数ｔｃ１１を乗算して第１の一次乗算済み誤差信号ｓｐ１を出力として生成する。相互作用デカップリング乗算器Ｔ１２は、積分済みデカップリング誤差信号ｓ２に第１の相互作用デカップリング係数ｔｃ１２を乗算して第１の相互作用乗算済み誤差信号ｓｉ１を出力として生成する。同様に、一次デカップリング乗算器Ｔ２２は、積分済みデカップリング誤差信号ｓ２に第２の一次デカップリング係数ｔｃ２２を乗算して第２の一次乗算済み誤差信号ｓｐ２を出力として生成する。相互作用デカップリング乗算器Ｔ２１は、積分済みデカップリング誤差信号ｓ１に第２の相互作用デカップリング係数ｔｃ２１を乗算して第２の相互作用乗算済み誤差信号ｓｉ２を出力として生成する。
【００８６】
デカップリング加算器９３０Ａ、９３０Ｂは、乗算済み誤差信号ｓｐ１、ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｐ２をフィードバック信号ｙ１、ｙ２に加えて修正済み設定値ｒ１＊、ｒ２＊を得るコンポーネントである。一実装形態ではデカップリング加算器９３０Ａが、第１のフィードバック信号ｙ１を受信するための入力と、一次デカップリング乗算器Ｔ１１の出力に結合される入力と、相互作用デカップリング乗算器Ｔ１２の出力に結合される入力と、フィードバックループ制御装置７４０Ａの入力に結合される出力とを含む。同様に、デカップリング加算器９３０Ｂが、第２のフィードバック信号ｙ２を受信するための入力と、一次デカップリング乗算器Ｔ２２の出力に結合される入力と、相互作用デカップリング乗算器Ｔ２１の出力に結合される入力と、フィードバックループ制御装置７４０Ｂの別の入力に結合される出力とを含む。この構成ではデカップリング加算器９３０Ａが、フィードバック信号ｙ１と、第１の一次乗算済み誤差信号ｓｐ１と、第１の相互作用乗算済み誤差信号ｓｉ１とを加算して第１の修正済み設定値ｒ１＊を得る。同様に、デカップリング加算器９３０Ｂが、フィードバック信号ｙ２と、第２の一次乗算済み誤差信号ｓｐ２と、第２の相互作用乗算済み誤差信号ｓｉ２とを加算して第２の修正済み設定値ｒ２＊を得る。
【００８７】
一態様では、目標設定値ｒ１、ｒ２およびフィードバック信号ｙ１、ｙ２をデカップラ７３０に適用したとき、２つのフィードバックループ間の相互作用を予測することができるように、および修正済み設定値を生成することができるように係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２が決定される。フィードバックループ制御装置７４０Ａ、７４０Ｂに適用される修正済み設定値は、第２のフィードバックループ７１０Ｂに対する目標設定値ｒ１の効果を減らすこと、および第１のフィードバックループ７１０Ａに対する目標設定値ｒ２の効果を減らすことを可能にする。一つの手法では、係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２が以下の等式を満たすように決定される。
【数３】
2019008787.tif 000005
Ｃ１’（ｓ）は図８のＰＤ制御装置Ｃ１’の伝達関数であり、Ｃ２’（ｓ）は図８のＰＤ制御装置Ｃ２’の伝達関数である。つまり係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２は、（ｉ）フィードバック信号ｙ１がデカップリング誤差信号ｅ１に依存するがデカップリング誤差信号ｅ２には依存せず、かつ（ｉｉ）フィードバック信号ｙ２がデカップリング誤差信号ｅ２に依存するがデカップリング誤差信号ｅ１には依存しないように選択される。具体的には、係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２は以下の等式を満たすように選択することができる。：
ＧＣ’（ｓ）Ｔ＝ｄｉａｇ（Ｇ）Ｃ’（ｓ）、または
Ｔ＝Ｃ’（ｓ）−１Ｇ−１ｄｉａｇ（Ｇ）Ｃ’（ｓ）  等式（４）
【００８８】
図６のＨＶＡＣシステム６００および図７の環境状態制御システム７００は、２つのフィードバックループによって２つの領域内の環境状態を制御するように図示されているが、他の実施形態では、本明細書で開示した原理に従って１つまたは複数のデカップラによって目標設定値を修正し、修正済み設定値をフィードバックループに適用することによって、さらなる領域を制御することができる。
【００８９】
一部の実施形態では、環境状態制御システム７００が空間の構成の変化に動的に適合することができる。例えば環境状態制御システム７００は、２つのフィードバックループ（例えば図５Ｂの相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２、Ｇ２１）間の相互作用の変化を明らかにすることができる。２つのフィードバックループ間の相互作用の変化は、開ループ試験、閉ループ試験、またはその組合せによって実行され得る。環境状態制御システム７００は、目標設定値の変化を自動で検出する場合、空間の構成の変化を自動で検出する場合、利用者によって手動で要求される場合、または周期的に２つのフィードバックループ間の相互作用の変化を明らかにすることができる。２つのフィードバックループ間の相互作用の変化を検出することに応答し、環境状態制御システム７００は例えば上記の等式（４）に従って係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２を調節することができる。
【００９０】
一部の実施形態では、空間の構成が１組の構成から選択され、選択された構成に従って係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２が決定される。例えば、２つの部屋４１０Ａ、４１０Ｂを分ける壁が、「完全に開いている」、「途中まで開いている」、および「完全に閉じている」を含む選択肢に従って選択的に構成され得る。動作前にまたは動作の間にフィードバックループ間の相互作用を構成ごとに決定することができ、対応する１組の係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２をそれに応じて予め決定することができる。加えて、対応する１組の係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２を構成ごとにメモリによって記憶することができる。動作中、壁の選択された構成（または空間の構成）に従って対応する１組の係数ｔｃ１１、ｔｃ１２、ｔｃ２１、ｔｃ２２を取り出して、本明細書で開示するデカップラを実装することができる。
【００９１】
図１０は、１つまたは複数の実施形態による、相互作用するフィードバックループの制御を改善するためのデカップラ（例えば図６のデカップラ６３０）を実装するための環境状態制御装置１０００のブロック図である。環境状態制御装置１０００は、図３のＡＨＵ制御装置３３０または図３のＢＭＳ制御装置３６６とＡＨＵ制御装置３３０との組合せであり得る。一つの構成では、環境状態制御装置１０００が通信インタフェース１０２５、および処理回路１０２８を含む。目標設定値を修正して修正済み設定値を取得し、改善された制御を得るために修正済み設定値を相互作用するフィードバックループに適用するデカップラを実装するために、これらのコンポーネントは一緒に動作する。一部の実施形態では、環境状態制御装置１０００が図１０に示すよりも多い、少ない、または図１０に示すのと異なるコンポーネントを含む。
【００９２】
通信インタフェース１０２５は、他のコンポーネント（例えば図６のダンパ４２０Ａ、４２０Ｂ、エアハンドリングユニット４０５、またはサーモスタット４２５Ａ、４２５Ｂ）に対する環境状態制御装置１０００の通信を助ける。通信インタフェース１０２５は、有線または無線通信インタフェース（例えばジャック、アンテナ、送信機、受信機、トランシーバ、無線端末等）とすることができ、またはそれらを含み得る。様々な実施形態において、通信インタフェース１０２５による通信は直接（例えばローカルの有線または無線通信）または通信ネットワーク（例えばＷＡＮ、インターネット、セルラネットワーク等）経由であり得る。例えば通信インタフェース１０２５は、ネットワークを介してデータを送受信するためのイーサネット（登録商標）／ＵＳＢ／ＲＳ２３２／ＲＳ４８５カードおよびポートを含み得る。別の例では、通信インタフェース１０２５が、無線通信ネットワークを介して通信するためのＷｉ−Ｆｉトランシーバを含み得る。別の例では、通信インタフェース１０２５がセルラ電話または携帯電話の通信トランシーバを含み得る。
【００９３】
処理回路１０２８は、図７のデカップラ７３０の実装を助けるハードウェア回路である。一実施形態では、処理回路１０２８がプロセッサ１０３０と、プロセッサ１０３０によって実行可能な命令（またはプログラムコード）を記憶するメモリ１０４０とを含む。一実施形態では、プロセッサ１０３０によって実行される命令が、設定値構成モジュール１０６０、フィードバック制御装置構成モジュール１０７０、干渉モデリングモジュール１０８０、デカップラ構成モジュール１０９０、およびデカップラ実装モジュール１０９５を含むソフトウェアモジュールを形成する。他の実施形態では、プロセッサ１０３０およびメモリ１０４０を省略することができ、再構成可能回路（例えば書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の回路によるハードウェアモジュールとして、またはソフトウェアモジュールとハードウェアモジュールとの組合せとしてこれらのモジュールを実装することができる。
【００９４】
設定値構成モジュール１０６０は、目標設定値を得るコンポーネントである。設定値構成モジュール１０６０は、通信インタフェース１０２５によって様々な部屋の目標設定値を受信することができる。設定値構成モジュール１０６０は受信した目標設定値を記憶し、その目標設定値をフィードバック制御装置構成モジュール１０７０、干渉モデリングモジュール１０８０、デカップラ構成モジュール１０９０、およびデカップラ実装モジュール１０９５に与えることができる。
【００９５】
フィードバック制御装置構成モジュール１０７０は、フィードバックループ制御装置を構成するためのパラメータを得るコンポーネントである。フィードバックループ制御装置は、フィードバックループ制御装置を構成するためのパラメータに従って環境状態アクチュエータ（例えば暖房、冷房、弁等）を制御するための制御信号を生成する図７のフィードバックループ制御装置７４０であり得る。パラメータの例は、伝達関数、フィードバックループ制御装置内のコンポーネントの利得係数等を含む。一つの手法では、フィードバック制御装置構成モジュール１０７０が、開ループ試験測定によって環境状態アクチュエータ（例えば一次アクチュエータ乗算器Ｇ１１およびＧ２２）のパラメータ（例えば伝達関数や一次アクチュエータ係数ｇｃ１１、ｇｃ２２等の利得係数）を得る。加えて、フィードバック制御装置構成モジュール１０７０は、環境状態アクチュエータを駆動するためのユーザ入力によりまたは自動化プロセスにより、フィードバックループ制御装置を構成するためのパラメータを得る。一態様では、フィードバック制御装置構成モジュール１０７０がＰＩ制御装置の設計を取得し、等式（２）に従ってＰＩ制御装置をＰＤ制御装置に変換してパラメータを得る。
【００９６】
干渉モデリングモジュール１０８０は、フィードバックループ間の相互作用のモデリングを生成するコンポーネントである。一つの手法では、干渉モデリングモジュール１０８０が、独立したフィードバックループ（例えば図５Ａの独立したフィードバックループ）の第１の概略的代表例に対応するモデルデータを生成し、第１の概略的代表例に相互作用コンポーネントを加えることにより、相互作用するフィードバックループ（例えば図５Ｂの相互作用するフィードバックループ）の第２の概略的代表例に対応する追加のモデルデータを生成する。さらに、干渉モデリングモジュール１０８０は、相互作用コンポーネント（例えば相互作用アクチュエータ乗算器Ｇ１２およびＧ２１）のパラメータ（例えば伝達関数や相互作用アクチュエータ係数ｇｃ１２、ｇｃ２１等の利得係数）を決定する。干渉モデリングモジュール１０８０は、開ループ試験、閉ループ試験、またはその組合せによってパラメータを決定し得る。干渉モデリングモジュール１０８０は、目標設定値の変化を自動で検出する場合、利用者によって手動で要求される場合、周期的に、またはそれらの任意の組合せでパラメータを決定し得る。
【００９７】
デカップラ構成モジュール１０９０は、様々な領域内の相互作用するフィードバックループの制御を改善する、デカップラ（例えば図６のデカップラ）を構成するためのパラメータを決定する。一つの手法では、デカップラ構成モジュール１０９０が、相互作用するフィードバックループの概略的代表例のフィードバックループ制御装置および相互作用コンポーネントを構成するためのパラメータに基づき、デカップラを構成するためのパラメータ（例えば利得係数や伝達関数）を決定する。具体的には、デカップラ構成モジュール１０９０は、各領域について環境状態が対応する目標設定値に依存するが他の目標設定値には依存しないように、等式（４）に従ってデカップラのパラメータを決定し得る。
【００９８】
デカップラ実装モジュール１０９５は、デカップラ構成モジュール１０９０が決定したパラメータに従ってデカップラ（例えば図６のデカップラ６３０）を実装するコンポーネントである。デカップラ実装モジュール１０９５は、デカップラの概略的代表例を示すモデルデータ（例えばネットリストやレジスタ転送レベル（ＲＴＬ）コード）、およびデカップラを構成するためのパラメータを生成し得る。モデルデータに基づき、デカップラ実装モジュール１０９５は、再構成可能なハードウェア回路上にデカップラを実装することができる。例えばデカップラ実装モジュール１０９５は、デカップラを構成するためのパラメータに従って図９に示すデカップリング誤差検出器９０５、積分器９１０Ａ、９１０Ｂ、乗算器Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２、およびデカップリング加算器９３０を生成する。或いはデカップラ実装モジュール１０９５は、本明細書に記載のデカップラの機能を実行するためにソフトウェアモジュール上にデカップラを実装する。
【００９９】
図１１は、一部の実施形態による、相互作用するフィードバックループの独立制御を改善するプロセス１１００を示す流れ図である。このプロセス１１００は、図７のデカップラ７３０によって実行され得る。一部の実施形態では、プロセス１１００が他のエンティティによって実行され得る。一部の実施形態では、プロセス１１００が図１１に示すよりも多い、少ない、または図１１に示すのと異なるステップを含み得る。
【０１００】
デカップラ７３０が、第１の設定値、第２の設定値、第１のフィードバック信号、および第２のフィードバック信号を受信する（ステップ１１１０）。第１の設定値は空間の第１の領域の目標環境状態（例えば温度、圧力、湿度等）を示す信号またはデータとすることができ、第２の設定値はその空間の第２の領域の目標環境状態を示す信号またはデータであり得る。第１のフィードバック信号は空間の第１の領域の感知される環境状態を示す信号またはデータとすることができ、第２のフィードバック信号はその空間の第２の領域の感知される環境状態を示す信号またはデータであり得る。
【０１０１】
デカップラ７３０が、第２のフィードバックループに対する第１の制御信号の効果および第１のフィードバックループに対する第２の制御信号の効果を予測し（ステップ１１２０）、予測した効果に基づいて第１の修正済み設定値および第２の修正済み設定値を生成する（ステップ１１３０）。一態様ではデカップラ７３０が、第２のフィードバックループに対する第１の制御信号の効果および第１のフィードバックループに対する第２の制御信号の効果を予測し、デカップラ７３０のクロスオーバネットワークに目標設定値およびフィードバック信号を適用することにより、予測される効果を減らすための事前補償コンポーネントを生成する。図９および等式（４）に関して上記で説明したように、クロスオーバネットワークのパラメータは第１のフィードバックループと第２のフィードバックループとの間の相互作用のモデルに基づいて選択され得る。
【０１０２】
デカップラ７３０は、第１の修正済み設定値を第１のフィードバックループ制御装置に与えて第１の制御信号を生成し、第２の修正済み設定値を第２のフィードバックループ制御装置に与えて第２の制御信号を生成する（ステップ１１４０）。第１の修正済み設定値および第２の修正済み設定値に従って動作する第１のフィードバックループ制御装置および第２のフィードバックループ制御装置は、第２のフィードバックループに対する第１の制御信号の予測される効果および第１のフィードバックループに対する第２の制御信号の予測される効果を減らすことができる。
【０１０３】
有利には、デカップラによって修正済み設定値を生成し、修正済み設定値に従ってフィードバックループを動作させることは、各領域の環境状態をそれぞれの目標設定値によってかつ他の目標設定値に関係なく独立に制御することを可能にする。さらに、本明細書で開示するデカップラを実装することは、フィードバックループ制御装置と環境状態アクチュエータとの間の接続または信号をインタセプトすることなしにデカップラをフロントエンドに実装することを可能にする。
【０１０４】
次に図１２を参照し、一部の実施形態による、図５Ｂの環境状態制御システムの閉ループ応答の一例を示す１対のグラフ１２００Ａおよび１２００Ｂが示されている。グラフ１２００Ａは、第１の部屋の目標温度１２１０Ａおよび第１の部屋の測定温度１２２０Ａを示す。グラフ１２００Ｂは、第２の部屋の目標温度１２１０Ｂおよび第２の部屋の測定温度１２２０Ｂを示す。２つの相互作用するフィードバックループが原因で、第２の部屋の目標温度１２１０ＢがＴ１において変わるとき、Ｔ１における測定温度１２２０Ａによって示すように第１の部屋の温度が影響を受ける。同様に、第１の部屋の目標温度１２１０ＡがＴ２において変わるとき、Ｔ２における測定温度１２２０Ｂによって示すように第２の部屋の温度が影響を受ける。
【０１０５】
次に図１３を参照し、一部の実施形態による、本明細書で開示するデカップラを含む図７の環境状態制御システムの閉ループ応答の一例を示す１対のグラフ１３００Ａおよび１３００Ｂが示されている。グラフ１３００Ａは、第１の部屋の目標温度１２１０Ａおよび第１の部屋の測定温度１３２０Ａを示す。グラフ１３００Ｂは、第２の部屋の目標温度１２１０Ｂおよび第２の部屋の測定温度１３２０Ｂを示す。相互作用するフィードバックループにもかかわらず、Ｔ１における第１の部屋の測定温度１３２０Ａに対する第２の部屋の目標温度１２１０Ｂの変化の効果は、開示のデカップラを使用することにより図１２に示すようにデカップラを実装しない場合と比較して減っている。同様に、Ｔ２における第２の部屋の測定温度１３２０Ｂに対する第１の部屋の目標温度１２１０Ａの変化の効果は、開示のデカップラを使用することにより図１２に示すようにデカップラを実装しない場合と比較して減っている。
【０１０６】
例示的実施形態の構成
様々な例示的実施形態に示したようなシステムおよび方法の構成および配置は、例示的なものにすぎない。本開示ではいくつかの実施形態のみを詳細に述べているが、多くの変更が可能である（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状、および広さ、パラメータの値、取付け配置、材料の使用、色、向きなど）。例えば、要素の位置が逆にされてもよく、または他の形で変更されてもよく、個々の要素の性質もしくは数または位置が変化または変更されてもよい。従って、そのような変更は全て本開示の範囲内に含まれることが意図される。任意のプロセスまたは方法ステップの順序または並びは、代替実施形態に従って変更されかまたは並べ替えられてもよい。本開示の範囲から逸脱することなく、例示的実施形態の設計、動作条件、および配置について、他の置換、修正、変更、および省略が行われてもよい。
【０１０７】
開示した構成は、空間の様々な領域の環境状態を制御する脈絡にあるが、本明細書で開示した原理は相互作用するフィードバックループを含む任意のシステムに適用することができる。例えば本システムは、空間の環境状態を制御するための蒸気圧縮サイクル、および単一の蒸気圧縮サイクル内の２つの相互作用するフィードバックループ間の相互作用を減らすための本明細書で開示したデカップラを含み得る。
【０１０８】
本開示は、様々な動作を達成するための方法、システム、および任意の機械可読媒体でのプログラム製品を企図する。本開示の実施形態は、既存のコンピュータプロセッサを使用して実装されても、この目的もしくは別の目的で組み込まれた適切なシステムのための専用コンピュータプロセッサによって実装されても、または有線システムによって実装されてもよい。本開示の範囲内の実施形態は、機械実行可能命令またはデータ構造を担持または記憶するための機械可読媒体を備えるプログラム製品を含む。そのような機械可読媒体は、汎用もしくは専用コンピュータ、またはプロセッサを備える他の機械によってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体であってもよい。一例として、そのような機械可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、もしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または任意の他の媒体を含むことができ、そのような媒体は、機械実行可能命令またはデータ構造の形態での所望のプログラムコードを担持または記憶するために使用することができ、さらに、汎用もしくは専用コンピュータ、またはプロセッサを備える他の機械によってアクセスすることができる。上記の媒体の組合せも機械可読媒体の範囲に含まれる。機械実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理機械に特定の機能もしくは機能群を実施させる命令およびデータを含む。
【０１０９】
図面は方法ステップの特定の順序を示しているが、ステップの順序は図示されるものとは異なっていてもよい。また、２つ以上のステップが並行して、または一部並行して実施されてもよい。そのような変形形態は、選択されるソフトウェアおよびハードウェアシステム、ならびに設計者の選択に依存する。そのような変形形態は全て本開示の範囲内にある。同様に、ソフトウェア実装は、様々な接続ステップ、処理ステップ、比較ステップ、および決定ステップを達成するために規則ベースの論理および他の論理を備えた標準的なプログラミング技法によって達成することができる。
【図１】
2019008787.tif 000006
【図２】
2019008787.tif 000007
【図３】
2019008787.tif 000008
【図４Ａ】
2019008787.tif 000009
【図４Ｂ】
2019008787.tif 000010
【図５Ａ】
2019008787.tif 000011
【図５Ｂ】
2019008787.tif 000012
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2019008787000001.pdf