(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システム（１００）であって、
制御されるデバイス（１３０）の制御表面を位置決めするためのアクチュエータ（１２４）と、
アクチュエータ（１２４）をモデル出力の関数として方向付けするための制御法則（１１１）と、
モデル出力を生成するためのモデルプロセッサ（１１０）と、
を備え、モデルプロセッサ（１１０）が、
入力オブジェクト（２２０）の動作モード決定機（３３０）によってモデル入力ベクトルを処理しかつモデル動作モードを設定するための入力オブジェクト（２２０）であって、モデル入力ベクトルが制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲を含む場合、モデル動作モードが開始モードにある、入力オブジェクト（２２０）と、
開始モードのためのデータ範囲内にあるときに推定される複数の値にモデルプロセッサ（１１０）の動的状態を設定するための設定状態モジュール（４２０）であって、動的状態が、モデル動作モードに基づいて開ループモデル（４１０）に入力され、開ループモデル（４１０）が、動的状態およびモデル入力ベクトルの関数として現在の状態の導関数、ソルバ状態エラー、および合成パラメータを生成し、現在の状態の導関数およびソルバ状態エラーに対する制約が、一連のサイクル合成モジュールに基づき、一連のサイクル合成モジュールの各員が、制御されるデバイス（１３０）のサイクルの構成要素をモデル化し、かつ一連のプログラムを含み、プログラムが、構成要素の動きを支配する物理的法則の数学的抽象化に基づく、設定状態モジュール（４２０）と、
以前の状態、現在の状態の導関数、ソルバ状態エラー、および合成パラメータのうちの少なくとも１つに基づいてモデルの推定状態を決定するための推定状態モジュール（４４０）と、
モデルの少なくとも合成パラメータを処理して、モデル出力を決定するための出力オブジェクト（２４０）と、
を備えることを特徴とする制御システム（１００）。
【請求項２】
制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲が、制御されるデバイス（１３０）の閾値アイドル条件下の値を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（１００）。
【請求項３】
制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲が、制御されるデバイス（１３０）を開始するための閾値条件下の値を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（１００）。
【請求項４】
開始モードにおいて、制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲外の値に対する代替モデル入力値が使用されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム（１００）。
【請求項５】
入力オブジェクト（２２０）が、モデル入力ベクトルのスプール速度値を使用して、モデル入力ベクトルが制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲を含むかを決定することを特徴とする請求項１に記載の制御システム（１００）。
【請求項６】
開始モードが、制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲外のスプール速度値を置き換えるための、制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲内のスプール速度値に対する代替値を含むことを特徴とする請求項５に記載の制御システム（１００）。
【請求項７】
モデル入力ベクトルが、生エフェクタデータ、境界条件、エンジン検知データ、単位変換情報、範囲制限情報、速度制限情報、動的補償決定、および合成不足入力のうちの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（１００）。
【請求項８】
制御されるデバイス（１３０）が、ガスタービンエンジンであることを特徴とする請求項１に記載の制御システム（１００）。
【請求項９】
１つまたは複数のサイクル合成モジュールが、ガスタービンエンジンの熱力学サイクルの構成要素と関連付けられた物理的プロセスの１つまたは複数の数学的抽象化に基づいていることを特徴とする請求項８に記載の制御システム（１００）。
【請求項１０】
制御されるデバイス（１３０）を制御する方法であって、
モデルプロセッサ（１１０）を用いてモデル出力を生成することであって、モデルプロセッサ（１１０）が、
入力オブジェクト（２２０）の動作モード決定機（３３０）によってモデル入力ベクトルを処理しかつモデル動作モードを設定するための入力オブジェクト（２２０）であって、モデル入力ベクトルが制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲を含む場合、モデル動作モードが開始モードにある、入力オブジェクト（２２０）と、
開始モードのためのデータ範囲内にあるときに推定される複数の値にモデルプロセッサ（１１０）の動的状態を設定するための設定状態モジュール（４２０）であって、動的状態が、モデル動作モードに基づいて開ループモデル（４１０）に入力され、開ループモデル（４１０）が、動的状態およびモデル入力ベクトルの関数として現在の状態の導関数、ソルバ状態エラー、および合成パラメータを生成し、現在の状態の導関数およびソルバ状態エラーに対する制約が、一連のサイクル合成モジュールに基づき、一連のサイクル合成モジュールの各員が、制御されるデバイス（１３０）のサイクルの構成要素をモデル化し、かつ一連のプログラムを含み、プログラムが、構成要素の動きを支配する物理的法則の数学的抽象化に基づく、設定状態モジュール（４２０）と、
以前の状態、現在の状態の導関数、ソルバ状態エラー、および合成パラメータのうちの少なくとも１つに基づいてモデルの推定状態を決定するための推定状態モジュール（４４０）と、
モデルの少なくとも合成パラメータを処理して、モデル出力を決定するための出力オブジェクト（２４０）と、を備える、生成することと、
制御法則（１１１）を用いて制御されるデバイス（１３０）と関連付けられたアクチュエータ（１２４）をモデル出力の関数として方向付けすることと、
アクチュエータ（１２４）を用いて制御されるデバイス（１３０）の制御表面を位置決めすることと、
を含むことを特徴とする、制御されるデバイス（１３０）を制御する方法。
【請求項１１】
制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲が、制御されるデバイス（１３０）の閾値アイドル条件下の値を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲が、制御されるデバイス（１３０）を開始するための閾値条件下の値を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
開始モードにおいて、制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲外の値に対する代替モデル入力値が使用されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
入力オブジェクト（２２０）が、モデル入力ベクトルのスプール速度値を使用して、モデル入力ベクトルが制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲を含むかを決定することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
開始モードが、制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲外のスプール速度値を置き換えるための、制御されるデバイス（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲内のスプール速度値に対する代替値を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ガスタービンエンジン（１３０）であって、
ファンと、
ファンの下流の圧縮機部と、
圧縮機部の下流の燃焼器部と、
ガスタービンエンジン（１３０）の要素の制御表面を位置決めするためのアクチュエータ（１２４）と、
アクチュエータ（１２４）をモデル出力の関数として方向付けするための制御法則（１１１）と、
モデル出力を生成するためのモデルプロセッサ（１１０）と、
を備え、モデルプロセッサ（１１０）が、
入力オブジェクト（２２０）の動作モード決定機（３３０）によってモデル入力ベクトルを処理しかつモデル動作モードを設定するための入力オブジェクト（２２０）であって、モデル入力ベクトルがガスタービンエンジン（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲を含む場合、モデル動作モードが開始モードにある、入力オブジェクト（２２０）と、
開始モードのためのデータ範囲内にあるときに推定される複数の値にモデルプロセッサ（１１０）の動的状態を設定するための設定状態モジュール（４２０）であって、動的状態が、モデル動作モードに基づいて開ループモデル（４１０）に入力され、開ループモデル（４１０）が、動的状態およびモデル入力ベクトルの関数として現在の状態の導関数、ソルバ状態エラー、および合成パラメータを生成し、現在の状態の導関数およびソルバ状態エラーに対する制約が、一連のサイクル合成モジュールに基づき、一連のサイクル合成モジュールの各員が、ガスタービンエンジン（１３０）のサイクルの構成要素をモデル化し、かつ一連のプログラムを含み、プログラムが、構成要素の動きを支配する物理的法則の数学的抽象化に基づく、設定状態モジュール（４２０）と、
以前の状態、現在の状態の導関数、ソルバ状態エラー、および合成パラメータのうちの少なくとも１つに基づいてモデルの推定状態を決定するための推定状態モジュール（４４０）と、
モデルの少なくとも合成パラメータを処理して、モデル出力を決定するための出力オブジェクト（４４０）と、
を備えることを特徴とするガスタービンエンジン（１３０）。
【請求項１７】
ガスタービンエンジン（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲が、ガスタービンエンジン（１３０）の閾値アイドル条件下の値を含むことを特徴とする請求項１６に記載のガスタービンエンジン（１３０）。
【請求項１８】
ガスタービンエンジン（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲が、ガスタービンエンジン（１３０）を開始するための閾値条件下の値を含むことを特徴とする請求項１６に記載のガスタービンエンジン（１３０）。
【請求項１９】
スプールをさらに含み、入力オブジェクト（２２０）が、モデル入力ベクトルのスプール速度値を使用して、モデル入力ベクトルがガスタービンエンジン（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲を含むかを決定することを特徴とする請求項１６に記載のガスタービンエンジン（１３０）。
【請求項２０】
開始モードにおいて、ガスタービンエンジン（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲外のスプール速度値を置き換えるための、ガスタービンエンジン（１３０）の開始動作と関連付けられたデータ範囲内のスプール速度値に対する代替値が使用されることを特徴とする請求項１９に記載のガスタービンエンジン（１３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、工学システムの設計および制御に関し、より具体的には、流体ベースの工学システムの設計および制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体ベースの工学システムは広く使用されており、航空および発電のためのガスタービンエンジン、ＨＶＡＣ＆Ｒ（暖房、換気、空調および冷凍）、燃料電池、ならびに炭化水素抽出、材料加工および製造のための他のより一般化された流体処理システムを含み得る。これらのシステムは、以下の構成要素である、ターボ機械、燃料電池スタック、電気モーター、管、ダクト、弁、混合器、ノズル、熱交換器、ギア、化学装置、および流体の流れを生成または修正するための他のデバイスのうちのいずれかまたはすべてを含み得る。
【０００３】
これらの用途の各々は、異なる操作要求を工学制御システムに課す。例えば、ガスタービンエンジン用途では、関連サイクルは典型的に、ブレイトンタービンまたは第１のエリクソンサイクルであり、基礎熱力学パラメータ（またはプロセス変数）は、吸気口、圧縮機、燃焼器、タービン、および排気口での作動流体の圧力、温度および流速である。パラメータは、全体的な推力、回転エネルギー、またはパワー出力の他の尺度に関連し得る。安全で、信頼性があり、かつ効率的なエンジン動作を維持しながら、この出力を精密に制御するために、工学制御システムは、高速、正確、ロバストでなければならず、かつすべての要求される性能レベルにわたってリアルタイム制御能力を提供しなければならない。関連のあるプロセス変数はシステムの種類および構成によって異なるが、精密、効率的、かつ信頼性のある工学制御の必要性は同じままであり、全体的なコストおよび操作／保守要件に対する経済的制約も同様である。
【０００４】
さらに、制御されるシステムパラメータの直接測定が可能でない場合があるため（未開発技術、法外なコスト、信頼性のない設備などにより）、制御システムは、システムパラメータのリアルタイム推定を必要とし得る。システムパラメータは、制御フィードバックとして使用される測定された入力の所定の組に対する工学システムおよび／またはプロセスの数学的抽象化であり得る。
【０００５】
従来、このような流体ベースの工学システムの制御システムは、区分的線形状態変数表現に依存していた。これらの制御システムは、その性質上、比較的単純な非線形システムに限定されていた。従来使用された別の手法は、重要なシステムパラメータを制御センサに結び付ける半経験的関係に依存し、このようなシステムの欠点は、精度に欠ける場合があり、かつ実装に必要な追加のハードウェアに起因して高価なことである。小売環境で定常シミュレーションを展開する他の試みが行われたが、その性質上、これらのモデルは大きく、反復ソルバを使用し、高い保守コストを有し、リアルタイム環境で重要なロバスト性が欠けている。
【０００６】
最新の流体ベースの工学システム制御への既知の手法は、流体ベースの工学システムの構成要素レベルの物理ベースの非反復数学的抽象化の使用である。これらの数学的抽象化は、適用された流体ベースの工学システムに特有のソフトウェア環境で概念化されている。工学システム制御のこのような例示的なシステムおよび方法は、米国特許第８，０９０，４５６号（「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ−ｌｅｖｅｌ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ」）にさらに詳述され、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのような制御システムにおいて、流体ベース工学システムが静止状態からの開始動作であるとき、システムは、計算上の不正確さを経験する。開始条件は、制御システムの性能に悪影響を与え得る。そのため、従来のＥＰＯＳモデルの計算非効率性を克服することのできる流体ベースの工学システムのリアルタイム制御システムにおけるエンジンパラメータオンボード合成（ｅｎｇｉｎｅ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｏｎ−ｂｏａｒｄ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）（ＥＰＯＳ）の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に従って、制御システムが開示される。本制御システムは、制御表面を備える制御デバイスを位置決めするためのアクチュエータであって、モデル状態を制御するために制御表面を位置決めする、アクチュエータを含み得る。本システムは、アクチュエータをモデル出力の関数として方向付けするための制御法則を含み得る。制御システムは、モデル出力を生成するためのモデルプロセッサを含み得、モデルプロセッサは、モデル入力を処理し、かつモデル動作モードを設定するための入力オブジェクトを含み、モデル動作モードは、モデル入力が開始動作と関連付けられたデータ範囲内にある場合、開始モードにある。モデルプロセッサは、モデルプロセッサの動的状態を設定するための設定状態モジュールを含み得、動的状態は、モデル動作モードに基づいて開ループモデルに入力され、開ループモデルが、動的状態およびモデル入力の関数として現在の状態モデルを生成し、現在の状態モデルに対する制約が、一連のサイクル合成モジュールに基づき、一連のサイクル合成モジュールの各員が、制御デバイスのサイクルの構成要素をモデル化し、かつ一連のユーティリティを含み、ユーティリティが、構成要素と関連付けられた物理的特性の数学的抽象化に基づく。モデルプロセッサは、開ループモデルの以前の状態モデル出力および現在の状態モデルに基づいてモデルの推定状態を決定するための推定状態モジュールと、モデルの推定状態を処理して、モデル出力を決定するための出力オブジェクトとをさらに含み得る。
【０００９】
一改良では、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲は、制御デバイスの閾値アイドル条件下の値であり得る。
【００１０】
一改良では、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲は、制御デバイスを開始するための閾値条件下の値であり得る。
【００１１】
一改良では、開始モードは、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲外の値に対する代替モデル入力値を含み得る。
【００１２】
一改良では、入力オブジェクトは、モデル入力のスプール速度値を使用して、モデル入力が制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲内にあるかを決定し得る。
【００１３】
さらなる改良では、開始モードは、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲外のスプール速度値を置き換えるための、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲内のスプール速度値に対する代替値を含み得る。
【００１４】
一改良では、モデル入力は、生エフェクタデータ、境界条件、エンジン検知データ、単位変換情報、範囲制限情報、速度制限情報、動的補償決定、および合成不足入力のうちの１つまたは複数を含み得る。
【００１５】
一改良では、制御デバイスはガスタービンエンジンであり得る。
【００１６】
さらなる改良では、１つまたは複数のサイクル合成モジュールは、ガスタービンエンジンのサイクルの要素と関連付けられた物理状態の１つまたは複数の数学的抽象化に基づく。
【００１７】
本開示の別の態様に従って、制御デバイスを制御する方法が開示される。本方法は、モデルプロセッサを用いてモデル出力を生成することを含み得る。制御システムは、モデル出力を生成するためのモデルプロセッサを含み得、モデルプロセッサは、モデル入力を処理し、かつモデル動作モードを設定するための入力オブジェクトを含み、モデル動作モードは、モデル入力が開始動作と関連付けられたデータ範囲内にある場合、開始モードにある。モデルプロセッサは、モデルプロセッサの動的状態を設定するための設定状態モジュールを含み得、動的状態は、モデル動作モードに基づいて開ループモデルに入力され、開ループモデルが、動的状態およびモデル入力の関数として現在の状態モデルを生成し、現在の状態モデルに対する制約が、一連のサイクル合成モジュールに基づき、一連のサイクル合成モジュールの各員が、制御デバイスのサイクルの構成要素をモデル化し、かつ一連のユーティリティを含み、ユーティリティが、構成要素と関連付けられた物理的特性の数学的抽象化に基づく。モデルプロセッサは、開ループモデルの以前の状態モデル出力および現在の状態モデルに基づいてモデルの推定状態を決定するための推定状態モジュールと、モデルの推定状態を処理して、モデル出力を決定するための出力オブジェクトとをさらに含み得る。本方法は、制御法則を用いて制御デバイスと関連付けられたアクチュエータをモデル出力の関数として方向付けすることと、アクチュエータを用いて制御表面を備える制御デバイスを位置決めすることであって、アクチュエータが、モデル状態を制御するために制御表面を位置決めする、位置決めすることとをさらに含み得る。
【００１８】
一改良では、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲は、制御デバイスの閾値アイドル条件下の値であり得る。
【００１９】
一改良では、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲は、制御デバイスを開始するための閾値条件下の値であり得る。
【００２０】
一改良では、開始モードは、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲外の値に対する代替モデル入力値を含み得る。
【００２１】
一改良では、入力オブジェクトは、モデル入力のスプール速度値を使用して、モデル入力が制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲内にあるかを決定し得る。
【００２２】
さらなる改良では、開始モードは、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲外のスプール速度値を置き換えるための、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲内のスプール速度値に対する代替値を含み得る。
【００２３】
本開示の別の態様に従って、ガスタービンエンジンが開示される。ガスタービンエンジンは、ファンと、ファンの下流の圧縮機部と、圧縮機部の下流の燃焼器部と、圧縮機部の下流のタービン部とを含み得る。さらに、ガスタービンエンジンは、制御表面を備えるガスタービンエンジンを位置決めするためのアクチュエータであって、モデル状態を制御するために制御表面を位置決めする、アクチュエータを含み得る。ガスタービンエンジンは、アクチュエータをモデル出力の関数として方向付けするための制御法則を含み得る。ガスタービンエンジンは、モデル出力を生成するためのモデルプロセッサを含み得、モデルプロセッサは、モデル入力を処理し、かつモデル動作モードを設定するための入力オブジェクトを含み、モデル動作モードは、モデル入力が開始動作と関連付けられたデータ範囲内にある場合、開始モードにある。モデルプロセッサは、モデルプロセッサの動的状態を設定するための設定状態モジュールを含み得、動的状態は、モデル動作モードに基づいて開ループモデルに入力され、開ループモデルが、動的状態およびモデル入力の関数として現在の状態モデルを生成し、現在の状態モデルに対する制約が、一連のサイクル合成モジュールに基づき、一連のサイクル合成モジュールの各員が、ガスタービンエンジンのサイクルの構成要素をモデル化し、かつ一連のユーティリティを含み、ユーティリティが、構成要素と関連付けられた物理的特性の数学的抽象化に基づく。モデルプロセッサは、開ループモデルの以前の状態モデル出力および現在の状態モデルに基づいてモデルの推定状態を決定するための推定状態モジュールと、モデルの推定状態を処理して、モデル出力を決定するための出力オブジェクトとをさらに含み得る。
【００２４】
一改良では、制御デバイスの開始動作と関連付けられたデータ範囲は、制御デバイスの閾値アイドル条件下の値であり得る。
【００２５】
一改良では、ガスタービンエンジンの開始動作と関連付けられたデータ範囲は、ガスタービンエンジンを開始するための閾値アイドル条件下の値であり得る。
【００２６】
一改良では、ガスタービンエンジンの開始動作と関連付けられたデータ範囲は、ガスタービンエンジンを開始するための閾値条件下の値であり得る。
【００２７】
一改良では、ガスタービンエンジンは、スプールをさらに含み得、入力オブジェクトは、モデル入力のスプール速度値を使用して、モデル入力がガスタービンエンジンの開始動作と関連付けられたデータ範囲内にあるかを決定し得る。
【００２８】
さらなる改良では、開始モードは、ガスタービンエンジンの開始動作と関連付けられたデータ範囲外のスプール速度値を置き換えるための、ガスタービンエンジンの開始動作と関連付けられたデータ範囲内のスプール速度値に対する代替値を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】流体ベースの工学システムのための例示的な制御システムのブロック図である。
【図２】図１の制御システムの例示的なエンジンパラメータオンボード合成（ＥＰＯＳ）モジュールのブロック図である。
【図３】図２のＥＰＯＳの例示的なＣＡＭ入力オブジェクトのブロック図である。
【図４】図２のＥＰＯＳの例示的な小型の空力熱（ＣＡＭ）オブジェクトのブロック図である。
【図５】図４のＣＡＭオブジェクトの例示的な開ループモデルのブロック図である。
【図６】図２のＥＰＯＳの例示的な出力調整モジュールのブロック図である。
【図７】図３のＯｐＭｏｄｅ決定機内で開始モード決定を採用するための例となる方法を表すフローチャートである。
【図８Ａ】図７の開始モード中にエフェクタベクトルのための混合ベクトルを決定するための例となるベクトル図である。
【図８Ｂ】図７の開始モード中にパラメータベクトルのための混合ベクトルを決定するための例となるベクトル図である。
【図９】図１および／または図２の例となるＥＰＯＳを実装するように実行され得る機械可読命令を表すフローチャートである。
【図１０】図２および／または図４の例となるＣＡＭオブジェクトを実装するように実行され得る機械可読命令を表すフローチャートである。
【図１１】図７〜図８の例となる機械可読命令および／または本明細書の本開示の任意の要素を実行し得る例示的な処理システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではないことが理解されるべきである。場合によっては、本開示の理解のために必要ではない詳細、または他の詳細を理解することを難しくする詳細が省略されている場合がある。当然のことながら、本開示は、本明細書に図解される特定の実施例に限定されないことが理解されるべきである。
【００３１】
図面を参照し、かつ特に図１を参照すると、本開示に従う流体ベースの工学システムの制御システムは概して、参照符号１００で参照される。制御要求は、オペレータインターフェース１４０によって生成され得、エンジンパラメータオンボード合成（ＥＰＯＳ）１１０によって受信され得る。例えば、オペレータインターフェース１４０は、コックピットナビゲーションシステムおよび／またはオペレータワークステーション等のリアルタイムインターフェースであってもよい。加えてまたはあるいは、オペレータインターフェース１４０は、別のより一般化されたプロセス制御インターフェースを含み得、これは、例えば、誘導、ナビゲーション、および制御コンピュータまたは自動操縦システム（複数可）などのソフトウェア制御構成要素１５０への制御コマンドのロギングに好適である。さらに、制御要求は、内部メモリ、またはソフトウェア制御要素１５０と動作可能に関連付けられた任意の他の内部プログラミングによって生成され得る。
【００３２】
制御要素１５０は、ＥＰＯＳ１１０と、装置１３０に対する制御命令を生成および／または処理し得る制御法則１１１とを含み得る。ＥＰＯＳ１１０および制御法則１１１は、装置１３０に関する結合関数を監視、制御、または別様に機能するように設計されるソフトウェアモジュールとして実装され得る。制御法則１１１は、ＥＰＯＳ１１０から制御フィードバックを、かつオペレータインターフェース１４０から制御コマンドを取得し得る。制御法則１１１は、装置１３０を制御するハードウェア制御要素１２０によって処理される工学単位で制御要求を生成し得る。
【００３３】
加えて、ソフトウェア制御構成要素１５０は、データのそれぞれの入力／出力先に対する出力および／または入力データを処理する出力調整器１１３および／または入力調整器１１５を含み得る。入力調整器１１５によって提供されたＥＰＯＳ１１０への入力は、範囲故障および範囲内故障（例えば、速度制限、交差チャネル不一致など）を検出し、かつ入力に対する健全性状態表示とともに適正な入力値を提供する故障検出および調整（ｆａｕｌｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）（ＦＤＡ）論理１１７によって処理され得る。
【００３４】
さらに、ハードウェア制御構成要素１２０は、ソフトウェア制御構成要素１５０によって生成されたデジタルデータを装置１３０によって読み取り可能なアナログ形式（例えば、電気信号）に変換し、装置１３０によって生成されたアナログデータをソフトウェア構成要素１５０に読み取り可能なデジタルデータに変換し、可読性のためにこのような入力および出力データを調整し、および／または装置１３０と関連付けられたアクチュエータ１２４を制御し得る。デジタルアナログ変換器１２２は、制御法則１１１によって生成されたデジタル信号をアクチュエータ要求へと変えることができる。アクチュエータ１２４は、制御ハードウェアを使用して、ＥＰＯＳ１１０によって生成された命令に従って装置１３０の様々な制御構成要素を位置決めする、１つまたは複数のデバイスであり得る。アクチュエータ１２４等のアクチュエータは、装置の迅速かつ正確な制御を提供するように設計され得る。
【００３５】
アクチュエータセンサ１２５は、アクチュエータ１２４の様々な状態を測定するために含まれ得、アクチュエータ状態（または位置）は、装置１３０の様々な制御構成要素の物理的構成に関連し得る。例えば、流体ベースのシステムは多くの場合、アクチュエータを含み、アクチュエータの線形位置または角度位置は、アクチュエータセンサ１２４によって検知され、圧縮機、燃焼器、タービン、および／またはノズル／排気アセンブリに近接して位置する制御表面または他の制御デバイスの物理的位置に関連する。
【００３６】
さらに、ハードウェア制御構成要素１２０は、装置システムセンサ１２６を含み得る。装置システムセンサ１２６は、装置１３０と関連付けられた操作パラメータを測定し得る。例えば、流体ベースのシステムは、流路内の様々な軸方向位置および半径方向位置で作動流体圧力、温度、および流体流量を測定する装置システムセンサ１２６を含み得る。装置システムセンサ１２６は、これらに限定されないが、温度センサ、流量センサ、振動センサ、デブリセンサ、電流センサ、電圧センサ、レベルセンサ、高度センサ、および／または翼端センサなどの様々な異なる検知デバイスを含み得る。装置システムセンサ１２６は、装置１３０の関数に関連した操作パラメータ、例えば、制御装置１３０を制御するようにアクチュエータ１２４に指示するために、ＥＰＯＳ１１０に提出された制御コマンドおよびＥＰＯＳ１１０によって生成された制御要求に関連したパラメータを測定するように位置決めされ得る。
【００３７】
装置システムセンサ１２６およびアクチュエータセンサ１２５の両方は、前述のセンサからの読み出し結果に基づいて電気信号を生成し得る。アクチュエータセンサ１２５および装置システムセンサ１２６によって生成された電気信号は、アナログデジタル変換器１２３に送信され得る。アナログデジタル変換器は、電気信号をデジタル信号データに変換することができ、このデータは、入力調整モジュール１１５による処理後、ＥＰＯＳ１１０に対応し、それによって読み出され得る。
【００３８】
装置１３０は、任意の流体ベースの工学システムであり得る。例となる流体ベースの工学システムとしては、航空および発電のためのガスタービンエンジン、ＨＶＡＣ＆Ｒ（暖房、換気、空調および冷凍）、燃料電池、ならびに炭化水素抽出、材料加工および製造のための他のより一般化された流体処理システムが挙げられ得る。様々な実施例では、装置１３０の物理的構成要素としては、これらに限定されないが、圧縮機、燃焼器、タービン、シャフト、スプール、ファン、送風器、熱交換器、バーナー、燃料電池、電気モーターおよび発電機、反応器容器、貯蔵容器、流体分離器、管、ダクト、弁、混合器、ならびに他の流体処理デバイスまたは流量制御デバイスが挙げられる。
【００３９】
いくつかの実施例では、装置１３０は、回転エネルギー、電力、もしくは反応推力を生成するため、暖房、換気、空調および冷凍を提供するため、または他の流体処理機能を果たすために、作動流体に対して熱力学サイクルを実施し得る。利用可能なサイクルの範囲としては、以下のサイクルおよびそれら派生したものが挙げられるが、これらに限定されない：オットーサイクル、ディーゼルサイクル、ブレイトンタービン（または第１のエリクソン）サイクル、ブレイトンジェット（バーバー／ジュール）サイクル、ベルコールマン（逆ブレイトン）サイクル、エリクソン（第２のエリクソン）サイクル、ルノアール（パルスジェット）サイクル、ならびにカルノーサイクル、ストッダードサイクル、およびスターリングサイクル。加えてまたはあるいは、装置１３０は、加熱、冷却、流量制御のために、または農業、輸送、食料および飲料生産、薬剤生産、もしくは製造における処理用途のために、または炭化水素燃料の抽出、輸送もしくは処理のために、多くの個々の熱力学的プロセスを実施し得る。利用可能な熱力学的プロセスの範囲としては、これらに限定されないが、断熱、等温、等圧、等エントロピー、および等長（等積または等容性）変換、発熱反応、吸熱反応、ならびに相変化が挙げられる。
【００４０】
本実施例では、装置１３０は、ガスタービンエンジンである。したがって、装置１３０の監視される態様としては、これらに限定されないが、圧縮機、燃焼器、タービン、および／またはノズル／排気アセンブリが挙げられ得る。ガスタービンエンジンの用途では、ＥＰＯＳ１１０によって受信／生成された入力値および出力値は、ガスタービンエンジン（すなわち、圧縮機、燃焼器、タービン、および／またはノズル／排気アセンブリなど）の構成要素に関連した、位置の値（すなわち、ノズル面積、可変ベーン角度、流路面積など）、状態、およびパラメータの実際の検知された値（すなわち、スプール速度、ガス経路温度、構成要素に近接した圧力、構成要素に近接した流速など）を表すベクトルであり得る。
【００４１】
ＥＰＯＳ１１０によって処理されたデータは、装置１３０の関数に関連したパラメータを含むベクトルである。ＥＰＯＳ１１０の例となる入力ベクトルは、外部入力ベクトル（ＵE）および補正真理値ベクトル（ＹCt）を含み得る。ＵEは、ＥＰＯＳ１１０によって処理される外部入力の値を含み得る。ＵEは、装置１３０内の様々な制御要素の構成、位置および状態を記述し得る。ガスタービンエンジンでは、例えば、外部入力ベクトルＵEの個々の要素は、エフェクタ位置に関連した一組の値を有し得、これらのエフェクタ位置の値は、燃料流速、ノズル面積、可変ベーン角度、流路口面積、および他の制御要素パラメータを記述し得る。さらに、ＵEは、装置１３０の動作に関連した境界条件に関連した一組の値を有し得る。装置１３０の物理的境界での流体温度、圧力および流速などのいくつかの境界条件が、装置システムセンサ１２６によって直接測定され得る。流体ベースの用途では、境界条件は、境界流量条件ならびに吸気口および排気口位置を含み得る。航空機用途に特有の他の境界条件としては、これらに限定されないが、飛行速度、高度、およびブリードまたは動力抽出パラメータが挙げられる。
【００４２】
補正真理値ベクトルＹCtは、制御システムのリアルタイム実行と関連付けられたデータを含み得、装置１３０の動作に関連したパラメータの実際の（検知された）値を記述し得る。ＹCtの要素は、アクチュエータセンサ１２５および／または装置システムセンサ１２６によって取られた測定値に基づき得る。さらに、ＹCtの要素は、検知パラメータの十分理解され、信頼されたモデルから生じた値、例えば、ピトー管またはベンチュリ管にわたる差圧低下に基づいた流速モデルに基づき得る。ガスタービンエンジンの場合、典型的なＹCtベクトル要素としては、これらに限定されないが、スプール速度、ガス経路温度、および／または圧力が挙げられ、すべての値は、圧縮機、燃焼器、およびタービン等のエンジン構成要素に近接し得る。較正を含む非リアルタイム用途において、ＹCtは、物理的に試験されるか、またはモデルベースであるかのいずれかであり得る忠実度の高いデータに相当し得る。
【００４３】
本開示の小型の空力熱モデル（ＣＡＭ）を利用して、図２は、図１のＥＰＯＳ１１０の一実施例をさらに詳細に図解する。図２のＥＰＯＳ１１０は、これらに限定されないが、ＣＡＭ入力オブジェクト２２０、小型の空力熱モデル（ＣＡＭ）オブジェクト２３０、およびＣＡＭ出力オブジェクト２４０などを含み得る。ＥＰＯＳ１１０は、ベクトルＵERawおよびベクトルＹCtRawに関連した未加工の入力データを受信し得る。ＵERawは、アクチュエータセンサ１２５、装置システムセンサ１２６、および／または任意の他の関連のセンサおよび／または入力から取得された値を含み得る。ＹCtRawは、アクチュエータセンサ１２５、装置システムセンサ１２６、および／または任意の他の関連のセンサおよび／または入力から取得された値を含み得る。
【００４４】
ＣＡＭ入力オブジェクト２２０は、受信された入力ＵEベクトルから選択された値を入力ベクトルＵE_inにパッケージ化することができる。同様に、ＣＡＭ入力オブジェクト２２０は、受信された入力から選択された値を入力補正真理値ベクトルＹCt_inにパッケージ化することができる。さらに、ベクトルＵE_inおよびＹCt_inは次いで、入力値を保護するように調整され得、これは、この値を制限する範囲によって、命令に基づいてこの値を制約することによって、および／またはベクトルに対する任意の追加の入力修正機能を果たすことによって行われ得る。ＣＡＭ入力オブジェクト２２０はまた、受信された入力ベクトルを使用して、ＦＡＤＥＣ１１０の動作モード（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｍｏｄｅ）（ＯｐＭｏｄｅ）を決定し得る。入力調整モジュール２２０は、調整された外部入力ベクトルＵE、調整された真理値ベクトルＹCt、およびＯｐＭｏｄｅベクトルを出力し得る。
【００４５】
ベクトル値の入力有効性は、ＣＡＭ入力オブジェクト２２０の各センサ入力に特有の故障検出および調整論理によって（例えば、ＦＤＡ論理１１７から処理することによって）確保され得る。故障検出および調整論理は、範囲故障および範囲内故障（すなわち、速度制限、交差チャネル不一致など）を検出し、健全性状態表示とともにすべての場合において適正な値を提供する。例となるＣＡＭ入力オブジェクト２２０は、図３を参照してより詳細に後述される。
【００４６】
ＣＡＭ入力オブジェクト２２０の出力は、ＣＡＭオブジェクト２３０によって受信される。ＣＡＭオブジェクト２３０は、エンジン構成要素の空力熱表現または構成要素モジュールを含み得る。ＣＡＭオブジェクト２３０内の構成要素モジュールは、装置１３０の動きを支配する物理的法則（すなわち、エネルギー保存の法則、質量保存の法則、運動量保存の法則、回転系のニュートンの第２の法則、および／または任意の追加の既知の計算可能な物理モデル）の数学的抽象化に関連したシステムの制約に従って動作し得る。ＣＡＭオブジェクト２３０内の各内蔵モジュールのシステム制約は、装置１３０の監視された領域および／または関数（すなわち、バイパスダクトブリードモジュール、低スプール圧縮機モジュール、バーナーモジュール、寄生動力抽出モジュールなど）をシミュレーションするように内部でプログラムされた特定の制約を有し得る。
【００４７】
ＣＡＭオブジェクト２３０は、機能しながら、オンボード補正状態、ソルバ状態、および物理状態を表す内部ソルバ状態とともに入力ベクトルを使用し得る。ソルバ状態は、高速動力学に対処し、代数ループを分解し、および高度な非線形モデル要素を平滑化するように導入され得る。ＣＡＭオブジェクト２３０は、合成パラメータベクトルＹを出力することができる。ベクトルＹは、ＣＡＭオブジェクト２３０によって決定された動作範囲との関連で推定され得る。例となるＣＡＭオブジェクト２３０は、図４を参照してより詳細に後述される。
【００４８】
ＣＡＭオブジェクト２３０の出力は、ＣＡＭ出力オブジェクト２４０によって受信され得る。ＣＡＭ出力オブジェクト２４０は、制御ソフトウェアおよび／またはハードウェアを消費することによって必要とされるＣＡＭ出力を後処理選択し得る。いくつかの出力の場合、ＣＡＭ出力オブジェクト２４０は、単位変換を実施し得、試験加算器を適用し得、および／または開始動作中に周囲条件間の補間および／またはＣＡＭ出力を実施し得る。ＣＡＭ出力オブジェクト２４０は、Ｙベクトルを関連の構成要素（すなわち、温度、圧力、流量、センサ温度、および／または他の出力合成）によって所望される値に特有の値に展開し得る。ＣＡＭ出力オブジェクト２４０はまた、構成要素間の定常流、温度、圧力、および／または燃料と空気の比、トルク、推力、ブリード流、および／または圧縮機およびタービン容器クリアランスを出力し得る。ＣＡＭ出力オブジェクト２４０はまた、ＥＰＯＳ１１０によって決定されるような現在の状態（例えば、前述の「ＯｐＭｏｄｅ」動作モード）も表示し得る。例となるＣＡＭ出力オブジェクト２４０は、図１０を参照してより詳細に後述される。
【００４９】
ＣＡＭ入力オブジェクト２２０に戻ると、図３は、図２のＣＡＭ入力オブジェクト２２０の例示的な実施例を図解する。図３のＣＡＭ入力オブジェクトは、ＵEベクトルパッケージャ３１０と、ＹCtベクトルパッケージャ３２０と、ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０と、入力保護モジュール３４０とを含み得る。ＵEベクトルパッケージャは、ベクトルＵERawを受信し得、ＵEベクトルパッケージャ３１０は、入力ベクトルから所望の値を選択し得、かつベクトルＵE_inを生成し得、これは入力保護モジュール３４０に出力され得る。ＵEベクトルパッケージャ３１０はまた、単位変換のために、かつ存在し得ないＵEの値を合成するために使用され得る。同様に、ＹCtベクトルパッケージャは、ベクトルＹCtRawを受信し得る。ＹCtベクトルパッケージャ３１０は、入力ベクトルから所望の値を選択し得、かつベクトルＹCt_inを生成し得、これは入力保護モジュール３４０に出力され得る。
【００５０】
ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、各動作モードで実行するのに必要な入力値の健全性状態に基づいて、ＣＡＭオブジェクト２３０の動作モードを確立し得る。健全性状態は、ＦＤＡ論理１１７によって決定された制御センサの状態、ならびに内部状態および出力の条件などのＣＡＭオブジェクト２３０によって内部で生成された情報を含み得る。ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、利用可能な入力に基づいて最高忠実度モードを求める論理設計を用いて操作し得、故障に対応するために忠実度の低いモードに戻り得る。ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０によって決定された動作モードは、装置１３０の関数に関連した動作モードのプログラム化したリストのうちの１つであり、入力ベクトル値および／またはＣＡＭ状態および／または出力の条件に基づく。様々な下流要素の関数は、ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０によって決定された得られた動作モードの影響を受け得る。
【００５１】
動作モードは、装置１３０が開始している、または停止しているとき、ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０によって決定される条件によって影響を受け得る。装置１３０が低速アイドルまたは休止状態で動作しているような関数の間、ＥＰＯＳ１１０は、動作条件の限定範囲を有し得、その範囲内で値を合成し、かつ有効な数値計算を維持することができ、それによって、その範囲は実際の装置が遭遇し得る動作条件の範囲よりも小さい。エンジンの開始時の低エンジン速度が、ＥＰＯＳ１１０のための動作条件のそのような限定範囲を作り得る。
【００５２】
ＥＰＯＳ１１０が動作できる最低限の動作速度があり得るため、エンジンが開始または停止している場合、ＥＰＯＳ１１０の計算は、数値的に有効でない場合があり、それ故に、開始および停止条件は分離されるべきである。ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、閾値を提供し得、パラメータがこの閾値を下回る場合に、ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、この閾値のための、開始モード中にパラメータ用に使用する、バックアップ値を有する。これは、装置１３０を開始するとき、装置１３０を休止するとき、および／またはシステムアイドルがＥＰＯＳ１１０の固有関数のための下位閾値を下回る、エンジンサイクルにおける任意の他のとき、ＥＰＯＳ１１０の安定性を提供する。さらに、前述の調整はまた、センサトレランスおよびセンサ故障の場合にも使用され得る。
【００５３】
ＣＡＭのＯｐＭｏｄｅが決定されると、入力保護モジュール３４０は、ＯｐＭｏｄｅベクトルおよびベクトルパッケージャ３１０、３２０からの入力を使用して、入力ベクトルＵEおよびＹCtを決定する。前述のベクトルは、図４により詳細に図解されるＣＡＭオブジェクト２３０によって受信される。
【００５４】
ＣＡＭオブジェクト２３０は、状態ベクトルＸC、ＸS、およびＸPを生成し得る。物理状態ベクトル（ＸP）は、導関数（ＸpDot）が開ループモデル４１０で計算される目的の時間中に、装置１３０の動力学に関連したシミュレーションされたパラメータを含む。ベクトルＸPは、これらに限定されないが、スプールシャフト速度、装置材料温度などを含み得る。ソルバ状態ベクトルＸSは、装置１３０のある特定の構成要素に行われる調整に関連した値を含み得る。これらの値は、ＣＡＭから生じるエラーを補う調整であり得る。ＸCベクトルは、オンボード補正状態に関連した値を含み得、これは、モデル化したＹCベクトルをＹCtの実際の値と比較可能にするためにＹCtベクトルの改良であるシミュレーションされた構成要素のレベル値である。さらに、ＣＡＭオブジェクト２３０が離散リアルタイムシミュレーションとして実装され得るため、ＣＡＭオブジェクト２３０は、シミュレーションの各動的パスを完全に実行し得、各パスは、文字ｋによって示される。各シミュレーションパスｋとシミュレーション時間ステップｄｔとの積は、シミュレーション時間である。ｋの値は、順に１ずつ増加し得る（例えば、ｋ＝［１，２，３，・・・］）。
【００５５】
設定状態モジュール４２０は、ＵE、ＹCt、およびＯｐＭｏｄｅベクトルの入力を受信し得る。加えて、設定状態モジュール４２０は、推定状態モジュール４４０によって生成されたＸベクトルの以前の状態の値を受信し得る。図４では、以前の状態は、状態「（ｋ−１）」によって示される。設定状態モジュール４２０は、Ｘベクトルの状態を基点値でオーバーライドし得るが、この値がオーバーライドの必要がない場合、設定状態モジュール４２０は、通過要素として機能し得る。設定状態モジュール４２０のオーバーライド機能は、ＣＡＭモジュール２３０への動作モード（ＯｐＭｏｄｅ）入力に応じて、Ｘベクトル内の値を基点（Ｕ）または外部（ＹCt）の値でオーバーライドし得る。オーバーライド値を取得するために、設定状態モジュール４２０は、初期化中に使用するためにＣＡＭ状態の基点値を検索し得る。設定状態モジュール４２０はまた、ソルバ状態のアクティブなサブセットを選択し得る。出力として、設定状態モジュール４２０は、開ループモデル４１０での使用のために補正状態（ＸC）、ソルバ状態（ＸS）、および物理状態（ＸP）ベクトルを生成し得る。
【００５６】
開ループモデル４１０は、１つまたは複数のサイクル合成モジュールからなり得、各サイクル合成モジュールは、装置１３０と関連付けられた構成要素、関数、および／または条件に関連する。本実施例では、開ループモデル４１０は、装置１３０のサイクルと関連付けられた構成要素、関数、および／または条件を表し得る様々なサイクル合成モジュールからなる。開ループモジュールは、任意の特定の数のモジュールに限定されず、装置１３０と関連付けられた構成要素、関数、および／または条件をシミュレーションするために使用される任意の数のモジュールを含み得る。開ループモデル４１０は、設定状態モジュール４２０から補正状態（ＸC）、ソルバ状態（ＸS）および物理状態（ＸP）ベクトル、およびエフェクタ／境界条件ベクトル（ＵE）の入力を受信し得る。開ループモデル４１０へ入力された値は、装置１３０の構成要素をシミュレーションする様々なモジュールへの入力として使用され得る。開ループモデル４１０は、サイクル合成モジュールによって生成された値を使用して、ＵE（ｋ）およびＸ（ｋ）に基づいて合成パラメータベクトルＹ（ｋ）を形成する。合成パラメータベクトルＹ（ｋ）は、開ループモジュール４１０のシミュレーションされた物理的特性から決定された合成サイクル値を含み、装置１３０の制御に使用され得る。
【００５７】
一連のサイクル合成モジュールを示して、図５は、図４の開ループモデル４１０の例となる実施例を図解する。開ループモデル４１０は、一次ストリームモジュールの群５１０、二次ストリームモジュールの群５２０、追加のモジュールの群５３０、およびベクトルデータパッケージャ５４０を含み得る。開ループモデル４１０は、設定状態モジュール４２０から補正状態（ＸC）、ソルバ状態（ＸS）および物理状態（ＸP）ベクトル、およびエフェクタベクトル（ＵE）の入力を受信し得る。一次ストリームモジュールの群５１０、二次ストリームモジュールの群５２０、および追加のモジュール５３０はすべて、設定状態モジュール４２０から補正状態（ＸC）、ソルバ状態（ＸS）および物理状態（ＸP）ベクトル、およびエフェクタベクトル（ＵE）からの入力を受信し得る。さらに、開ループモジュール４１０は、上述されるモジュールの群などに限定されないが、それよりむしろ、開ループモジュール４１０は、モジュールの群を省略し、かつ／または他のモジュールの群を含み得る。開ループモデル４１０のうちのいずれかおよびすべてのモジュールは、互いに対話して、各モジュールの出力を生成し得る。
【００５８】
開ループモジュール４１０の各モジュールは、装置１３０の構成要素を表し得、かつユーティリティのライブラリによって実装され得、各ユーティリティは、構成要素計算の様々な部分を構成する物理的特性の数学的表現であり得る。例えば、モジュールのユーティリティは、ＣＡＭオブジェクト２３０全体にわたって再使用可能であり得かつＥＰＯＳ１１０の可読性および保全性を改善し得る、圧縮機、タービン、ブリード、圧力損失などの表現を含み得る。これらの構成要素は、空気力学および熱力学的プロセスの物理表現から構築され得る。例えば、各モジュールは、例として、構成要素の出口での全圧、全温度、燃料／空気比、およびガス流、および／または装置１３０のモデル化部分と関連付けられた任意の他のパラメータを含む出力ベクトルを生成し得る。
【００５９】
いくつかの実施例では、一次ストリームモジュール５１０は、これらに限定されないが、装置１３０の対応する要素に基づいた以下のものを含み得る：低スプール圧縮機をモデル化するＣＭＰ＿Ｌモジュール６０５、低スプール圧縮機と関連付けられたブリードをモデル化するＤ＿ＢＬＤ＿ＳＴＢ６１０モジュール、圧縮機のダクトを通過する気流と関連付けられた圧力損失をモデル化するＤ＿ＣＳ＿ＩＮＴモジュール６１５、高スプール圧縮機をモデル化するＣＭＰ＿Ｈモジュール６２０、高スプール圧縮機の出口でダクト内の計装と関連付けられた圧力損失をモデル化するＤ＿Ｉ０３０  ６２５モジュール、ディフューザをモデル化するＤ＿ＤＩＦ＿ＢＵＲＮモジュール６３０、バーナーをモデル化するＢＲＮ＿ＰＲＩモジュール６３５、高スプールタービンをモデル化するＴＲＢ＿Ｈモジュール６４０、低スプールタービンをモデル化するＴＲＢ＿Ｌモジュール６４５、低タービン出口ガイドベーンダクトをモデル化するＤ＿ＥＧＶ＿ＬＴモジュール６５０、出口ガイドベーンダクトの後部のプローブと関連付けられた圧力損失をモデル化するＤ＿Ｉ０４９５モジュール６５５、計装プローブを含むダクトを通って移動する空気に関連した圧力損失をモデル化するＤ＿Ｉ＿ＮＯＺ＿ＰＲＩモジュール６６０、一次ノズルダクトをモデル化するＤ＿ＴＥＣ＿ＮＯＺモジュール６６５、一次ノズルダクトと関連付けられた圧力損失をモデル化するＤ＿ＮＯＺ＿ＰＲＩモジュール６７０、およびＮＯＺ＿ＰＲＩモジュール６７５の一次ノズル。加えて、二次ストリームモジュール５２０は、これらに限定されないが、装置１３０の対応する要素に基づいた以下のものを含み得る：ファン外径圧縮機をモデル化する例となるＣＭＰ＿Ｆ＿ＳＥＣモジュール７０５、ファン出口ガイドベーンダクトをモデル化するＤ＿ＥＧＶ＿ＦＯモジュール７１０、低圧縮機と高圧縮機との間の出口ダクトをモデル化するＤ＿ＢＬＤ＿ＳＥＣモジュール７１５、Ｂ２５ブリードの下流のダクトをモデル化するＤ＿ＡＶＥ＿１４０モジュール７２０、装置１３０のバイパスダクトブリードをモデル化するＤ＿ＢＬＤ＿ＮＯＺ＿ＳＥＣモジュール７２５、二次ノズルダクトをモデル化するＤ＿Ｉ＿ＮＯＺ＿ＳＥＣモジュール７３０、および二次ノズルをモデル化するＮＯＺ＿ＳＥＣモジュール７３５。さらに、特定のストリームと関連付けられていないいくつかのモジュールがあり、モジュール５３０は、これらに限定されないが、装置１３０の条件に基づいた以下のものを含み得る：装置１３０のエネルギー効果および／または効率損失をモデル化するＰＯＷＥＲ＿ＥＸＴＲＡＣＴモジュール８０５、装置１３０のファンギアボックスからの動力損失の計算をモデル化するＦＡＮ＿ＩＤ＿ＰＯＷＥＲモジュール８１０、装置１３０内の非定常トルクバランスに関連したエネルギー保存の計算をモデル化するＴＯＲＱＵＥ＿ＢＡＬＡＮＣＥモジュール８１５、およびＯＬＭ４１０内で検出されたエラーに対する解決法を形成するＣＡＬＣ＿ＥＲＲ＿ＳＬＶＲモジュール８２０。さらに、装置１３０と関連付けられた任意の追加の物理的特性をモデル化する任意の追加のモジュールおよび／またはモジュールの群が、開ループモデル４１０の一部として含まれ得���。
【００６０】
図５の例となるモジュールは、１つまたは複数の物理ベースの構成可能なユーティリティを用いて設計され得る。構成可能なユーティリティは、ＥＰＯＳ構造内のサブシステムのライブラリに含まれ得る。開ループモジュール４４０は、予めプログラムされた命令および／またはユーザ入力に基づいて物理ベースの構成可能なユーティリティのサブシステムから上述されるモジュールをコンパイルすることができる。
【００６１】
データが開ループモデル４１０の様々なモジュール全体にわたって処理されると、ベクトルデータパッケージャ５４０は、一次ストリームモジュールの群５１０、二次ストリームモジュールの群５２０、および追加のモジュール５３０から入力データを受信する。モデル状態および入力に基づいた合成パラメータベクトルＹ（ｋ）に加えて、開ループモデルはまた、ソルバ状態ベクトル（ＸS）に関連したソルバエラーベクトル（ＥｒｒＳｌｖｒ）も出力し得る。また、開ループモデル４１０は、物理状態の導関数ベクトル（ＸPDot）を収集および出力し得る。受信されたデータは、ベクトルＹ（ｋ）、ＥｒｒＳｌｖｒ、およびＸPDotの形態でベクトルデータパッケージャ５４０によってパッケージ化され得る。さらに、ベクトルデータパッケージャは、ベクトルデータをより少ないベクトルおよび／または追加のベクトルにパッケージ化し得る。
【００６２】
開ループモデル４１０の前述のモジュールを備えるために使用されるある特定のユーティリティは、気体ベースの特性をモデル化し得、例えば、温度および燃料／空気比の関数として比熱、エンタルピーおよび燃料／空気比の関数として相対応力、温度および燃料／空気比の関数としてエンタルピー、温度および燃料／空気比の関数として比熱比、温度および燃料／空気比の関数として相対圧力、温度および燃料／空気比の関数として相対圧力、エンタルピーおよび燃料／空気比の関数として温度、および／または温度および燃料／空気比の関数としてガス定数および比熱比を表し得る。他の例となるユーティリティは、ガス全温度の関数として熱伝導率、ガス全温度の関数として絶対粘度、比熱およびガス定数の関数として臨界流量パラメータ、材料温度および／または種類の関数として熱膨張係数、材料温度および／または種類の関数として材料比熱、および／または材料温度および種類の関数として材料熱伝導率をモデル化し得る。さらに、他のガス関連の関数をモデル化する他のユーティリティが存在し得る。加えてまたはあるいは、装置１３０と関連付けられた任意の他の特性をモデル化する任意の他のユーティリティが含まれ得る。
【００６３】
加えて、開ループモデル４１０を備えるモジュールは、１つまたは複数の構成可能なユーティリティを含み得る。構成可能なユーティリティは、エンジン構成要素の複素表現であり得る。例えば、構成可能なユーティリティは、圧縮機またはタービン等の主要なエンジン構成要素における特定の物理的効果を表し得る。構成可能なユーティリティの各実例は、構成可能なモデルのインターフェースが変わらないままである場合でも、それがモデル化する物理的プロセスのいくつかの表現のうちの１つであるように選択され得る。構成可能なユーティリティは、それ自体を再構成して、下部の構成可能なサブシステムを切り替えることによって特定の構成要素を表し得る。このような構成可能なユーティリティを使用することは、開ループモデル４３０のソフトウェアアプリケーションの保全性に役立ち得る。
【００６４】
例となる実施例では、構成可能なユーティリティは、装置１３０の圧縮機におけるレイノルズ効果をモデル化するように設計され得、それ自体を再構成して、圧縮機の特定の構成要素（例えば、高スプール圧縮機、低スプール圧縮機など）を表し得る。この例となる構成可能な圧縮機のレイノルズ効果ユーティリティは、サイクル合成モジュールの形成で使用され得、低スプール圧縮機（例えば、図５のＣＭＰ＿Ｌモジュール６０５）、高スプール圧縮機（例えば、図５のＣＭＰ＿Ｈモジュール６２０）、および／または圧縮機シミュレーションと関連付けられた任意の他のモジュールをシミュレーションするモジュールで使用され得る。同様に、開ループモデル４１０の特定のモジュールは、構成可能なユーティリティを利用して、装置１３０のタービンにおけるレイノルズ効果をモデル化し得、それ自体を再構成して、圧縮機の特定の構成要素を表し得る。
【００６５】
例となるＯＬＭ４１０では、特定のユーティリティは、装置１３０の圧縮機の物理的プロセスをモデル化し得、サブユーティリティとしてこのような物理的プロセスの表現を含み得る。例となる圧縮機ユーティリティのサブユーティリティとしては、これらに限定されないが、装置１３０の基礎物理と関連付けられた基礎物理ユーティリティ（例えば、等エントロピー圧縮、熱力学の法則、理想気体特性など）、構成要素の空力熱マップ評価、気体−材料伝熱特性、構成要素ブリードのモデル、断熱定常状態からのトルク成分、および／またはマップとサイクル条件との間でのスケーリングの効果（設計、気体特性、レイノルズ効果、クリアランス、撚り戻し効果など）などが挙げられ得る。このような圧縮機ユーティリティの出力としては、これらに限定されないが、構成要素の出口ガス流条件、ブリード流、旋回角、全構成要素の吸気口ガス流、抽出されたトルク、および材料温度の導関数などが挙げられ得る。圧縮機ユーティリティは、例えば、ＣＭＰ＿Ｌモジュール６０５および／またはＣＭＰ＿Ｈモジュール６２０のような圧縮機関連のモジュールを形成するように、他のユーティリティ（例えば、選択可能なスケジューリングパラメータを有するオフボード補正ルックアップテーブル、構成要素のオンボードおよび／またはオフボード補正を可能にするセレクタなど）と動作可能に関連付けられ得る。
【００６６】
ＯＬＭモデルユーティリティの別の例は、タービンユーティリティである。例となるタービンユーティリティのサブユーティリティとしては、これらに限定されないが、装置１３０の基礎物理と関連付けられた基礎物理ユーティリティ（例えば、等エントロピー膨張、熱力学の法則、理想気体特性など）、構成要素の空力熱マップ評価、気体−材料伝熱特性、吸気口ガイドベーンのモデル、連結タービン冷却ブリードのモデル、ローター吸気口温度計算、タービンクリアランス効果、および／またはマップとサイクル条件との間でのスケーリングの効果（設計、気体特性、レイノルズ効果、クリアランス、撚り戻し効果など）などが挙げられ得る。このような例となるタービンユーティリティの出力としては、これらに限定されないが、構成要素出口ガス条件、ローター吸気口温度、タービンへの流量、発生したトルク、材料温度導関数、現在の条件での定常状態材料温度、材料温度の時定数、熱膨張からの装置の半径、および／またはクリアランス値などが挙げられ得る。タービンユーティリティは、例えば、ＴＲＢ＿Ｈモジュール６４０および／またはＴＲＢ＿Ｌモジュール６４５のような圧縮機関連のモジュールを形成するように、他のユーティリティ（例えば、選択可能なスケジューリングパラメータを有するオフボード補正ルックアップテーブル、構成要素のオンボードおよび／またはオフボード補正を可能にするセレクタなど）と動作可能に関連付けられ得る。
【００６７】
図４に戻ると、検知合成モジュール４３０は、センサ周囲およびセンサ本体の熱慣性における形態／位置効果により、Ｙでパッケージ化された対応する平均ガス経路エンジンステーションの推定値とは異なる制御センサ測定値をモデル化し得る。Ｙおよび導関数物理状態ベクトル（ＸPDot）の入力を受信して、検知合成モジュール４３０は、ＣＡＭモジュール２３０内の故障またはエラー検出の別の手段として機能し得る。
【００６８】
Ｙ（ｋ）、ＹC（ｋ）、ＸPDot（ｋ）、および／またはＥｒｒＳｌｖｒ（ｋ）の入力を受信して、推定状態モジュール４４０は、前述の入力を使用して、ＣＡＭ状態ベクトルＸ（ｋ）の次のパス値を決定し得る。推定状態モジュール４４０は、ソルバ状態エラーベクトルを拡大縮小して補正し、ソルバゲインスケジューリングパラメータを選択し、ソルバ状態ゲインを計算し、補正状態エラーベクトルを計算、拡大縮小、および補正し、状態導関数を積分し、状態積分器の範囲限界を適用し、初期化中に状態積分器をリセットし、飽和状態積分器を検出し、かつ／または不当に大きい合成値によって示された内部エラーを検出し得る。
【００６９】
推定状態モジュール４４０は、エフェクタベクトル（ＵE）、合成パラメータベクトル（Ｙ）、オンボード補正状態ベクトル（ＸC）、物理状態ベクトル（ＸP）、ソルバ状態ベクトル（Ｘs）、ソルバエラーベクトル（ｅｒｒＳｌｖｅｒ）、および物理状態導関数ベクトル（ＸPDot）の入力を受信し得る。推定状態モジュール４４０は、オンボード補正状態ベクトル（ＸC_ESM）、物理状態ベクトル（ＸP_ESM）、およびソルバ状態ベクトル（ＸS_ESM）の更新されたバージョンを出力し得る。これらのベクトルは、開ループモデル４１０の現在の反復からの分析された状態ベクトルである。
【００７０】
推定状態モジュール４４０の出力は、ＣＡＭ出力オブジェクト２４０によって受信され、これは図６に図解される。ＣＡＭ出力オブジェクト２４０は、これらに限定されないが、ベクトルアンパッカ９１０、温度バリュエータ９２０、圧力バリュエータ９３０、流量バリュエータ９４０、センサ温度バリュエータ９５０、他の出力シンセサイザ９６０、および状態インジケータ９７０などを含み得る。ベクトルアンパッカ９１０は、合成パラメータベクトル（Ｙ）の入力を受信し得る。ベクトルアンパッカ９１０は、アンパックされたＹベクトルを出力調整モジュールの他の要素に出力し得る。状態インジケータ９７０は、動作モードベクトル（ＯｐＭｏｄｅ）の入力を受信し得る。さらに、出力調整モジュール２４０は、上述される要素などに限定されないが、それよりむしろ、出力調整モジュール２４０は、要素を省略し、かつ／または他の要素を含み得る。
【００７１】
温度バリュエータ９２０は、合成パラメータベクトル（Ｙ）の温度関連値を処理し得る。これは、単位変換を実施すること、試験加算器を実装すること、装置１３０の関数の開始中に温度値間の非線形補間を実施すること、および／または必要に応じてバックアップとしてデフォルトのテーブルから温度値を取得することを含み得る。温度バリュエータ９２０は、上述される様式で機能することに限定されず、それよりむしろ、温度バリュエータ９２０は、列挙された機能のうちのいずれかを省略し、かつ／または合成パラメータベクトル（Ｙ）の温度データを処理することに関連した追加の機能を追加し得る。
【００７２】
圧力バリュエータ９３０は、合成パラメータベクトル（Ｙ）の圧力関連値を処理し得る。これは、単位変換を実施すること、試験加算器を実装すること、装置１３０の関数の開始中に圧力値間の非線形補間を実施すること、および／または必要に応じてバックアップとしてデフォルトのテーブルから圧力値を取得することを含み得る。圧力バリュエータ９３０は、上述される様式で機能することに限定されず、それよりむしろ、圧力バリュエータ９３０は、列挙された機能のうちのいずれかを省略し、かつ／または合成パラメータベクトル（Ｙ）の圧力データを処理することに関連した追加の機能を追加し得る。
【００７３】
流量バリュエータ９４０は、合成パラメータベクトル（Ｙ）の燃料流量関連値を処理し得る。これは、単位変換を実施すること、試験加算器を実装すること、装置１３０の関数の開始中に燃料流量値間の非線形補間を実施すること、および／または必要に応じてバックアップとしてデフォルトのテーブルから燃料流量値を取得することを含み得る。流量バリュエータ９４０は、上述される様式で機能することに限定されず、それよりむしろ、流量バリュエータ９４０は、列挙された機能のうちのいずれかを省略し、かつ／または合成パラメータベクトル（Ｙ）の燃料流量データを処理することに関連した追加の機能を追加し得る。
【００７４】
センサ温度バリュエータ９５０は、合成パラメータベクトル（Ｙ）のセンサ温度関連値を処理し得る。これは、単位変換を実施すること、試験加算器を実装すること、装置１３０の関数の開始中に温度値間の非線形補間を実施すること、および／または必要に応じてバックアップとしてデフォルトのテーブルからセンサ温度値を取得することを含み得る。センサ温度バリュエータ９５０は、上述される様式で機能することに限定されず、それよりむしろ、センサ温度バリュエータ９５０は、列挙された機能のうちのいずれかを省略し、かつ／または合成パラメータベクトル（Ｙ）のセンサ温度データを処理することに関連した追加の機能を追加し得る。
【００７５】
他の出力シンセサイザ９６０は、温度バリュエータ９２０、圧力バリュエータ９３０、流量バリュエータ９４０、センサおよび／または温度バリュエータ９５０によって処理されない合成パラメータベクトル（Ｙ）の他の出力データを処理し得る。これは、単位変換を実施すること、試験加算器を実装すること、装置１３０の関数の開始中に温度値間の非線形補間を実施すること、および／または必要に応じてバックアップとしてデフォルトのテーブルから他の出力値を取得することを含み得る。流量バリュエータ９４０は、上述される様式で機能することに限定されず、それよりむしろ、流量バリュエータ９４０は、列挙された機能のうちのいずれかを省略し、かつ／または合成パラメータベクトル（Ｙ）の他の出力データを処理することに関連した追加の機能を追加し得る。
【００７６】
状態インジケータ９７０は、動作モードベクトル（ＯｐＭｏｄｅ）から入力を受信し得る。この入力を使用して、状態インジケータ９７０は、任意の下流論理デバイスでの使用のためにＣＡＭモジュール２３０の動作状態の状態表示を生成および提供し得る。
【００７７】
ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０に戻り、図７は、ＥＰＯＳ１１０のための開始モードを実装するための例示的な方法９８０のフローチャートである。ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、閾値を提供し得、速度関連のパラメータがこの閾値を下回る場合に、ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、この閾値のための、開始モード中に様々な入力パラメータ用に使用してＥＰＯＳ１１０の適切な動作を確実にする、バックアップ値を有する。
【００７８】
ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、選択されたエフェクタ値（Ｕ）および／またはパラメータベクトル（Ｙ）の形態で入力を受信し得る（ブロック９８２）。１つまたは複数のパラメータに基づき、ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、ＥＰＯＳ１１０が開始モードで動作すべきであるという条件が存在することを決定する（決定９８４）。開始モードでは、ある特定のパラメータは、ＥＰＯＳ１１０の適切な動作のためのプリセットパラメータで置き換えられる。
【００７９】
例えば、ＯｐＭｏｄｅ決定機３３０は、パラメータを調査し、パラメータが装置１３０の開始動作と関連付けられたデータ範囲内にあるかを決定する。本実施例において、本方法は、低スプール速度（Ｎ１）の範囲を使用して、装置１３０が開始モードにあるかを決定するが、本方法は、低スプール速度を使用して動作モードを決定することに限定されない。
【００８０】
本方法は、Ｎ１に基づく以下のエフェクタ範囲を使用して、エフェクタ値を決定して開始モード中にＥＰＯＳ１１０の下流要素にフィードし得、Ｕminは、ＥＰＯＳ１１０の適切な動作のための最小エフェクタ値であり、Ｕsnsdは、エフェクタのために検知された値であり、Ｕblendは、ＵsnsdおよびＵminの補間に基づいて混合された値であり、Δはエラーであり、Ｎ１snsdは、検知されたスプール速度であり、Ｎ１minは、ＥＰＯＳ１１０の適切な動作のための最小スプール速度である。
【００８１】
【数１】
0006628250.tif 000002
【００８２】
Ｕblendは、開始モードから非開始モードへの移行中に線形または非線形補間（ｆｒａｃ関数）をＵsnsdおよびＵminに適用することによって決定され得る。Ｕblendを決定するためのｆｒａｃの適用は、下記の等式および図８Ａの添付ブロック図内に示される。
【００８３】
【数２】
0006628250.tif 000003
【００８４】
さらに、Ｙベクトルは、Ｎ１が所与の範囲内である場合に開始モードによって変更され得、Ｙはパラメータベクトルであり、Ｙambは、パラメータのための環境値であり、ＹCAMは、ＹのためのＣＡＭ出力値であり、Ｙblendは、ＹambおよびＹCAMに基づいて混合される値である。
【００８５】
【数３】
0006628250.tif 000004
【００８６】
Ｙblendは、開始モード中に線形または非線形補間（ｆｒａｃ関数）をＹambおよびＹCAMに適用することによって決定され得る。Ｙblendを決定するためのｆｒａｃの適用は、下記の等式および図８Ｂの添付ブロック図内に示される。
【００８７】
【数４】
0006628250.tif 000005
【００８８】
動作モードが開始モードに設定されるとき、設定状態モジュールは、開始モードのためのデータ範囲内にあるときに推定される値に動的状態を設定することとなる（ブロック９８６）。そのデータ範囲は、装置１３０が休止されていること、装置１３０が閾値アイドル条件下にあること、および／または装置１３０が開始のための閾値条件下にあることを示し得る。
【００８９】
図１のＥＰＯＳ１１０を実装する例となる様式を図２〜図６に図解したが、図２〜図６に図解される１つまたは複数の要素、プロセス、および／またはデバイスが、任意の他の方法で、組み合わせられ、分割され、再配置され、省略され、取り除かれ、および／または実装され得る。さらに、図１〜図６の例となる要素は、１つまたは複数の回路（複数可）、プログラム可能プロセッサ（複数可）、特定用途向け集積回路（複数可）（ＡＳＩＣ（複数可））、プログラム可能論理デバイス（複数可）（ＰＬＤ（複数可））、および／またはフィールドプログラマブル論理デバイス（複数可）（ＦＰＬＤ（複数可））などによって実装され得る。本特許の装置またはシステムの請求項のうちのいずれかがソフトウェアおよび／またはファームウェアのみの実装を含むように解釈される場合、例となる要素のうちの少なくとも１つは、ソフトウェアおよび／またはファームウェアを記憶するメモリ、ＤＶＤ、ＣＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ等の有形のコンピュータ可読媒体を含むように本明細書に明示的に定義される。さらにまた、図解されている例となる実施例は、図１〜図６に図解されるものに加えて、またはその代わりに、１つまたは複数の要素、プロセス、および／またはデバイスを含み得、かつ／または図解された要素、プロセス、およびデバイスのいずれかまたはすべてのうちの２つ以上を含み得る。
【００９０】
例となる機械可読命令を表すフローチャートが図９、図１０に示される。これらの実施例では、機械可読命令は、図１１と関連して後述される例となるコンピュータ１２００に示されるプロセッサ１２１０等のプロセッサ等のプロセッサによる実行のためのプログラムを含む。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク等の有形のコンピュータ可読媒体、またはプロセッサ１２１０と関連付けられたメモリに記憶されたソフトウェアで具体化され得るが、プログラム全体および／またはその一部は代替的に、プロセッサ１２１０以外のデバイスによって実行され、かつ／またはファームウェアもしくは専用のハードウェアで具体化され得る。さらに、例となるプログラムが図９、図１０に図解されるフローチャートを参照して記載されるが、本開示の実施例を実装する多くの他の方法が代替的に使用され得る。例えば、ブロックの実行の順序は変更されてもよく、かつ／または記載されるブロックのうちのいくつかは、変更され、取り除かれ、または組み合わせられてもよい。
【００９１】
図９を参照すると、例となる機械可読命令１０００は、図１および／または図２のＥＰＯＳ１１０を実装するように実行され得る。図１および／または図２を参照すると、例となる機械可読命令１０００は、ブロック１０１０で実行を開始し、入力ベクトルで、ＣＡＭ入力オブジェクト２２０によって受信され、シミュレーションの動作モード（ＯｐＭｏｄｅ）を決定し、かつＣＡＭ入力ベクトルＵEおよびＹCtをコンパイルするためにＣＡＭ入力オブジェクト２２０によって使用される（ブロック１０１５）。次いで、ＣＡＭ入力ベクトルは、ＣＡＭモジュール２３０の内部物理状態モジュールならびに外部入力ＵE、ＹCt、およびＯｐＭｏｄｅに基づいて合成パラメータベクトルＹを決定するためにＣＡＭオブジェクト２３０によって使用される（ブロック１０２０）。合成パラメータベクトルＹは、例えば、図１の制御法則１２３などの外部モジュールによる使用のためにＣＡＭ出力オブジェクト２４０によって調整される（ブロック１０２５）。
【００９２】
図１１の例となる機械可読命令１１００は、図２および／または図４のＣＡＭオブジェクト２３０を実装するように実行され得る。図２および／または図４を参照すると、設定状態モジュールは、ベクトルＵE、ＹC（ｋ）、ＯｐＭｏｄｅ、ならびにＸE_ESM（ｋ−１）、ＸC_ESM（ｋ−１）、およびＸP_ESM（ｋ−１）の形態で推定状態モジュール４４０によって生成された以前の物理状態ベクトルに基づいて、ＣＡＭオブジェクト２３０の状態から入力を受信し、その状態を設定する（ブロック１１１０）。開ループモデル４１０は、１つまたは複数の含まれたサイクル合成モジュールを用いてＵE、ＹC（ｋ）、ＸC（ｋ−１）、ＸS（ｋ−１）、およびＸP（ｋ−１）に含まれたデータを処理することによって合成パラメータベクトルＹ（ｋ）を決定し、１つまたは複数のサイクル合成モジュールは、装置１３０のサイクルの要素と関連付けられた物理状態の数学的抽象化（複数可）である（ブロック１１１５）。検知合成モジュール４３０は、合成パラメータベクトルＹ（ｋ）を受信し、ベクトルにおける潜在的なエラーを検出する（ブロック１１２０）。推定状態モジュール４４０は、現在の状態（ｋ）のために物理状態ベクトルＸS_ESM（ｋ）、ＸC_ESM（ｋ）、およびＸP_ESM（ｋ）を決定する（ブロック１１２５）。推定状態モジュール４４０は、次の逐次状態を処理するためにベクトルＸS_ESM（ｋ）、ＸC_ESM（ｋ）、およびＸP_ESM（ｋ）を設定状態モジュール４２０に出力する（ブロック１１３０）。推定状態モジュール４４０は、ＣＡＭモジュール２３０の外部の使用のためにベクトルＹ（ｋ）を出力する（ブロック１１３５）。
【００９３】
図１１は、図１〜図６の装置を実装するために図９、図１０の命令を実行することができる例となるコンピュータ１２００のブロック図である。コンピュータ１２００は、例えば、サーバ、パーソナルコンピュータ、または任意の他の種類のコンピューティングデバイスであり得る。
【００９４】
本実施例のシステム１２００は、プロセッサ１２１０を含む。例えば、プロセッサ１２１０は、任意の所望のファミリまたは製造者からの１つまたは複数のマイクロプロセッサまたはコントローラによって実装され得る。
【００９５】
プロセッサ１２１０は、ローカルメモリ１２１５を含み、バス１２４０を介して読み取り専用メモリ１２３０およびランダムアクセスメモリ１２２０を含むメインメモリと通信している。ランダムアクセスメモリ１２２０は、同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ＲＡＭＢＵＳダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＭ）、および／または任意の他の種類のランダムアクセスメモリデバイスによって実装され得る。読み取り専用メモリ１２３０は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、および／または任意の他の所望の種類のメモリデバイスによって実装され得る。
【００９６】
コンピュータ１２００はまた、インターフェース回路１２５０も含む。インターフェース回路１２３０は、イーサネットインターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、および／またはＰＣＩ高速インターフェース等の任意の種類のインターフェース規格によって実装され得る。
【００９７】
１つまたは複数の入力デバイス１２５４は、インターフェース回路１２５０に接続される。入力デバイス（複数可）１２５４は、ユーザがプロセッサ１２１０にデータおよびコマンドを入力することを許可する。入力デバイス（複数可）は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、アイソポイント（ｉｓｏｐｏｉｎｔ）、および／または音声認識システムによって実装することができる。インターフェース１２５０は、図１のオペレータインターフェース１１５とともに、それと並行して、またはその代わりに動作し得る。
【００９８】
１つまたは複数の出力デバイス１２５８もまた、インターフェース回路１２５０に接続される。出力デバイス１２５８は、例えば、関連データの表示デバイス（例えば、液晶ディスプレイ、陰極線管ディスプレイ（ＣＲＴ）など）、ならびに／または航空および発電のためのガスタービンエンジン、ＨＶＡＣ＆Ｒ（暖房、換気、空調および冷凍）、燃料電池、および炭化水素抽出、材料加工および製造のための他のより一般化された流体処理システムなどの流体ベースの工学システムと動作可能に関連付けられたアクチュエータによって実装され得る。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
前述から、本明細書に開示される技術は、これらに限定されないが流体ベースの工学システムを制御するためのシステムおよび方法などの様々な設定において産業上の利用可能性を有することが分かる。例となる流体ベースの工学システムとしては、航空および発電のためのガスタービンエンジン、ＨＶＡＣ＆Ｒ（暖房、換気、空調および冷凍）、燃料電池、ならびに炭化水素抽出、材料加工および製造のための他のより一般化された流体処理システムが挙げられ得る。本開示の教示を用いて、流体ベースの工学システムの小型の空力熱モデルは、システムの制御デバイスおよび／またはオンボードプロセッサへの計算負荷を減少させるように設計され得る。先行技術に対するこの改善は、計算効率を節約し得、かつ流体ベースの工学システムの制御システムの精度を改善し得る。
【０１００】
本開示は、航空機のガスタービンエンジンに関連しているが、当業者であれば、本明細書の教示が上述されるように他の用途で同様に使用され得ることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、本発明を実施する最良の形態として本明細書に提示される実施例によって限定されないが、本発明は、同様に特許請求の範囲の趣旨および範囲に入るすべての均等物を含むことが意図される。
【図１】
0006628250.tif 000006
【図２】
0006628250.tif 000007
【図３】
0006628250.tif 000008
【図４】
0006628250.tif 000009
【図５】
0006628250.tif 000010
【図６】
0006628250.tif 000011
【図７】
0006628250.tif 000012
【図８Ａ】
0006628250.tif 000013
【図８Ｂ】
0006628250.tif 000014
【図９】
0006628250.tif 000015
【図１０】
0006628250.tif 000016
【図１１】
0006628250.tif 000017