(57)【要約】      （修正有）【課題】動作の熱負荷が満たされ、かつシステムの性能が最適化されるように、蒸気圧縮システムの動作を制御するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】蒸気圧縮システム２００を動作させるための方法が、１組の制御信号の各制御信号を１組の修正信号の対応する修正信号を用いて修正し、この１組の修正信号によって引き起こされる上記システム２００内の摂動を表す測定基準信号を求める。該各修正信号は、摂動信号を含み、該摂動信号は、異なる周波数を有する。次に、本方法は、前記修正信号と前記測定基準信号の対応する周波数成分との間の位相の関数に基づいて前記各修正信号の値を調整する。【選択図】図２
2013200115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮システムを動作させるための方法であって、
１組の制御信号の各制御信号を１組の修正信号の対応する修正信号を用いて修正するステップであって、該各修正信号は、摂動信号を含み、該摂動信号は、異なる周波数を有する、修正するステップと、
前記１組の修正信号によって引き起こされる前記システム内の摂動を表す測定基準信号を求めるステップと、
前記修正信号と前記測定基準信号の対応する周波数成分との間の位相の関数に基づいて前記各修正信号の値を調整するステップと
を含み、該方法の前記ステップは、プロセッサによって実行される、蒸気圧縮システムを動作させるための方法。
【請求項２】
前記位相の前記関数は、前記位相の符号および前記位相のシフトのうちの一方を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定基準は、前記蒸気圧縮システムの効率であり、前記調整するステップは、
前記位相が正である場合には、前記修正信号の値を増加させるステップと、
前記位相が負である場合には、前記修正信号の前記値を減少させるステップと
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
測定基準は、前記蒸気圧縮システムのエネルギー消費であり、前記調整するステップは、
前記位相が正である場合には、前記修正信号の値を減少させるステップと、
前記位相が負である場合には、前記修正信号の前記値を増加させるステップと
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記測定基準信号を１組のハイパスフィルタにかけて、前記測定基準信号の１組の前記周波数成分を生成する、ハイパスフィルタにかけるステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記調整するステップは、
前記摂動信号と前記測定基準信号の対応する周波数成分との積をローパスフィルタにかけるステップであって、該積の定数項を生成し、前記定数項の符号は前記位相の前記関数に対応する、ローパスフィルタにかけるステップと、
前記定数項に基づいて修正値を求めるステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記修正値を求めるステップは、
前記定数項を積分して、前記修正値を生成する、積分するステップ
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記修正値を求めるステップは、
前記定数項を積分して、前記修正値を更新する、積分するステップ
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記修正値を求めるステップは、
前記修正値を利得係数と乗算するステップ
をさらに含み、
前記利得係数の符号は、性能測定基準による
請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記修正値と前記摂動信号とを合成して、対応するコマンド信号のための前記修正信号を生成する、合成するステップ
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記蒸気圧縮システムは、同じタイプの少なくとも２つの制御される構成要素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
性能測定基準に従って測定される蒸気圧縮システムの性能が最適化されるように、該蒸気圧縮システムの動作を制御するための方法であって、
１組の制御信号を対応する１組の修正信号を用いて同時に修正するステップであって、該各修正信号は固有の周波数を有する摂動信号を含む、修正するステップと、
前記１組の修正信号によって引き起こされる前記システムの前記性能の摂動を表す測定基準信号を求めるステップと、
前記測定基準信号の対応する周波数成分に基づいて前記各制御信号を調整するステップと
を含み、該方法の前記ステップは、プロセッサによって実行される、性能測定基準に従って測定される蒸気圧縮システムの性能が最適化されるように、該蒸気圧縮システムの動作を制御するための方法。
【請求項１３】
前記調整するステップは、
前記性能が最適化されるように、前記対応する摂動信号と前記測定基準信号の前記周波数成分との間の位相の関数に基づいて前記制御信号を調整するステップ
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
性能測定基準に従って測定された蒸気圧縮システムの性能を最適化するための最適化コントローラであって、
１組の摂動信号を生成するための摂動モジュールであって、該各摂動信号は、固有の周波数を有する、摂動モジュールと、
前記システムの前記性能を表す出力信号を受信するのに応答して、測定基準信号の１組の周波数成分を求めるための、前記摂動信号の前記周波数に対応する１組のハイパスフィルタと、
前記各摂動信号と前記測定基準信号の対応する周波数成分との積の定数項を求めるための１組のローパスフィルタと、
前記定数項の符号に基づいて対応する１組のコマンド信号のための１組の修正値を求めるための１組の積分器と、
前記性能が最適化されるように、前記１組の修正値に基づいて前記１組の対応するコマンド信号を修正するための修正モジュールと
を備える、性能測定基準に従って測定された蒸気圧縮システムの性能を最適化するための最適化コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には蒸気圧縮システムに関し、より詳細には、蒸気圧縮システムの多変数最適化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ、冷凍システムおよび空調システムのような蒸気圧縮システムは、産業および住宅の応用形態において広く用いられている。可変速度圧縮機、可変位置弁および可変速度ファンを蒸気圧縮サイクルに導入することによって、そのようなシステムの動作の柔軟性が大きく改善された。これらの新たな構成要素を正確に制御することによって、これらの構成要素を用いて蒸気圧縮システムの効率を改善することができる。
【０００３】
例えば、圧縮機の速度を調整して、冷媒の流量を変調することができる。蒸発器ファンおよび凝縮器ファンの速度を変更して、空気と熱交換器との間の熱伝達率を変更することができる。膨張弁の開度を変更することによって、蒸気圧縮システムの高圧側と低圧側との間の圧力降下に直接影響を及ぼすことができ、それはさらに、冷媒の流量、および対応する蒸発器出口における過熱に影響を及ぼす。
【０００４】
さらに、蒸気圧縮システムは、ますます複雑になりつつある。住宅の応用形態においては、複数の室内ユニットが単一の室外ユニットに接続されている統合システムが一般的であり、幾つかの業務用の応用形態は、複数の室外ユニットおよび複数の室内ユニットを有し、全てが単一の制御システムの管理下にある蒸気圧縮システムを利用する。上記の各ユニットが熱交換器を含み、可変速度ファンおよび／または可変位置膨張制御デバイスを含む場合があることを理解されたい。それゆえ、これらの複雑なシステムは、多数のアクチュエーターによって特徴づけられる。エネルギー消費が最適化されるように各アクチュエーターが制御されるシステムを動作させることが望ましい。
【０００５】
蒸気圧縮システムは、大量の電気エネルギーを消費し、それゆえ、大きな運用コストがかかる可能性がある。したがって、蒸気圧縮システムの性能を最適化する制御入力を決定することが望ましい。１つの性能特性は、最適なエネルギー消費である。蒸気圧縮システムの動作を制御するための幾つかの方法が当該技術分野において開示されている。
【０００６】
例えば、特許文献１において開示されている、蒸気圧縮システムを制御するための１つの方法は、環境要件または熱負荷要件が突然変化する可能性を考慮し、蒸気圧縮システムをリアルタイムに監視し、これらの実際のリアルタイム測定に基づいて、システムが最大の性能係数において動作できるようにする１組のパラメーターを決定する。しかしながら、その方法は、時間がかかり、かなりのリアルタイムコンピューティングリソースおよび蒸気圧縮システムの数学モデルを必要とする。
【０００７】
特許文献２において開示されている別の方法は、最初に、蒸発器または凝縮器にわたる熱流量を特定する。次に、熱流量を用いて、１組の最適な制御入力を決定する。熱流量は、蒸気圧縮システムの動作に直接関連しているので、この決定は、回避するのが難しい。しかしながら、非線形現象は、蒸気圧縮システムの構成要素の効率に実質的に影響を及ぼさないので、この手法は、最適ではない。
【０００８】
特許文献３において開示されている別の方法は、蒸気圧縮システムの凝縮器ファンの速度を変調することによってシステムのエネルギー消費を低減する。しかしながら、システムの他の構成要素が調整されないので、その方法は、最適下限である。したがって、蒸気圧縮システムの種々の構成要素の動作パラメーターの組み合わせは、最適化されない。
【０００９】
特許文献４において開示されているさらに別の方法は、温度計を用いて室温を測定し、その室温を指標として用いて、弁開放テーブルから弁開放値を検索することによって空調装置内の冷水または温水のエネルギー消費を低減する。しかしながら、従来の蒸気圧縮システムは、通常、限定はしないが、弁を含む、幾つかの異なる構成要素を有し、それらの構成要素が同時に制御される必要がある。さらに、その方法は、外部環境条件のみに基づいて弁開放を決定するので、必ずしも最適であるとは限らない。
【００１０】
したがって、動作の熱負荷が満たされ、システムの性能が最適化されるように、蒸気圧縮システムの動作を制御するための制御システムおよび方法が当該技術分野において必要とされている。
【００１１】
従来、エネルギー効率を最大化する方法は、例えば、特許文献１において記述されるように、蒸気圧縮システムの物理的過程の数学モデルを使用することに頼る。それらのモデルに基づく方法は、蒸気圧縮システムの構成要素の目標値（commanded input）がシステムの熱力学的挙動および消費されるエネルギーに及ぼす影響を記述しようと試みる。それらの方法では、モデルを用いて、熱負荷要件を満たし、かつエネルギーを最小化する入力の組み合わせを予測する。
【００１２】
しかしながら、最適化入力を選択するために数学モデルを使用することは、幾つかの重大な欠点を有する。第一に、扱いやすい表現を生成するために、モデルは、仮定を単純にすることに頼っており、そのような単純化は、複雑な物理的相互作用および多数のシステムアクチュエーターを有するマルチユニット蒸気圧縮システムの場合に特に必要とされる。それらの仮定は、多くの場合に重要な効果を無視するか、または部屋の大きさのような設置特有の特性を考慮に入れないので、そのシステムのモデルは、システムの実際の動作から逸脱する。
【００１３】
第二に、それらのシステムの製造工程中の変動は、多くの場合に、同じタイプであるが、異なる入出力特性を有する蒸気圧縮システムを作り出すほど非常に大きく、それゆえ、単一のモデルでは、それらの特性の変動を正確に記述することはできない。
【００１４】
第三に、それらのモデルは、導出および較正するのが難しい。例えば、蒸気圧縮システムの構成要素、例えば、圧縮機の動作を記述するパラメーターは、用いられる圧縮機のタイプごとに実験的に決定され、完全な蒸気圧縮システムのモデルは、数多くのそのようなパラメーターを有する場合がある。モデルごとにこれらのパラメーターの値を決定するのは、難しいプロセスである。
【００１５】
最後に、蒸気圧縮システムは、経時的に変化することが知られている。ある時点において蒸気圧縮システムの動作を正確に記述するモデルは、例えば、冷媒が徐々に漏れ出ること、または熱交換器上に腐食もしくはごみが蓄積することに起因してシステムが変化すると、後の時点では正確ではない場合がある。
【００１６】
図１は、構成要素、例えば、可変設定アクチュエーターを含む従来のマルチユニット蒸気圧縮システム１００を示す。多くの場合に、複数のユニットは、対応する複数の室温またはゾーン温度を独立して調節できるようにすることを意図している。図１において示されるように、蒸気圧縮システムが冷房モードにおいて動作する場合、熱は、室内ユニットから室外ユニットに除去され、それゆえ、室内ユニットは、蒸発器としての役割を果たす。逆に、図示されない暖房モードにおいて動作するとき、熱が室外ユニットから室内ユニットに加えられ、室内ユニットは、凝縮器としての役割を果たす。
【００１７】
構成要素は、蒸発器ファン１１４と、凝縮器ファン１１３と、膨張弁１１１と、圧縮機１１２とを含むことができる。そのシステムは、例えば、サーモスタットからの設定点１１５、およびセンサ１３０の読み取り値を受け取り、構成要素の動作を制御するための１組の制御信号を出力するための役割を担う監視用コントローラ１２０によって制御することができる。監視用コントローラ１２０は、１組の制御信号を、対応する構成要素のための１組の特定の制御入力に変換するための１組の制御デバイスに動作可能に接続される。例えば、監視用コントローラは、圧縮機制御デバイス１２２、膨張弁制御デバイス１２１、蒸発器ファン制御デバイス１２４、および凝縮器ファン制御デバイス１２３に接続される。また、複数の熱交換器を接続し、複数のゾーン温度を独立して調節することもできる。図１に示されるのは、蒸気圧縮システム内の１組Ｎ個の蒸発器である。これらのＮ個の蒸発器は、それぞれ、対応する蒸発器ファン１１７を含むことができ、それらのファンは、対応するファン制御デバイス１２６に動作可能に接続することができる。
【００１８】
複数の蒸発器は、複数ユニット蒸気圧縮システムの数多くの構成のうちの１つを示す。蒸気圧縮システムの他の構成は、複数の膨張弁を含む場合があり、例えば、蒸発器ごとに１つまたは複数の膨張弁を備えている。これらのマルチユニットシステムは、多数のアクチュエーターを含み、システム全体が最小のエネルギーを消費するよう各アクチュエーターが動作するように、システムを動作させることが望ましい。
【００１９】
しかしながら、そのシステムの動作は、最適にすることはできない。上記の事柄を考慮して、動作の熱負荷が満たされ、かつシステムの性能が最適化されるように、蒸気圧縮システムの動作を制御するための方法が当該技術分野において必要とされており、その方法は、多数のアクチュエーターを同時に制御することができ、モデルには基づかず、システム特性が徐々に変化するのに応じて、経時的に適応することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許第５，７３５，１３４号公報
【特許文献２】米国特許第７，０７６，９６２号公報
【特許文献３】米国特許第７，２４６，５００号公報
【特許文献４】特開２０００−２５７９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の目的は、動作の熱負荷が満たされ、かつシステムの性能が最適化されるように、蒸気圧縮システムの動作を制御するためのシステムおよび方法を提供することである。性能の１つの指標は、最適なエネルギー消費とすることができる。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、システムの幾つかの構成要素を同時に制御することによって、蒸気圧縮システム全体の性能を最適化するそのようなシステムおよび方法を提供することである。詳細には、幾つかの実施の形態は、蒸気圧縮システム内の種々のアクチュエーターの同時制御のための方法を記述し、それにより、そのシステムは、全てのシステムアクチュエーターの最適な組み合わせに収束し、全てのシステムアクチュエーターが最大効率において所望の熱負荷を達成する。
【００２３】
本発明の幾つかの実施の形態は、蒸気圧縮システム内の複数のアクチュエーター（圧縮機速度、蒸発器ファン速度、凝縮器ファン速度等）と特定の熱量または冷却量を送達するために消費されるエネルギーとの間の関係が凸であるという理解に基づく。したがって、消費されるエネルギーは、入力値の特定の組み合わせの場合に最小値に達し、入力コマンドの他の組み合わせでは、蒸気圧縮システムは、それよりも多くのエネルギーを消費する。言い換えると、入力値の特定の組み合わせが最小のエネルギー量を消費し、それが効率を最大化することにつながる。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、蒸気圧縮システムのモデルを用いることなく、そのようなシステムおよび方法を提供することである。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、システムの動作特性が変化する場合であっても、システムの動作中にシステムの性能を経時的に最適化するそのようなシステムおよび方法を提供することである。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、システムの動作中にシステムの性能をリアルタイムに動的に最適化するそのようなシステムおよび方法を提供することである。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、単純な設計を有し、システムの種々の性能測定基準に適応することができるそのようなシステムおよび方法を提供することである。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、システムの動作中に熱負荷が突然変化する場合であっても性能を最適化できるようにするそのようなシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の幾つかの実施の形態は、蒸気圧縮システムの動作中に、１つの性能測定基準に従って測定されるシステムの性能が最適化される、例えば、最大化されるか、または最小化されるように、蒸気圧縮システムの少なくとも１つの構成要素を制御するためのシステムおよび方法を開示する。
【００３０】
本発明の幾つかの実施の形態は、蒸気圧縮システムの構成要素の動作とシステムの性能との間に凸関係があるという理解に基づく。それらの実施の形態は、システムの動作中にある動作点において構成要素と性能との間の関係を特定し、その関係を用いて、その構成要素の動作を制御する制御信号を修正し、その性能を最適化する、例えば、システムのエネルギー消費を最小化するか、またはシステムの効率を最大化する。種々の実施の形態において、１つまたは複数の構成要素の動作を修正して、性能を最適化する。
【００３１】
また、この理解によれば、システムのモデルを用いることなく、蒸気圧縮システムの動作中にリアルタイムに性能を最適化できるようになる。また、性能がリアルタイムに最適化されるので、冷媒の漏れまたは熱交換器上の腐食のような蒸気圧縮システムの特性の変化が、それらの実施の形態に及ぼす影響は、最小である。
【００３２】
幾つかの実施の形態は、制御信号が正弦波信号によって摂動する場合には、その摂動によって引き起こされる蒸気圧縮システムの応答も正弦波の形で変化し、最適な動作点に向かう方向を正弦波信号の位相の関数に基づいて求めることができるという別の理解に基づく。この理解によれば、三角演算を用いて最適に向かう方向を求められるようになり、幾つかの実施の形態の設計を簡単にし、複雑さを緩和する。また、この理解によれば、幾つかの実施の形態は、システムの動作中に熱負荷が突然変化する場合であっても性能を最適化できるようになる。これは、正弦波摂動に対するシステムの応答も、同じ周波数を有する正弦波の形をとるためである。したがって、システムの熱負荷の変化、例えば、室内の窓の開放は、システムの正弦波応答と混在する雑音として取り扱うことができ、その雑音は、除去することができる。
【００３３】
幾つかの実施の形態では、異なる周波数の信号を用いて各アクチュエーターを変調することによって、複数のアクチュエーターを同時に最適化することができる。結果として、性能測定基準は、個々のシステムアクチュエーターに加えられる複数の摂動周波数に起因する複数の周波数成分を混合したものを有する単一の信号である。各正弦波摂動は、性能評価基準において対応する応答を引き起こし、その応答は、復調することができる。このようにして、１つのアクチュエーターの影響が任意の他のアクチュエーターの影響から分離され、アクチュエーター値を独立して同時に最適化できるようになる。
【００３４】
本発明の一態様は、蒸気圧縮システムを動作させるための方法を開示し、本方法は、１組の制御信号の各制御信号を１組の修正信号の対応する修正信号を用いて修正し、各修正信号は、摂動信号を含み、摂動信号は、異なる周波数を有する。本方法は、１組の修正信号によって引き起こされるシステム内の摂動を表す測定基準信号を求め、修正信号と測定基準信号の対応する周波数成分との間の位相の関数に基づいて、各修正信号の値を調整する。本方法のステップは、プロセッサによって実行される。
【００３５】
例えば、位相の関数は、位相の符号および位相のシフトのうちの一方を含むことができる。性能測定基準は、蒸気圧縮システムの効率を含むことができ、調整することは、また、位相が正である場合には、修正信号の値を増加させることと、位相が負である場合には、修正信号の値を減少させることとを含む。代替的に、性能測定基準は、蒸気圧縮システムのエネルギー消費を含むことができ、調整することは、位相が正である場合には、修正信号の値を減少させることと、位相が負である場合には、修正信号の値を増加させることとをさらに含む。
【００３６】
幾つかの実施の形態では、本方法は、例えば、位相の関数に基づいて修正値を求めることができ、その修正値に基づいて修正信号の値を変更することができる。代替的に、本方法は、修正値に基づいて制御信号の値を変更することができる。
【００３７】
幾つかの実施の形態では、本方法は、性能を表す蒸気圧縮システムの出力信号を測定することと、その出力信号にハイパスフィルタをかけて、測定基準信号を生成することとを含むことができる。本方法は、また、摂動信号と測定基準信号との積をローパスフィルタにかけることであって、積の定数項を生成し、この定数項の符号は、位相の関数に対応する、ローパスフィルタにかけることと、定数項に基づいて修正値を求めることとを含むことができる。
【００３８】
１つの実施の形態では、本方法は、修正値と摂動信号とを合成して、修正信号を生成することを含むことができる。
【００３９】
幾つかの実施の形態では、本方法は、定数項を積分することによって修正値を生成することができる。それに加えて、または代替的に、本方法は、定数項を積分することによって修正値を更新することができる。また、本方法は、修正値を利得係数と乗算することを含むことができ、利得係数の符号は、性能測定基準による。例えば、性能が最大化されるべきである場合には、利得係数の符号は、正である。代替的に、性能が最小化されるべきである場合には、利得係数の符号は、負である。利得係数は、性能測定基準に応じて、実施の形態を適応的に変更することを可能にする。
【００４０】
本発明の別の態様は、性能測定基準に従って測定されたシステムの性能が最適化されるように、蒸気圧縮システムの動作を制御するための方法を開示し、そのシステムの少なくとも１つの構成要素が制御信号に基づいて制御される。本方法は、修正値を有する修正信号および周期的摂動信号を用いて制御信号を修正することと、摂動信号と、修正信号によって引き起こされる性能の応答を表す測定基準信号との関数に基づいて、修正値を適応的に調整することとを含み、摂動信号および測定基準信号は、実質的に同一の周波数を有する正弦波信号である。
【００４１】
１つの実施の形態では、本方法は、摂動信号および測定基準信号の積を求めることであって、その積は、定数項および正弦波項を含む、求めること、定数項の符号に基づいて修正値を更新すること、および修正値に利得係数を乗算することであって、利得係数の符号は、性能測定基準による、乗算すること、のうちの１つまたはそれらの組み合わせも含むことができる。
【００４２】
本発明の別の態様は、複数のシステムアクチュエーターを同時に制御することによって、性能測定基準に従って測定された蒸気圧縮システムの性能を最適化するための最適化コントローラを開示する。最適化コントローラは、最適化アクチュエーターコントローラの反復アレイを含むことができ、各最適化アクチュエーターコントローラは、摂動信号を生成するための摂動モジュールと、システムの性能を表す出力信号を受信するのに応答して測定基準信号を求めるためのハイパスフィルタと、摂動信号および測定基準信号の積の定数項を求めるためのローパスフィルタと、定数項の符号に基づいて修正値を求めるための積分器と、修正値と摂動信号とを合成して、システムの１つの構成要素の制御信号を修正するのに適した修正信号を出力するための総和モジュールと、を含むことができる。個々の最適化アクチュエーターコントローラの出力は、このようにして同時に求められ、最適化コントローラの多変数出力は、全体性能が最適化されるように生成される。
【００４３】
種々の実施の形態において、最適化コントローラは、修正値に利得係数を乗算するための利得係数モジュールであって、利得係数の符号は、性能測定基準による、利得係数モジュール、修正信号の出力を遅延させるための遅延モジュール、出力信号を受信するための受信機、および修正信号を用いて制御信号を修正するための修正モジュール、のうちの１つまたはそれらの組み合わせも含むことができる。
【００４４】
定義
本発明の実施の形態を記述する際に、全体（上記を含む）を通じて以下の定義が適用可能である。
【００４５】
「コンピュータ」は、構造化された入力を受け取り、構造化された入力を所定の規則に従って処理し、処理の結果を出力として生成することができる任意の装置を指している。コンピュータの例は、コンピュータ、汎用コンピュータ、スーパーコンピュータ、メインフレーム、スーパーミニコンピュータ、ミニコンピュータ、ワークステーション、マイクロコンピュータ、サーバー、インタラクティブテレビ、コンピュータおよびインタラクティブテレビのハイブリッド結合；およびコンピュータおよび／またはソフトウェアをエミュレートするための特定用途向けハードウェアを含む。コンピュータは、単一のプロセッサまたは複数のプロセッサを有することができ、それらのプロセッサは、並列に、および／または非並列に動作することができる。また、コンピュータは、コンピュータ間で情報を送受信するためにネットワークを介して互いに接続される２つ以上のコンピュータも指している。そのようなコンピュータの一例は、ネットワークによってリンクされるコンピュータを介して情報を処理するための分散コンピュータシステムを含む。
【００４６】
「中央演算装置（ＣＰＵ）」または「プロセッサ」は、ソフトウェア命令を読み出し、実行するコンピュータ、またはコンピュータの構成要素を指している。
【００４７】
「メモリ」または「コンピュータ可読媒体」は、コンピュータによってアクセス可能なデータを記憶するための任意の記憶機構を指している。例は、磁気ハードディスク、フロッピィディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤのような光ディスク、磁気テープ、メモリチップ、および電子メールを送信および受信する際に、またはネットワークにアクセスする際に用いられるような、コンピュータ可読電子データを搬送するために用いられる搬送波、並びにコンピュータメモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。
【００４８】
「ソフトウェア」は、コンピュータを動作させるための所定の規則を指している。ソフトウェアの例は、ソフトウェア、コードセグメント、命令、コンピュータプログラムおよびプログラムドロジックを含む。インテリジェントシステムのソフトウェアは、自己学習できる場合がある。
【００４９】
「モジュール」または「ユニット」は、タスク、またはタスクの一部を実行するコンピュータ内の基本構成要素を指している。「モジュール」または「ユニット」は、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれかによって実現することができる。
【００５０】
「制御システム」は、他のデバイスまたはシステムの挙動を管理するか、指令するか、指示するか、または調節するためのデバイスまたは１組のデバイスを指している。制御システムは、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれかによって実現することができ、１つまたは幾つかのモジュールを含むことができる。フィードバックループを含む、制御システムは、マイクロプロセッサを用いて実現することができる。制御システムは、組込みシステムとすることができる。
【００５１】
「コンピュータシステム」は、コンピュータを有するシステムを指しており、そのコンピュータは、コンピュータを動作させるためのソフトウェアを具現するコンピュータ可読媒体を備える。
【００５２】
「ネットワーク」は、通信設備によって接続される複数のコンピュータおよび関連するデバイスを指している。ネットワークは、ケーブルのような永久接続、電話または他の通信リンクを通じて行われるような一時的接続、および／または無線接続を含む。ネットワークの例は、インターネットのような相互接続ネットワーク、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、および相互接続ネットワークおよびイントラネットのようなネットワークの組み合わせを含む。
【００５３】
「蒸気圧縮システム」は、蒸気圧縮サイクルを用いて、熱力学、流体力学および／または熱伝達の原理に基づいて、システムの構成要素を通して冷媒を移動させるシステムを指している。蒸気圧縮システムは、限定はしないが、ヒートポンプ、冷凍システムおよび空調システムとすることができる。蒸気圧縮システムは、居住空間または商用空間のコンディショニングを超えた応用形態において用いられる。例えば、高性能コンピューティングの応用形態においてコンピュータチップを冷却するために、蒸気圧縮システムによって蒸気圧縮サイクルを用いることができる。
【００５４】
「ＨＶＡＣ」システムは、蒸気圧縮サイクルを実施する任意の暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムを指している。ＨＶＡＣシステムは、建物の居住者に外気のみを供給するシステムから、建物の温度のみを制御するシステム、温度および湿度を制御するシステムまでにわたる、広範な１組のシステムに及ぶ。
【００５５】
「蒸気圧縮システムのアクチュエーター」は、制御システムによって制御可能な動作を有する蒸気圧縮システムの任意の構成要素を指している。アクチュエーターは、限定はしないが、冷媒を圧縮し、システムの中に送り出すための可変速度を有する圧縮機、システムの高圧部分と低圧部分との間の調整可能な圧力降下を与える膨張弁、並びにそれぞれ熱交換器を通る空気流量を調整するための可変速度ファンを組み込む、蒸発熱交換器および凝縮熱交換器を含む。
【００５６】
「蒸発器」は、蒸気圧縮システム内の熱交換器を指しており、その熱交換器では、熱交換器の中を通る冷媒が熱交換器の長さにわたって蒸発し、結果として、熱交換器の出口における冷媒の比エンタルピーが熱交換器の入口における冷媒の比エンタルピーよりも高く、冷媒が概ね液体から気体に変化する。蒸気圧縮システム内に１つまたは複数の蒸発器が存在する場合がある。
【００５７】
「凝縮器」は、蒸気圧縮システム内の熱交換器を指しており、その熱交換器では、熱交換器の中を通る冷媒が熱交換器の長さにわたって凝縮し、結果として、熱交換器の出口における冷媒の比エンタルピーが熱交換器の入口における冷媒の比エンタルピーよりも低く、冷媒が概ね気体から液体に変化する。蒸気圧縮システム内に１つまたは複数の凝縮器が存在する場合がある。
【００５８】
「熱力学的パラメーター」は、蒸気圧縮システムの物理的なパラメーターの１組の測定値を指している。これらのパラメーターは、限定はしないが、空気および冷媒の温度、空気および冷媒の圧力、並びに密度、エンタルピーおよびエントロピーのようなシステム内の種々の点における冷媒の特性を含む。
【００５９】
「１組の制御信号」は、蒸気圧縮システムの構成要素の動作を制御するための入力の特定の値を指している。１組の制御信号は、限定はしないが、圧縮機の速度の値、膨張弁の位置、蒸発器内のファンの速度、凝縮器内のファンの速度を含む。
【００６０】
「設定点」は、蒸気圧縮システムのようなシステムが動作の結果として到達し、保持することを目的とする目標値を指している。設定点という用語は、特定の１組の制御信号、熱力学的パラメーターおよび環境パラメーターの任意の特定の値に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来のマルチユニット蒸気圧縮システムのブロック図である。
【図２】本発明の幾つかの実施の形態による、マルチユニット蒸気圧縮システムと統合される最適化コントローラのブロック図である。
【図３Ａ】本発明の種々の実施の形態による、システムの性能を最適化するための方法の流れ図である。
【図３Ｂ】本発明の種々の実施の形態による、システムの性能を最適化するための方法の流れ図である。
【図４Ａ】熱交換器ファン速度と蒸気圧縮システムによって消費されるエネルギーとの間の凸関係のグラフである。
【図４Ｂ】複数のアクチュエーターに送信されるコマンド、および性能測定基準の対応する応答の時系列展開のタイミング図である。
【図４Ｃ】多変数凸関係のグラフであり、本発明が開始値から性能測定基準を最小化する値までアクチュエーターを如何に同時に駆動するかを示すグラフである。
【図５】最適な動作点に対する現在の動作点の場所への位相依存性を示す、正弦波信号が適用されるときの２つの動作点における凸性能指標の入出力変動のグラフである。
【図６】本発明の１つの実施の形態による、最適化アクチュエーターコントローラのアレイからなる最適化コントローラの図である。
【図７】図６の最適化コントローラの動作方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図２は、本発明の１つの実施の形態による蒸気圧縮システム２００のブロック図を示す。システム２００は、１つまたは複数の蒸発器ファン２１４と、凝縮器ファン２１３と、膨張弁２１１と、圧縮機２１２と、圧縮機制御デバイス２２２と、膨張弁制御デバイス２２１と、蒸発器ファン制御デバイス２２４と、凝縮器ファン制御デバイス２２３とを含むことができる。
【００６３】
システム２００は、２つ以上のあるタイプの熱交換器を含むマルチユニットシステムとすることができる。例えば、そのシステムは、対応する第２の蒸発器ファン制御デバイス２２５によって制御される第２の蒸発器ファン２１６を含むことができる。蒸気圧縮システム２００は、設定点２１５およびセンサ２３０の読み取り値を受け取り、システム２００の構成要素の動作のための１組の制御信号を出力するための役割を担う監視用コントローラ２２０によって制御される。システム２００の他の構成も可能である。
【００６４】
システム２００は、監視用コントローラによって少なくとも１つの制御デバイスに、オプションでは複数の制御デバイスに出力される制御信号を修正するための最適化コントローラ２４０によって制御される。例えば、最適化コントローラは、蒸発器ファン制御デバイスのうちの１つ、例えば、第Ｎの蒸発器ファン制御デバイス２２６に出力される制御信号を修正する。１つの実施の形態では、最適化コントローラは、修正信号２６０を加算することによって、監視用コントローラによって生成された制御信号２５０を修正する（２４５）。修正信号は、摂動信号を含む。摂動信号は、特定の周波数を有する正弦波信号である。１つの実施の形態では、修正信号は、修正値も含む。
【００６５】
最適化コントローラの目的は、性能測定基準に従って測定されたシステムの性能を最適化することである。測定基準の例は、限定はしないが、動作中にシステムによって消費されるエネルギー、およびシステムの効率を含む。
【００６６】
最適化コントローラは、性能測定基準に従って測定されたシステムの性能を表す蒸気圧縮システムの出力信号２７０を受信する。例えば、出力信号は、システムによって消費されるエネルギーを表すことができる。出力信号は、修正信号によって引き起こされるシステムの性能の摂動を表す測定基準信号を含む。測定基準信号は、摂動信号の第１の周波数に実質的に等しい応答周波数を有する正弦波信号である。
【００６７】
種々の実施の形態において、種々の周波数の摂動を個々のアクチュエーターに加えることによって複数のアクチュエーターを同時に最適化することができる。例えば、最適化コントローラによって生成されて蒸発器＃１ファン制御デバイス２２４に送信される摂動信号は、最適化コントローラによって生成されて蒸発器＃２ファン制御デバイス２２５に送信される摂動信号とは異なる周波数を有する。その際、結果として生成される出力信号２７０は、全ての摂動信号の周波数成分を含む信号を混合した信号である。
【００６８】
種々の実施の形態において、最適化コントローラは、性能が最適化されるように、摂動信号と測定基準信号との間の位相の関数に基づいて制御信号を調整する。例えば、最適化コントローラは、位相の関数として修正値を求め、この修正値を修正信号２６０に加える。それに加えて、または代替的に、最適化コントローラは、制御信号２５０を修正するために、監視用コントローラに修正値を送信することができる（２４１）。
【００６９】
図３Ａは、性能測定基準３０５に従って性能が最適化されるように、１つの実施の形態によるマルチユニット蒸気圧縮システム内の１つのアクチュエーターの動作を制御するための方法３００のブロック図を示す。方法３００は、Ｎ回適用することができる。ただし、Ｎは、最適化コントローラを用いて同時に制御するアクチュエーターの数である。種々の実施の形態において、その方法のステップは、プロセッサ３０１によって実行される。幾つかの実施の形態において、アクチュエーターのための方法３００は、同時に実行される。
【００７０】
制御信号２５０は、特定の摂動周波数３１６を有する摂動信号３１５を含む修正信号を用いて修正される（３１０）。修正信号によって引き起こされるシステムの性能の摂動を表す測定基準信号３２５が決定され（３２０）、測定基準信号は、摂動周波数３１５に実質的に等しい（３３１）応答周波数３２６を有する。
【００７１】
次に、制御信号２５０の値が、摂動信号と測定基準信号との間で決定された（３３０）位相の関数（３３５）に基づいて調整される（３４０）。種々の実施の形態において、位相の関数は、位相の符号または位相のシフトのうちの一方またはそれらの組み合わせを含む。性能が最適化されるように、制御信号が調整される。例えば、１つの実施の形態では、性能測定基準は、システムのエネルギー消費であり、それゆえ、その性能は、最小化されるべきである。この実施の形態では、調整することは、位相が正である場合には、制御信号の値を減少させること（３４２）を含み、位相が負である場合には、制御信号の値を増加させる（３４１）ことを含む。
【００７２】
代替の実施の形態では、性能測定基準は、システムの効率であり、その性能は、最大化されるべきである。この実施の形態では、調整することは、位相が正である場合には、制御信号の値を増加させること（３４１）を含み、位相が負である場合には、制御信号の値を減少させること（３４２）を含む。幾つかの実施の形態は、修正値３５０を決定し、その修正値に基づいて制御信号を調整する。１つの実施の形態は、修正値を制御信号２５０に加算するように監視用コントローラに指令することによって、修正値を用いて制御信号を調整する。別の実施の形態は、修正値を修正信号に加算することによって、修正値を用いて制御信号を調整する。この実施の形態では、制御信号は、修正（２４５）中に修正値を用いて調整される。
【００７３】
図３Ｂは、蒸気圧縮システムの動作の少なくとも一部の最中に修正信号を用いて制御信号を周期的に修正する実施の形態の図である。修正信号は、修正値３５０および摂動信号３１５を含む。動作中に、修正値は、測定基準信号３２５および摂動信号３１５の関数として適応的に調整される（３８０）。通常、摂動信号は、変わらないままであるが、測定基準信号は、制御信号の修正に応答して変化している。測定基準信号が変更され、定常状態に達するように、システム２００が修正に反応するために必要とされる場合がある遅延３６０に起因して、制御信号は、周期的に修正される（３７０）。次に、修正値を調整、例えば、増加または減少させて、前回の修正によって引き起こされた測定基準信号の変化に適応させる。
【００７４】
図４Ａは、性能測定基準、例えば、システムによって消費されるエネルギー４０３と、システムアクチュエーターのうちの１つ、例えば、１つの蒸発器ファンの速度４０２との間の凸関係を示す性能曲線４０１を示す。明確で簡単な例示を提供するために、ここでは、性能測定基準が１つのアクチュエーターにのみ依存する場合が扱われる。２つのアクチュエーターから生じる凸特性は、図４Ｃに示され、その方法は、性能測定基準と複数のアクチュエーターとの間に凸関係が存在するときに機能を果たすことが意図されている。
【００７５】
図４Ａの単一アクチュエーターの例を参照すると、点４１５は、ファン速度の現在の速度が最適である動作点、例えば、そのファン速度によってシステムが最小のエネルギー消費で動作する動作点に対応する。点４１０は、ファンの現在の速度が最適な速度よりも遅い動作点に対応し、点４２０は、ファンの現在の速度が最適な速度よりも速い動作点に対応する。種々の実施の形態において、エネルギーは、蒸気圧縮システム全体によって消費される総エネルギーまたは全エネルギーを指している。
【００７６】
幾つかの実施の形態は、傾き４１１および傾き４２１が、性能を最適化するためにファンの速度に対応する制御信号を減少させるべきであるか、増加させるべきであるかを示すことができるという理解に基づく。例えば、傾き４１１は、エネルギーを最小化するために、ファンの速度を上げるべきであることを示す。対照的に、傾き４２１は、速度を下げるべきであることを示す。
【００７７】
図４Ｂは、複数のアクチュエーターの時系列展開、例えば、ファン１速度４３０およびファン２速度４４０を時間４２５の関数として示す。また、性能測定基準、例えば、時間４２５の関数としての蒸気圧縮システムによって消費されるエネルギー４５０も示される。システムアクチュエーターは、正弦波摂動を有するように、エネルギー最適化コントローラによって修正される。例えば、ファン速度１は、１つの特定の周波数の正弦波摂動によって修正され、対応する周期４３３を生成し、ファン速度２は、異なる正弦波摂動によって修正され、対応する周期４４３を生成する。これらの正弦波摂動は、それぞれ性能測定基準において対応する応答を引き起こし、それゆえ、その応答は、個々のシステムアクチュエーターに適用される複数の摂動周波数に起因する周波数成分を混合したものからなる。特定の摂動信号と測定基準信号の対応する応答との間の位相関係は、現在の動作点における対応する平均アクチュエーターコマンド信号が最適なコマンド信号よりも大きいかまたは小さいかを示す。最適化コントローラは、この情報を用いて、各システムアクチュエーターを、性能測定基準を最適化する値まで同時に駆動する。例えば、ファン１は、パワーを最小化する値よりも遅い初期速度ｘ０４３１で始動する場合があり、それゆえ、最適化コントローラは、性能測定基準を最適化する速度ｘ＊４３５に達するまで平均ファン１速度を上げることになる。同様に、ファン２は、パワーを最小化する値よりも速い初期速度ｙ０４４１で始動する場合があり、それゆえ、最適化コントローラは、性能測定基準を最適化する速度ｙ＊４４５に達するまで平均ファン２速度を下げることになる。システムアクチュエーターが修正されつつある時間中に、性能測定基準は、最適でない値Ｖ０４５１で開始し、平均性能測定基準値４５４が最適値を達成する、すなわち、Ｖｍｉｎ４５５の値まで最小化されるように動かされる。
【００７８】
図４Ｃは、２つの蒸気圧縮システムアクチュエーター、例えば、マルチユニット蒸気圧縮システム内の第１の蒸発器ファン速度および第２の蒸発器ファン速度の関数としてシステムによって消費されるエネルギーを示す。消費されるエネルギーが蒸発器ファン速度および凝縮器ファン速度に対してプロットされるシングルユニット蒸気圧縮システムにおいても、同様の関係が存在する。マルチユニット蒸気圧縮システム内の消費されるエネルギーと３つ以上のアクチュエーターとの間にも凸関係が存在する場合があるが、この高次の関係は、１つの図面において表示するのが難しい。
【００７９】
表面４７０は、アクチュエーター設定の種々の組み合わせの下で、蒸気圧縮システムによって送達される一定の熱負荷を表す。すなわち、ファン速度１、ファン速度２および残りのシステムアクチュエーター（その図には示されない）の組み合わせごとに、システムによって一定の熱量（例えば、一定の熱負荷、例えば、Ｑｌｏａｄ＝１０００Ｗ）が輸送されるようにシステム全体が動作する場合、蒸気圧縮システムによって消費されるエネルギーは、表面４７０に従って変化する。ファン速度ｘ０４３１およびｙ０４４１の初期選択は、最適でない場合があり、それにより、システムは、Ｖ０４５１で表されるエネルギー量を消費する。この動作点が表面上の４６１において示される。
【００８０】
最適化コントローラ２４０の管理下で、複数のアクチュエーターが種々の周波数の正弦波によって摂動し、それに応じて性能測定基準が応答する。特定のアクチュエーターが摂動した周波数における性能測定基準と特定のアクチュエーターとの間の位相関係を比較することによって、最適化コントローラは、特定のアクチュエーターの現在の動作点が性能測定基準を最適化する値よりも大きいかまたは小さいかを見出す。例えば、ファン速度１は、エネルギーを最小化する値ｘ＊４３５まで動かすことができ、ファン速度２は、エネルギーを最小化する値ｙ＊まで動かすことができる。結果として生成される最適な動作点は、図４Ｃにおいて、表面上の４６２において示される。調節された変数がそれらの設定点まで動かされ、それゆえ、蒸気圧縮システムによって送達される全熱が定常状態における負荷と一致するように、監視用コントローラ２２０は、残りのアクチュエーターコマンドを保持する。このようにして、最小エネルギー消費点４６２に達するまで、一定熱負荷の表面が横断される。
【００８１】
実施の形態の論理的根拠および正弦波信号の凸関係が、単一のシステムアクチュエーターが最適化コントローラによって修正される一例の助けを借りて、かつ図５（Ａ）〜図５（Ｃ）を参照しながら、さらに説明される。シングルユニット蒸気圧縮システムが冷房モードで動作しており（室内熱交換器が蒸発器であり）、その目標が、最小限のエネルギーを消費しながら、室内温度を調節することであると仮定する。この例では、曲線上の初期定常状態動作点は、４１０であるので、結果として、エネルギー消費を最適にするには、ファンの速度があまりにも低く、室内温度は、設定点温度に等しい。監視用コントローラは、Ｐ個の蒸気圧縮システム制御信号を生成する。Ｐ−１個の制御信号がそれぞれの制御デバイスに直接送信され、１つの制御信号の値が最適化コントローラによって修正される。
【００８２】
最適化コントローラは、制御信号に信号ｓ１（ｔ）５１０を加算し、その信号は、摂動信号Ａ１ｓｉｎ（ｗｔ）および修正値ｓｍ１５２０を含む。正弦波摂動によって、以下に説明されるように、性能指標の曲線の傾きを推定できるようになる。
【００８３】
例えば、正弦波摂動信号ｓ１（ｔ）５１０の初期部分は、増加しつつあり、すなわち、ｓｉｎ（ｗｔ）関数は、ｔ＝０において開始される。正弦波信号の増加しつつある部分によって、ファンの速度は上がり、それにより蒸発器にわたる熱伝達が増加し、室内温度が下がる。監視用コントローラは、この下がった温度をその正常な機能の一部として検出し、設定点温度に達するのに必要とされる冷却量が少ないので、圧縮機にその速度を下げるように指令する。
【００８４】
圧縮機は、蒸気圧縮システムにおいて最も大量のエネルギーを消費するので、全エネルギー消費が減少する。この減少は、摂動信号とは逆の位相、すなわち、測定基準信号に起因する位相を有する性能の出力信号Ｖ１（ｔ）５３０として測定される。Ｖ１（ｔ）５３０の位相は、ｓ１（ｔ）５１０に比べて約１８０度だけシフトされるので、現在の動作点４１０における曲線の傾きは、負であると判断される。最適化コントローラは、この傾き情報を用いて、エネルギー消費値Ｖｍ１５４０がその最適値に近づくように、修正信号の修正値ｓｍ１５２０を変更する。最適化コントローラは、エネルギー消費の最小値に達し、システムが点４１５において動作するまで、蒸発器ファンの速度の修正値を変更し続ける。このようにして、最適化コントローラは、エネルギー節約に動的な影響を与えることができる。
【００８５】
同様に、蒸気圧縮システムの初期動作点が点４２０にあり、正弦波摂動信号ｓ２（ｔ）５５０が適用される場合には、エネルギー応答Ｖ２（ｔ）５７０は、正弦波摂動と概ね同相であり、最適化コントローラは、現在の動作点における性能曲線の傾きが正であると判断する。それゆえ、最適化コントローラは、コマンド入力の修正値ｓｍ２５６０を減少させ、消費されるエネルギーＶｍ２５８０を減少させて、最終的にシステムを点４１５において動作するように駆動する。
【００８６】
上記の例のうちの幾つかでは、性能測定基準は、エネルギー消費であり、それゆえ、目的は、性能を最小化することである。幾つかの実施の形態は、代替の性能測定基準、例えば、システムの効率を用いる。それらの実施の形態は、最適化コントローラを修正して、性能を最大化する。
【００８７】
図６は、本発明の１つの実施の形態による最適化コントローラ２４０のブロック図を示す。図７は、最適化コントローラ２４０の動作方法の流れ図を示す。図６および図７は、例示のためにのみ与えられ、本発明の範囲を限定することは意図していない。種々の実施の形態において、最適化コントローラの構成は、上記の構成要素のうちの１つまたは幾つかを含む。
【００８８】
図６および図７を参照すると、最適化コントローラ２４０は、最適化アクチュエーターコントローラ６０５の反復アレイを含むことができ、各最適化アクチュエーターコントローラは、以下の構成要素のうちの１つまたは幾つかを含むことができる。摂動信号３１５を生成する（７１０）ための摂動モジュール６１０、および性能測定基準に従って性能を表す蒸気圧縮システムの出力信号２７０を受信するか（７７０）、または測定するための受信機６０１。動作中に、出力信号Ｖ（ｔ）は、公称値Ｖｍに加えて、測定基準信号Ｂｓｉｎ（ｗｔ）３２５を含む。
【００８９】
最適化コントローラは、出力信号を受信するのに応答して測定基準信号を求める（７２０）ためのハイパスフィルタ６２０と、摂動信号と測定基準信号との積６２５の定数項を求める（７３０）ためのローパスフィルタ６３０とを含むことができる。ハイパスフィルタは、出力信号から公称値Ｖｍを除去し、測定基準信号を生成するように設計される。測定基準信号は、雑音のような他の信号源から生じる他の高周波成分を含む場合がある。測定基準信号は、摂動信号と同じ周波数を有する成分を有し、同じ周波数の２つの正弦波が乗算されるとき、結果として生成される式は、以下の式に従って、定数項および正弦波項を有する。
ｓｉｎ（ｗｔ）＊Ｂｓｉｎ（ｗｔ）
＝Ｂ／２−Ｂ／２＊ｃｏｓ（２ｗｔ）
【００９０】
位相の関数および性能曲線の傾きは、定数項Ｂ／２の中に符号化される。両方の正弦波信号が同相である場合には（図５のｓ２（ｔ）５５０およびＶ２（ｔ）５７０の場合と同様）、その定数項は、正である。しかしながら、現在の動作点における性能曲線の傾きが負である場合には、２つの正弦波の位相は、ずれており（図５のｓ１（ｔ）５１０およびＶ１（ｔ）５３０の場合と同様）、上記の式の右辺は、負の定数項を有する。最適化コントローラは、定数項Ｂ／２の符号を用いて、性能曲線の傾きを特定する。
【００９１】
１つの実施の形態では、定数項Ｂ／２のみが必要とされるので、摂動周波数の２倍を有する正弦波項は、ローパスフィルタ６３０を用いて除去される。
【００９２】
最適化コントローラは、定数項６３５の符号に基づいて修正値３５０を求める（７４０）ための積分器６４０を含むことができる。
【００９３】
定数項の符号は、性能測定基準の値Ｖを最適化するｓの値に比べて、現在の修正値ｓｍが大きすぎるかまたは小さすぎるかを示す。傾き情報に基づいて修正値を変更する方法を決定するために、積分器６４０は、定数項Ｂ／２を積分する。種々の実施の形態において、積分器は、修正値の新たな値を生成する（７８０）か、または修正値の前回の値を更新する（７９０）。
【００９４】
最適化コントローラは、修正値を利得係数と乗算するための利得係数モジュールも含むことができ、利得係数の符号は、性能測定基準による。通常、利得係数による乗算は、２つの目的を果たす。第一に、利得係数は、最適化コントローラが傾き情報に反応する速度を決定する。例えば、利得係数が小さいとき、制御信号の値に対する修正は、遅い。第二に、利得係数の符号は、最適化コントローラが性能指標を最大化するかまたは最小化するかを決定する。エネルギー消費のような性能が最小化されなければならない実施の形態では、利得係数Ｋの符号は、負である。利得係数Ｋが負であり、かつ定数項が負であるとき、制御信号の値は、増加する。これは、性能曲線において、最小値を探索することと一致する。性能が最大化されなければならない実施の形態では、利得係数Ｋは、正である。利得係数モジュールは、最適化コントローラが蒸気圧縮システムの種々の目的に適応するのを容易にする。
【００９５】
最適化コントローラは、修正値と摂動信号とを合成し（７５０）、性能が最適化されるように、システムの少なくとも１つの構成要素の制御信号を修正するのに適した修正信号３１５を出力するための総和モジュール６５５も含むことができる。幾つかの実施の形態は、修正信号を用いて制御信号を修正するための修正モジュールも含む。
【００９６】
幾つかの実施の形態では、最適化コントローラは、摂動信号を受け取るための遅延モジュール６６０も含む。遅延モジュールは蒸気圧縮システムの動態によって引き起こされる遅延を補償する。摂動信号の周波数が蒸気圧縮システムの支配的な動態よりも著しく遅い場合には、一般的に遅延モジュールは、不要である。
【００９７】
本発明の上述した実施の形態は、数多くの方法のいずれにおいても実施することができる。例えば、実施の形態は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組合せを用いて実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータに設けられるのかまたは複数のコンピュータ間に分散されるのかにかかわらず、任意の適したプロセッサまたはプロセッサの集合体において実行することができる。そのようなプロセッサは、１つまたは複数のプロセッサを集積回路部品に有する集積回路として実装することができる。ただし、プロセッサは、任意の適したフォーマットの回路類を用いて実装することができる。
【００９８】
また、本明細書において概説される様々な方法またはプロセスは、様々なオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちの任意のものを用いる１つまたは複数のプロセッサに対して実行可能なソフトウェアとして符号化することができる。加えて、そのようなソフトウェアは、複数の適切なプログラミング言語および／またはプログラミングツールもしくはスクリプティングツールのうちの任意のものを用いて書くことができ、フレームワークまたは仮想マシン上で実行される実行可能な機械語コードまたは中間コードとしてコンパイルすることもできる。通常、プログラムモジュールの機能は、様々な実施の形態において所望に応じて組み合わせることも分散することもできる。
【００９９】
また、本発明の実施の形態は、例が提供された方法として実施することができる。方法の一部として実行される動作は、任意の適切な方法で順序付けすることができる。したがって、動作が示したものと異なる順序で実行される実施の形態を構築することができ、これには、例示の実施の形態では一連の動作として示されたにも関わらず、幾つかの動作を同時に実行することを含めることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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