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CN102032985B - 粘滑检测装置及检测方法 - Google Patents

粘滑检测装置及检测方法 Download PDF

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CN102032985B
CN102032985B CN2010105023590A CN201010502359A CN102032985B CN 102032985 B CN102032985 B CN 102032985B CN 2010105023590 A CN2010105023590 A CN 2010105023590A CN 201010502359 A CN201010502359 A CN 201010502359A CN 102032985 B CN102032985 B CN 102032985B
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Abstract

本发明提供一种能够对应于控制的状态、更准确地判断粘滑状态的粘滑检测装置及检测方法。诊断动作控制部(107)将控制阀轴的变位的控制指令值的变化幅度和预先设定的基准值进行比较,当控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,停止诊断部(100)中的异常的判断动作。在控制指令值在单位时间的变化幅度超过基准值时,即使是正常的动作,有时也会判断为发生了粘滑。对此,诊断动作控制部(107)在控制指令值的单位时间的变化幅度超过了基准值时,停止诊断部(100)的动作,因此能够抑制粘滑的误判断。

Description

粘滑检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及检测出调节阀、气体调节器等具有包括接触摩擦部的滑动面的装置动作中的粘滑的粘滑检测装置及检测方法。
背景技术
通过检测出滑动部分中的粘滑的发生能够诊断调节阀、气体调节器的故障。例如图12所示,粘滑是根据活塞1201和汽缸1202的接触滑动部1203的状态所产生的。例如,该粘滑在异物混入接触滑动部1203时等发生。因此,计测活塞1201的变位,通过监视计测出的变位的状态而能够检测粘滑(参照专利文献1)。
在此,对专利文献1所记载的粘滑检测进行简单的说明。在该检测技术中,通过检测活塞1201的变位,根据检测出的变位计算出第一状态量,而且根据检测出的变位计算出第二状态量,比较根据正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系及计算出的第一状态量和计算出的第二状态量之间的关系,来检测出(判断)粘滑。
例如,作为第一状态量使用变位的一阶差分值的绝对值的平均,作为第二状态量使用变位的一阶差分值的方均根。若在离散地检测出活塞1201的变位时,将第i位检测出的变位设为Xi,则各状态量可用以下的式(1)和式(2)来表示(其中,N是用于状态量的计算的变位数据的数目)。
数1
Figure BSA00000297412200011
Figure BSA00000297412200012
变位的一阶差分值的绝对值(|Xi+1-Xi|)的频率分布如图13A和图13B所示。图13A表示正常时的状态,随着差分值变大,发生频率缓慢地减少。另一方面,在发生了粘滑的情况下,大多数时间是处于粘着状态,有时出现滑动状态。因此,一阶差分值的频率如图13B所示,在高频率时取接近0的值(对应于粘着状态),而在低频率有时也取较大的值(对应于滑动状态)。在发生了这样的粘滑状态下,由于第一状态量(一阶差分值的绝对值平均)和第二状态量(一阶差分值的方均根)的比大于正常时的,所以通过监视两个状态量的比而能够检测粘滑。
专利文献1:日本专利第3254624号公报
但是,在上述的技术中,存在发生根据可动部(活塞)的控制状态错误地判断为是粘滑状态的情况这样的问题。
在上述技术中,根据根据可动部的变位计算出的两个状态量和它们的关系,检测出粘滑的检测对象的动作分为粘着状态和滑动状态两种状态。这里,仅使用可动部的变位来进行判断。因此,可动部的活动(变位)若与粘滑状态相同的话,即使没有实际发生粘滑也会判断为粘滑。但是,这成为误检测。
例如,在利用定位器控制阀轴位置时,阀轴变位的控制指令值(设定值、设置点)被较大变更的情况下,变更控制指令值时的阀(可动部)的变位的举动有时与粘滑状态是相同的。
如图14(a)所示,若交替取得两个值,并赋予针对时间序列信号成为矩形波的变位的控制指令值,则与此对应作为如图14(b)所示的时间序列信号的变位测定值来测定调节阀的阀轴变位的响应。这样的变位测定值的一阶差分值如图14(c)所示。此时,如图14(c)所示,一阶差分值大部分时间取接近0的值,但仅在紧跟着控制指令值发生变化之后取大的值。
该举动大多数时间处于粘着状态,有时成为滑动状态与快速活动这样的粘滑现象的举动相同。其结果,在上述的技术中,进行图14(a)所示的控制时,作为粘滑的发生而产生误检测。这样的误检测容易在阀的动作速度快的情况下产生,特别是成为小型阀的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的问题点而做出的,目的在于实现能够对应于控制的状态更准确地判断粘滑状态。
本发明涉及的粘滑检测装置包括:判断可动部的异常的诊断部;以及诊断动作控制部,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部的判断动作;诊断部包括:变位检测单元,其检测出具有接触滑动部的可动部的变位;第一运算单元,其根据变位计算出第一状态量;第二运算单元,其根据变位计算出第二状态量;特性存储部,其存储预先求出的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系;状态量推定单元,其利用存储于特性存储部中的关系,根据第一运算单元计算出的第一状态量推定第二状态量来计算出推定状态量;诊断运算单元,其通过比较第二运算单元计算出的第二状态量和推定状态量来判断可动部的异常。
而且,本发明涉及的粘滑检测装置包括:判断可动部的异常的诊断部;以及诊断动作控制部,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部的判断动作;诊断部包括:变位检测单元,其检测出具有接触滑动部的可动部的变位;第一运算单元,其根据变位计算出第一状态量;第二运算单元,其根据变位计算出第二状态量;特性存储部,其存储预先求出的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系;诊断运算单元,其通过比较第一运算单元计算出的第一状态量及第二运算单元计算出的第二状态量之间的关系、与存储于特性存储部中的关系,来判断可动部的异常。
在上述的任一个粘滑检测装置中,诊断动作控制部,可以以控制指令值为根据,通过停止第一运算单元和第二运算单元的动作来停止诊断部的判断动作。而且,诊断动作控制部也可以以控制指令值为根据,通过停止诊断运算单元的动作来停止诊断部的判断动作。
在上述的粘滑检测装置中,诊断动作控制部可以具备:变化量计算单元,其计算出控制指令值的变化量;动作控制单元,其检测出该变化量计算单元计算出的变化量超过了预先设定的阈值后,停止诊断部的判断动作。而且,诊断动作控制部可以具备:第三运算单元,其根据控制指令值计算出第三状态量;第四运算单元,其根据控制指令值计算出第四状态量;动作控制单元,其检测出表示第四状态量与第三状态量之比的第二比超过了表示第二状态量与第一状态量之比的第一比后,停止诊断部的判断动作。
在上述的粘滑检测装置中,第一状态量是变位的微小变化量;第二状态量是变位的微小变化量的微小变化量。例如,该微小变化量例如是一阶微分值或一阶微分值的均方,该微小变化量的微小变化量是二阶微分值或二阶微分值的均方。而且,第一状态量是变位的一阶差分值的绝对值的平均;第二状态量是变位的一阶差分值的方均根。而且,第一运算单元包括:差分运算单元,其计算变位检测单元检测出的变位的一阶差分值;第一总和运算单元,其计算由该差分运算单元得到的一阶差分值的绝对值之和;第一平均运算单元,其根据由该第一总和运算单元得到的一阶差分值的绝对值之和的一部分或全部的平均来计算出第一状态量;第二运算单元包括:第二总和运算单元,其计算由差分运算单元得到的一阶差分值的平方和;第二平均运算单元,其根据由该第二总和运算单元得到的一阶差分值的平方和的一部分或全部的平均来计算出第二状态量。
而且,本发明涉及的粘滑检测方法,包括:检测出具有接触滑动部的可动部的变位;根据变位计算出第一状态量;根据变位计算出第二状态量;利用预先求出的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系,根据计算出的第一状态量推定第二状态量来计算出推定状态量;通过比较计算出的第二状态量和推定状态量来判断可动部的异常;以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止异常的判断动作。
而且,本发明涉及的粘滑检测方法,检测具有接触滑动部的可动部的变位;根据变位计算出第一状态量;根据变位计算出第二状态量;通过比较预先求出的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系、与第一运算单元计算出的第一状态量及第二运算单元计算出的第二状态量之间的关系,判断可动部的异常;以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止异常的判断动作。
在上述粘滑检测方法中,在停止异常的判断动作时,以控制指令值为根据停止第一状态量的计算和第二状态量的计算的动作。而且,在停止异常的判断动作时,以控制指令值为根据停止判断动作。而且,在停止异常的判断动作时,计算出控制指令值的变化量;检测出计算出的变化量超过了预先设定的阈值后,停止判断动作。而且,在停止异常的判断动作时,根据控制指令值计算出第三状态量;根据控制指令值计算出第四状态量;检测出表示第四状态量与第三状态量之比的第二比超过了表示第二状态量与第一状态量之比的第一比后,停止判断动作。
在上述粘滑检测方法中,第一状态量是变位的微小变化量;第二状态量是变位的微小变化量的微小变化量。例如,该微小变化量例如是一阶微分值或一阶微分值的均方,该微小变化量的微小变化量是二阶微分值或二阶微分值的均方。而且,第一状态量是变位的一阶差分值的绝对值的平均;第二状态量是变位的一阶差分值的方均根。而且,在计算第一状态时,计算变位检测单元检测出的变位的一阶差分值;计算一阶差分值的绝对值的和;根据一阶差分值的绝对值的和的一部分或全部的平均计算出第一状态量;在计算第二状态量时,计算一阶差分值的平方和;根据一阶差分值的平方和的一部分或全部的平均来计算出第二状态量。
如以上说明那样,根据本发明,以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止异常的判断动作,因此能够得到能够对应于控制的状态更准确地判断粘滑状态的优异效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图2是表示本发明的实施方式2中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图3是表示本发明的实施方式3中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图4是表示本发明的实施方式4中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图5是表示本发明的实施方式5中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图6是表示本发明的实施方式6中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图7是表示本发明的实施方式7中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图8是表示控制指令值、控制指令值的一阶差分、指令值变更信号、变位测定值、以及测定值的一阶差分的变化的时序图;
图9是表示本发明的实施方式8中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图10是表示本发明的实施方式9中的粘滑检测装置的构成的构成图;
图11A是表示被赋予的控制指令值和变位信号之间的关系的特性图;
图11B是表示被赋予的控制指令值和变位信号之间的关系的特性图;
图12是表示具有滑动部分的装置的构成的构成图;
图13A是表示由往复滑动的部位得到的变位信号的一阶差分值的发生频率分布的直方图;
图13B是表示由往复滑动的部位得到的变位信号的一阶差分值的发生频率分布的直方图;
图14是表示控制指令值和变位测定值及变位测定值的一阶差分值的变化的时序图。
附图标记说明
100-诊断部;101-变位检测部;102-第一状态量计算部(第一运算单元);103-第二状态量检测部(第二运算单元);104-特性存储部;105-第二状态量推定部;106-诊断运算部;107-诊断动作控制部
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的实施方式。
实施方式1
首先,使用图1说明本发明的实施方式1。图1是表示本发明的实施方式中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置首先例如判断通过定位器控制阀轴变位的调节阀等具备接触滑动部的可动部的异常的诊断部100。而且,具备以控制阀体等可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部100的动作的诊断动作控制部107。
诊断部100具备:变位检测部101、第一状态量计算部(第一运算单元)102、第二状态量计算部(第二运算单元)103、特性存储部104、第二状态量推定部105以及诊断运算部106。
变位检测部101检测(计测)阀体等可动部的变位。第一状态量计算部102根据被检测出的可动部的变位计算出第一状态量。第二状态量计算部103根据被检测出的可动部的变位计算出第二状态量。特性存储部104存储预先求出的根据可动部的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系。第二状态量推定部105利用存储于特性存储部104的关系,根据第一状态量计算部102计算出的第一状态量来推定第二状态量以计算出推定状态量。诊断运算部106通过比较第二状态量计算部103计算出的第二状态量和推定状态量来判断可动部的异常。
接着,对诊断动作控制部107进行详细说明。例如,对定位器施加用于从外部控制阀轴(可动部)的变位的控制指令值(变位指令值)作为控制信号,以该控制信号为根据控制阀轴的变位。以这样的控制信号为根据,诊断动作控制部107控制诊断部100的动作。
例如,诊断动作控制部107比较针对阀轴的变位的控制指令值的变化幅度和预先设定的基准值,当控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,停止诊断部100中的异常的判断动作。当控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,即使是正常的动作有时也判断为与发生了粘滑的情况相同。与此相对,当诊断动作控制部107在控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,由于停止诊断部100的动作,所以能够抑制粘滑的误判断。
在此,对基准值进行简单说明。
针对不是粘滑状态的正常的可动部(检测对象),赋予在A1和A2这2值间往复这样的矩形波状的控制指令值。切换控制指令值的时间间隔优选是与实际的动作时能够发生的最频繁的指令值变更间隔为相同的程度。根据利用该控制指令值使可动部动作的结果测定的变位测定值计算出两个状态量,应用专利文献1所记载的方法,判定是正常或是异常。该判定被判定为异常时,赋予了的控制指令值的变化量是能够引起误检测的值,因此将A1和A2的差稍微变小后再次进行实验。
这样一来,通过用试验性地赋予的控制指令值进行动作,从而若将A1和A2的幅度(控制指令值变化量)加大到某种程度就能够判定为异常或误检测。因此,通过上述试验动作,求得判断为异常的控制指令值变化量的下限,将该下限值作为基准值即可。这样一来当赋予了超过所决定的基准值的控制指令值时,通过上述可以认为是诊断部100进行了发生了粘滑的误判断。换言之,赋予了超过上述基准值的控制指令值时,若诊断动作控制部107停止诊断部100的动作,就能够抑制误判断。
另外,若有正常的检测对象的数学模型,则代替上述的基准值的决定方法,能够使用计算机模拟相同地决定规定的阈值。但是此时,需要在加上了与变位检测部101的误差相同程度的干扰的基础上计算出状态量。
而且,诊断动作控制部107与上述第一状态量计算部102相同地进行,而根据控制指令值计算出第三状态量,通过与上述第二状态量计算部103相同地进行而计算出第四状态量,当表示第四状态量与第三状态量之比的第二比超过表示第二状态量与第一状态量之比的第一比时,停止诊断部100的判断动作。
赋予了进行由诊断部100判断为发生了粘滑的动作的控制指令值的情况下,进行正常的动作的可动部的变位因控制指令值成为顺畅的举动。因此,在这样的状态下第二状态量与根据可动部的被测定的变位计算出的第一状态量之比(第二状态量/第一状态量)变得比第四状态量与根据控制指令值计算出的第三状态量之比(第四状态量/第三状态量)大。因此,若检测出“第四状态量/第三状态量”超过“第二状态量/第一状态量”,则即使停止诊断部100的判断动作,也能够抑制粘滑的误判断。
另外,诊断动作控制部107例如,只要通过停止第一状态量计算部102和第二状态量计算部103中的计算动作,而停止诊断部100中的判断动作即可。而且,例如,也可通过停止诊断运算部106的动作来停止诊断部100中的判断动作。并且,诊断动作控制部107在上述那样的停止诊断部100的动作后,在经过所设定的时间之后使诊断部100的动作再开始(开始)。在此,如上所述在检测出控制指令值中存在问题的时间点,也有时已经计算出第一状态量和第二状态量。此时,在各状态量计算部的动作停止时,误检测的抑制变得不可靠。因此,停止诊断部100中的判断动作则能够进行更准确的误检测的抑制。
如上所述,在本实施方式中,具有以下特征:首先检测出具有接触滑动部的可动部的变位,接着根据变位计算出第一状态量,接着根据计算出的变位计算出第二状态量,接着利用预先求出的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系,从计算出的第一状态量推定第二状态量来计算出推定状态量,接着通过比较计算出的第二状态量和推定状态量来判断可动部的异常,之后,以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止异常的判断动作。
根据本实施方式,诊断动作控制部107以针对可动部的控制指令值为根据控制诊断部100的动作,因此能够抑制粘滑的误判断等,能够对应于控制状态更准确地判断粘滑状态。
实施方式2
接着,利用图2说明本发明的实施方式2。图2是本发明的实施方式2中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置具备:诊断部200,其判断具有接触滑动部的可动部的异常;诊断动作控制部207,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部200的动作。诊断部200具备:变位检测部201、第一状态量计算部202(第一运算单元)、第二状态量计算部203(第二运算单元)、特性存储部204、第二状态量推定部205以及诊断运算部206。
变位检测部201检测(计测)出阀体等可动部的变位并输出数字信号的变位信号。
第一状态量计算部202根据作为表示检测出的可动部的变位的计测值从变位检测部201输出的变位信号来计算出一阶差分值的均方作为第一状态量。而且,第二状态量计算部203根据从变位检测部201输出的变位信号计算出二阶差分值的均方作为第二状态量。一阶差分值的均方及二阶差分值的均方可以用以下的式(3)和式(4)来计算。
数2
( δ x τ ) 2 ‾ = 1 N + 1 Σ i = 0 N ( δ x τ - iΔt ) 2 · · · ( 3 )
( δ 2 x τ ) 2 ‾ = 1 N + 1 Σ i = 0 N ( δ 2 x τ - iΔt ) 2 · · · ( 4 )
其中,δx是Δt间的x的差分,由以下的式(5)求出。而且,δ2x是Δt间的δx的差分,同样地被求出。
数3
δxt=xt+Δt-xt...        (5)
特性存储部204存储预先求得的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系。例如,在特性存储部204中作为可动部的滑动为正常的状态的变位信号的一阶差分值的均方与二阶差分值的均方的关系(特性式),存储例如,如以下的式(6)所示的、基于两个常数A、B的一次近似的特性式。
数4
( δ 2 x τ ) 2 ‾ = A ( δ x τ ) 2 ‾ + B · · · ( 6 )
第二状态量推定部205利用存储于特性存储部204的关系,从第一状态量计算部202计算出的第一状态量(一阶差分值的均方)推定第二状态量(二阶差分值的均方)而计算出特定状态量。例如,第二状态量推定部205将第一状态量计算部202计算出的一阶差分值的均方代入式(6),计算出相当于二阶差分值的推定状态量。
诊断运算部206通过比较第二状态量计算部203计算出的第二状态量和推定状态量来判断可动部的异常。例如,诊断运算部206求得第二状态量计算部203计算出的二阶差分值的均方与第二状态量推定部205推定的推定状态量的差,例如,在求得的差比规定的值大时判断为发生了粘滑。
如上所述,在诊断部200进行判断粘滑(可动部的异常)中,在本实施方式中,诊断动作控制部207通过以针对可动部的控制指令值为根据停止第一状态量计算部202和第二状态量计算部203的动作,从而停止诊断部200的判断动作。例如,针对阀体等可动部的控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,诊断动作控制部207停止第一状态量计算部202和第二状态量计算部203中的计算动作。由此,诊断部200中,粘滑的判断被停止,能够抑制因上述那样的针对可动部的控制指令值所引发的粘滑的误判断。
但是,在上述中,从变位检测部201输出的变位信号是数字信号,计算出作为第一状态量的一阶差分值的均方,计算出作为第二状态量的二阶差分值的均方,但并不限于此。例如,如式(1)所示,也可计算出作为第一状态量的一阶差分值的绝对值平均,计算出作为第二状态量的一阶差分值的方均根。而且,在变位信号是模拟信号时,也可计算出作为第一状态量的一阶微分值的均方,计算出作为第二状态量的二阶微分值的均方。
例如,首先,第一状态量计算部202根据计测滑动的两个物体(例如、活塞和汽缸)的相对变位x时的变位信号的一阶微分值,如以下所示的式(7)所示那样,求得时间T之间的均方。而且,第二状态量计算部203根据变位信号的二阶微分值如以下的式(8)所示,求得时间T之间的均方。
数5
( x · ) 2 ‾ = 1 T ∫ τ - T τ x · t 2 dt · · · ( 7 )
其中,是时刻t处的一阶微分值
( x · · ) 2 ‾ = 1 T ∫ τ - T τ x · · t 2 dt · · · ( 8 )
其中,
Figure BSA00000297412200124
是时刻t处的二阶微分值
另一方面,特性存储部204作为滑动是正常的状态的变位信号的一阶微分值的均方与二阶微分值的均方的关系(特性式),例如存储作为最简单的以下的式(9)所示的、由两个常数A、B一次近似的特性式。
数6
( x · · ) 2 ‾ = A ( x · ) 2 ‾ + B · · · ( 9 )
在第二状态量推定部205中,使用式(9)所示的特性式,根据由计测值得到的一阶微分值的均方推定二阶微分值的均方。而且,诊断运算部206中,求出第二状态量推定部205推定(计算出)的二阶微分值的均方(推定状态量)和第二状态量计算部203计算出的二阶微分值的均方的差。在该差比规定的值大时,诊断运算部206判断为发生了粘滑。另外,也可从二阶微分值的均方推定一阶微分值的均方,比较该推定一阶微分值的均方与根据变位求得的实际的一阶微分值的均方。
实施方式3
接着,使用图3说明本发明的实施方式3。图3是表示本发明的实施方式3中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置具备:诊断部300,其判断具有接触滑动部的可动部的异常;诊断动作控制部307,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部300的动作。诊断部300具备:变位检测部301、第一状态量计算部302(第一运算单元)、第二状态量计算部303(第二运算单元)、特性存储部304、第二状态量推定部305以及诊断运算部306。
变位检测部301检测(计测)阀体等可动部的变位并输出数字信号的变位信号。
第一状态量计算部302根据作为表示检测出的可动部的变位的计测值的从变位检测部301输出的变位信号来计算出一阶差分值的均方作为第一状态量。而且,第二状态量计算部303根据从变位检测部301输出的变位信号计算出二阶差分值的均方作为第二状态量。
特性存储部304存储预先求得的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系。例如,在特性存储部304中存储作为可动部的滑动为正常的状态的变位信号的一阶差分值的均方与二阶差分值的均方的关系(特性式)。
第二状态量推定部305利用存储于特性存储部304的关系,根据第一状态量计算部302计算出的第一状态量(一阶差分值的均方)推定第二状态量(二阶差分值的均方)而计算出推定状态量。
诊断运算部306通过比较第二状态量计算部303计算出的第二状态量和推定状态量来判断可动部的异常。例如,诊断运算部306求得第二状态量计算部303计算出的二阶差分值的均方与第二状态量推定部305推定的推定状态量的差,例如,在求得的差比规定的值大时判断为发生了粘滑。
如上所述,在诊断部300进行判断粘滑(可动部的异常)的过程中,在本实施方式中,诊断动作控制部307通过以针对可动部的控制指令值为根据停止诊断运算部306的动作,从而停止诊断部300的判断动作。例如,针对阀体等可动部的变位的控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,诊断动作控制部307停止诊断运算部306中的粘滑产生的判断动作。由此,诊断部300中,粘滑的判断被停止,能够抑制因上述那样的针对可动部的控制指令值所引发的粘滑的误判断。
另外,诊断动作控制部307在检测到针对可动部的变位的控制指令值的单位时间的变化幅度超过了基准值时输出判断停止信号,在诊断运算部306判断为发生了粘滑时,在输出了上述判断停止信号的情况下,诊断部300(诊断运算部306)也可停止判断结果的输出。
实施方式4
接着,使用图4说明本发明的实施方式4。图4是表示本发明的实施方式4中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置首先具备,例如判断由定位器控制阀轴变位的调节阀等的具有接触滑动部的可动部的异常的诊断部400。而且,具备诊断动作控制部407,其以控制阀体等可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部400的判断动作。
而且,诊断部400具备:变位检测部401、第一状态量计算部402(第一运算单元)、第二状态量计算部403(第二运算单元)、特性存储部404、以及诊断运算部406。
变位检测部401检测(计测)出阀体等可动部的变位。第一状态量计算部402根据被检测出的变位计算出第一状态量。第二状态量计算部403根据被检测出的变位计算出第二状态量。特性存储部404存储预先求得的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系。诊断运算部406通过比较第一状态量计算部402计算出的第一状态量及第二状态量计算部403计算出的第二状态量之间的关系、与存储于特性存储部404中的关系,判断可动部的异常。
接着,对诊断动作控制部407进行更详细说明。例如,对定位器赋予用于控制由外部控制阀轴(可动部)的变位的控制指令值(控制指令值)作为控制信号,以该控制信号为根据控制阀轴的变位。以这样的控制信号为根据,诊断动作控制部407控制诊断部400的动作。
例如,诊断动作控制部407比较针对阀轴的变位的控制指令值的变化幅度和预先设定的基准值,当控制指令值的单位时间的变化幅度超过了基准值时,停止诊断部400中的异常的判断动作。当控制指令值在单位时间的变化幅度超过基准值时,即使是正常的动作往往也被判断为与发生了粘滑的情况相同。与此相对,诊断动作控制部407在控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,停止诊断部400的动作,因此能够抑制粘滑的误判断。这些动作与上述实施方式1相同。
在上述的本实施方式中也与上述的实施方式1相同,诊断动作控制部407以针对可动部的控制指令值为根据控制诊断部400的动作,因此能够抑制粘滑的误判断等,能够与控制的状态对应地进行更准确的粘滑状态的判断。
实施方式5
接着,使用图5说明本发明的实施方式5。图5是本发明的实施方式5中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置具备:诊断部500,其判断具有接触滑动部的可动部的异常;诊断动作控制部507,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部500的动作。诊断部500具备:变位检测部501、第一状态量计算部502(第一运算单元)、第二状态量计算部503(第二运算单元)、特性存储部504、以及诊断运算部506。
变位检测部501检测(计测)出阀体等可动部的变位并输出数字信号的变位信号。
第一状态量计算部502根据作为表示检测出的可动部的变位的计测值的从变位检测部501输出的变位信号而计算出一阶差分值的均方作为第一状态量。而且,第二状态量计算部503根据从变位检测部201输出的变位信号计算出二阶差分值的均方作为第二状态量。
特性存储部504存储预先求得的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系。诊断运算部506求出第一状态量计算部502计算出的第一状态量和第二状态量计算部503计算出的第二状态量的关系,通过比较求出的关系和存储于特性存储部504中的关系,来检测粘滑的发生。
如上所述,在诊断部500进行判断粘滑(可动部的异常)的过程中,在本实施方式中,诊断动作控制部507通过以针对可动部的控制指令值为根据停止第一状态量计算部502和第二状态量计算部503的动作,停止诊断部500的判断动作。例如,针对阀体等可动部的控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,诊断动作控制部507停止第一状态量计算部502和第二状态量计算部503中的计算动作。由此,诊断部500中,粘滑的判断被停止,能够抑制上述那样的针对可动部的控制指令值所引发的粘滑的误判断。
但是,在上述中,从变位检测部501输出的变位信号是数字信号,计算出作为第一状态量的一阶差分值的均方,计算出作为第二状态量的二阶差分值的均方,但并不限于此。例如,如式(1)所示,也可计算出作为第一状态量的一阶差分值的绝对值平均,计算出作为第二状态量的一阶差分值的方均根。当变位信号是模拟信号时,也可计算出作为第一状态量的一阶微分值的均方,计算出作为第二状态量的二阶微分值的均方。
实施方式6
接着,使用图6说明本发明的实施方式6。图6是表示本发明的实施方式6中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置具备:诊断部600,其判断具有接触滑动部的可动部的异常;诊断动作控制部607,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部600的动作。诊断部600具备:变位检测部601、第一状态量计算部602(第一运算单元)、第二状态量计算部603(第二运算单元)、特性存储部604、以及诊断运算部606。
变位检测部601检测(计测)阀体等可动部的变位并输出数字信号的变位信号。
第一状态量计算部602根据作为表示检测出的可动部的变位的计测值从变位检测部601输出的变位信号作为第一状态量来计算出一阶差分值的均方。而且,第二状态量计算部603根据从变位检测部601输出的变位信号作为第二状态量计算出二阶差分值的均方。
特性存储部604存储作为预先求得的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系。诊断运算部606求出第一状态量计算部602计算出的第一状态量和第二状态量计算部603计算出的第二状态量的关系,通过比较求出的关系和存储于特性存储部604的关系,检测粘滑的发生。
如上所述,在诊断部600进行判断粘滑(可动部的异常)的过程中,在本实施方式中,诊断动作控制部607通过以针对可动部的控制指令值为根据停止诊断运算部606的动作,停止诊断部600的判断动作。例如,针对阀体等可动部的控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时,诊断动作控制部607停止诊断运算部606中的发生粘滑的判断动作。由此,诊断部600中,粘滑的判断被停止,能够抑制上述那样的针对可动部的控制指令值所引发的粘滑的误判断。
另外,诊断动作控制部607在检测到针对可动部的变位的控制指令值的单位时间的变化幅度超过基准值时输出判断停止信号,在诊断运算部606判断为发生了粘滑时,在输出了上述判断停止中的情况下,诊断部600(诊断运算部606)也可停止判断结果的输出。
实施方式7
接着,使用图7说明本发明的实施方式7。图7是表示本发明的实施方式7中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置具备:诊断部200,其判断具有接触滑动部的可动部的异常;诊断动作控制部707,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部200的动作。诊断部200具备:变位检测部201、第一状态量计算部202(第一运算单元)、第二状态量计算部203(第二运算单元)、特性存储部204、第二状态量推定部205以及诊断运算部206。关于它们的构成与上述的实施方式2相同。
在本实施方式中,诊断动作控制部707具备:控制指令值接收部771、控制指令值变化量计算部772以及动作控制部773。
控制指令值接收部771接收针对作为诊断部200的诊断对象的例如调节阀的定位器的控制指令值。控制指令值变化量计算部772根据控制指令值接收部771接收到的控制指令值的变化,计算出在每个预定的时间单位的变化量。动作控制部773在控制指令值变化量计算部772计算出的变化量超过设定的基准值时,通过停止第一状态量计算部202和第二状态量计算部203的动作,停止诊断部200的判断动作。
例如,如图8(a)所示那样的控制指令值被控制指令值接收部771接收。在控制指令值变化量计算部772中,根据接收到的控制指令按每个单位时间值计算出一阶差分值。控制指令值变化量计算部772计算出的一阶差分值如图8(b)所示按时间系列进行变化。如图8(a)所示,若控制指令值在时刻t的时刻点变大,则如图8(b)所示一阶差分值变为较大的值。若该值超过基准值,则动作控制部773如图8(c)所示,输出从时刻t持续规定的时间的指令值变更信号。
若第一状态量计算部202及第二状态量计算部203接收到该指令值,则在第一状态量计算部202和第二状态量计算部203中,停止计算动作。在第一状态量计算部202和第二状态量计算部203中,在接收指令值变更信号期间,停止计算动作。在输出指令值变更信号的规定时间内,从变位检测部201输出的变位信号如图8(b)所示那样进行变化。
这样变化的变位信号的一阶差分,如图8(e)所示变化。变位信号的一阶差分的变化与控制指令值的变大对应地变为较大的值,但从时刻t经过规定的时间,第一状态量计算部202和第二状态量计算部203的动作停止,状态量的计算停止。换言之,判断为粘滑的变位信号的一阶差分值的较大值成为从计算动作除外的值。因此,由动作控制部773输出指令值变更信号的规定时间,诊断部200中的粘滑的判断被停止,能够抑制粘滑的误判断。
另外,上述的规定时间也可以下这样来决定。首先,将检测对象的可动部的时间常数设定为TC、针对应发生的变位的控制指令值的最大变化幅度设定为D、变位检测部201的误差的标准偏差设定为σ。若在时刻t=0时变位的控制指令值从A1变化为A1+D,则时刻t的变位测定值是(A1+D)-Dexp(-t/TC),与作为目标的变位的控制指令值的差异是|Dexp(-t/TC)|。可将该差到达与3σ(变位检测部201的误差的标准偏差的3倍)相同程度以下设定为规定的时间。若解开不等式|Dexp(-t/TC)|<3σ,则t>TCln(D3/σ),因此只要设定规定的时间,以便大于TCln(D3/σ)即可。另外,若将该时间设定得长于必要以上,则要注意的是本来是能够检测粘滑的区间可能会成为检测对象以外。
实施方式8
接着,使用图9说明本发明的实施方式8。图9是表示本发明的实施方式8中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置具备:诊断部200,其判断具有接触滑动部的可动部的异常。诊断部200与上述的实施方式2、7相同。
而且,本实施方式8中的粘滑检测装置具备:诊断动作控制外部系统907,其发送用于以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部200的动作的判定信号;以及动作控制部976,其以从诊断动作控制外部系统907发送来的判定信号为根据停止诊断部200的动作。由诊断动作控制外部系统907发送来的判定信号经由网络908连接的接收部975接收而发送到动作控制部976。
在本实施方式中,诊断动作控制外部系统907具备:控制指令值接收部971、控制指令值变化量计算部972、变化量判定部973以及发送部974。另外,诊断动作控制外部系统907优选位于与决定控制可动部的变位的控制指令值的外部控制系统相同的系统内,但也可作为别的系统来实现。
控制指令值接收部971接收成为诊断部200的诊断对象的例如针对调节阀的定位器的控制指令值。在诊断动作控制外部系统907位于与决定控制可动部的变位的控制指令值的外部控制系统相同的系统内的情况下,控制指令值的取得能够作为系统内的数据传递而实现。作为别的系统实现时,通过与决定控制可动部的变位的控制指令值的外部系统等进行的通信,而需要能够实时接收控制指令值。控制指令值变化量计算部972根据诊断动作控制部976接收的控制指令值的变化,计算出预定的每单位时间的变化量。变化量判定部973在控制指令值变化量计算部972计算出的变化量超过了设定的基准值时,输出动作停止信号。发送部974经由网络908将从变化量判定部973输出的动作停止信号向接收部975发送。
在接收部975中,接收从发送部974发送来的动作停止信号并输出到动作控制部976。接收到动作停止信号的动作控制部976通过停止第一状态量计算部202及第二状态量计算部203的动作,来停止诊断部200的判断动作。由此,在诊断部200中,与上述实施方式7同样地停止粘滑的判断,从而能够抑制由针对上述那样的可动部的控制指令值引起的粘滑的误判断。
实施方式9
接着,使用图10说明本发明的实施方式9。图10是表示本发明的实施方式9中的粘滑检测装置的构成的构成图。该粘滑检测装置具备:诊断部1000,其判断具有接触滑动部的可动部的异常;以及诊断动作控制部1007,其以控制可动部的变位的控制指令值为根据停止诊断部1000的动作。诊断部1000具备:变位检测部1001、第一状态量计算部1002(第一运算单元)、第二状态量计算部1003(第二运算单元)、特性存储部1004、以及诊断运算部1006。
变位检测部1001检测(计测)出阀体等可动部的变位,例如输出数字信号的变位信号。
第一状态量计算部1002根据作为表示检测出的可动部的变位的计测值的从变位检测部1001输出的变位信号计算出一阶差分值的均方作为第一状态量。而且,第二状态量计算部1003根据从变位检测部1001输出的变位信号计算出二阶差分值的均方作为第二状态量。
特性存储部1004存储预先求得的根据可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系。例如,在特性存储部1004中作为可动部的滑动为正常的状态下的变位信号的一阶差分值的均方与二阶差分值的均方的关系(特性式),存储例如由两个常数A、B一次近似的特性式。
诊断运算部1006求出第一状态量计算部1002计算出的第一状态量和第二状态量计算部1003计算出的第二状态量的关系,通过比较求出的关系和存储于特性存储部1004中的关系,检测粘滑的发生。例如,诊断运算部1006求得第一状态量计算部1002计算出的一阶差分值的均方与第二状态量计算部1003计算出的二阶差分值的均方的比、与存储于特性存储部1004中的正常动作时的两个状态量的比的差,在求得的差比规定的值大时,判断为发生了粘滑。
以上的构成与上述的实施方式6相同。
在本实施方式中,如上所述,诊断部1000在判断粘滑(可动部的异常)的过程中,在本实施方式中,诊断动作控制部1007通过以针对可动部的控制指令值为根据停止诊断运算部1006的动作,由此停止诊断部1000的判断动作。
下面,对诊断动作控制部1007进行更详细的说明。诊断动作控制部1007具备:指令值接收部1071、第三状态量计算部(第三运算单元)1072、第四状态量计算部(第三运算单元)1073以及动作控制部1074。
指令值接收部1071接收成为诊断部1000的诊断对象的例如针对调节阀的定位器的变位指令值(控制指令值)。
第三状态量计算部1072根据指令值接收部1071接收到的控制指令值,计算出一阶差分值的均方作为第三状态量。这里与根据计测出的变位信号计算出一阶差分值的均方作为第一状态量的第一状态量接收部1002进行相同的动作。
而且,第四状态量计算部1073根据指令值接收部1071接收的控制指令值,计算出二阶差分值的均方作为第四状态量。这里与根据计测的变位信号计算出二阶差分值的均方作为第二状态量的第二状态量接收部1003进行相同的动作。
动作控制部1074检测出表示第四状态量与第三状态量之比的第二比超过了表示第二状态量与第一状态量之比的第一比的情况而停止诊断部1000的判断动作。在本实施方式中,动作控制部1074通过停止诊断运算部1006的动作,停止诊断部1000的动作。
首先,考虑赋予了如图11A中(a)的虚线所示的变位的控制指令值的情况。若可动部针对这样的控制指令值正常动作,则变位检测部1001计测并输出的变位信号也成为同样的状态,在诊断部1000中,没有被判断为发生了粘滑。而且,若以这样的控制指令值为根据计算出第三状态量及第四状态量,则此时表示第二状态量与第一状态量之比的第一比大于表示第四状态量与第三状态量之比的第二比。
另一方面,在发生了粘滑时,由变位检测部1001计测并输出的变位信号成为如图11A中的(b)所示的实线所示的阶梯状。若检测出这样的变位信号,则在诊断部1000中,判断为发生了粘滑。此时,也为表示第二状态量与第一状态量之比的第一比大于表示第四状态量与第三状态量之比的第二比。
针对以上情况,考虑赋予如图11B中(a)的虚线所示那样的变位的控制指令值的情况。若赋予这样的控制指令值,则即使控制部正常动作,由变位检测部1001计测并输出的变位信号也成为如图11B中的(b)的实线所示的那样。在这样的状态下,在诊断部1000中,会判断为发生了粘滑。在此,若以(a)的控制指令值为根据计算出第三状态量及第四状态量,则表示第四状态量与第三状态量之比的第二比大于表示第二状态量与第一状态量之比的第一比。
因此,检测出“第四状态量/第三状态量”超过了“第二状态量/第一状态量”后停止诊断部1000的判断动作,从而能够抑制粘滑的误判断。
如上所述,在本实施方式中,其特征在于,根据控制指令值计算出第三状态量,根据控制指令值计算出第四状态量,检测出表示第四状态量与第三状态量之比的第二比超过了表示第二状态量与第一状态量之比的第一比后停止判断动作。由此,在诊断部1000中,粘滑的判断被停止,能够抑制因上述那样的针对可动部的控制指令值引起的粘滑的误判断。
但是,在上述中,虽计算出一阶差分值的均方作为第一状态量和第三状态量,计算出二阶差分值的均方作为第二状态量及第四状态量,但并不限于此。也可计算出一阶差分值的绝对值平均作为第一状态量及第三状态量,计算出一阶差分值的方均根作为第二状态量及第四状态量。
另外,上述粘滑检测也可通过使用计算机处理所检测出的变位来检测粘滑。例如,也可以利用构成计算机的CPU通过在经由总线连接的存储器所展开的程序进行动作,从而处理得到的变位信号并输出诊断结果,而且,停止根据得到的控制指令值得到诊断结果的处理。在此,上述程序是使CPU(计算机)执行上述各实施方式中说明的粘滑检测的处理的程序。而且,存储器所展开的程序也可是读取存储于经由总线外部连接的外部存储装置的并进行展开的程序。作为外部存储装置,例如是磁盘存储装置等。
另外,本发明并不限定于上述说明的实施方式,自不待言在本发明的技术的思想范围内,在本领域具有通常知识的人员能够实施各种变形。

Claims (18)

1.一种粘滑检测装置,其特征在于,包括:
判断可动部的异常的诊断部;以及诊断动作控制部,其以控制所述可动部的变位的控制指令值为根据停止所述诊断部的判断动作;
所述诊断部包括:
变位检测单元,其检测出具有接触滑动部的可动部的变位;
第一运算单元,其根据所述变位计算出第一状态量;
第二运算单元,其根据所述变位计算出第二状态量;
特性存储部,其存储预先求出的根据所述可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系;
状态量推定单元,其利用存储于所述特性存储部中的关系,根据所述第一运算单元计算出的第一状态量推定所述第二状态量来计算出推定状态量;
诊断运算单元,其通过比较所述第二运算单元计算出的第二状态量和所述推定状态量来判断所述可动部的异常。
2.一种粘滑检测装置,其特征在于,包括:
判断可动部的异常的诊断部;以及诊断动作控制部,其以控制所述可动部的变位的控制指令值为根据停止所述诊断部的判断动作;
所述诊断部包括:
变位检测单元,其检测出具有接触滑动部的可动部的变位;
第一运算单元,其根据所述变位计算出第一状态量;
第二运算单元,其根据所述变位计算出第二状态量;
特性存储部,其存储预先求出的根据所述可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系;
诊断运算单元,其通过比较所述第一运算单元计算出的第一状态量及所述第二运算单元计算出的第二状态量之间的关系、与存储于所述特性存储部中的关系,来判断所述可动部的异常。
3.根据权利要求1或2所述的粘滑检测装置,其特征在于,
所述诊断动作控制部,通过以所述控制指令值为根据停止所述第一运算单元和所述第二运算单元的动作来停止所述诊断部的判断动作。
4.根据权利要求1或2所述的粘滑检测装置,其特征在于,
所述诊断动作控制部以所述控制指令值为根据,通过停止所述诊断运算单元的动作来停止所述诊断部的判断动作。
5.根据权利要求1或2所述的粘滑检测装置,其特征在于,
所述诊断动作控制部具备: 
变化量计算单元,其计算出所述控制指令值的变化量;
动作控制单元,其检测出该变化量计算单元计算出的变化量超过了预先设定的阈值后,停止所述诊断部的判断动作。
6.根据权利要求1或2所述的粘滑检测装置,其特征在于,
所述诊断动作控制部具备:
第三运算单元,其根据所述控制指令值计算出第三状态量;
第四运算单元,其根据所述控制指令值计算出第四状态量;
动作控制单元,其检测出表示所述第四状态量与所述第三状态量之比的第二比超过了表示所述第二状态量与所述第一状态量之比的第一比后,停止所述诊断部的判断动作。
7.根据权利要求1或2所述的粘滑检测装置,其特征在于,
所述第一状态量是所述变位的微小变化量;
所述第二状态量是所述变位的微小变化量的微小变化量。
8.根据权利要求1或2所述的粘滑检测装置,其特征在于,
所述第一状态量是所述变位的一阶差分值的绝对值的平均;
所述第二状态量是所述变位的一阶差分值的方均根。
9.根据权利要求1或2所述的粘滑检测装置,其特征在于,
所述第一运算单元包括:
差分运算单元,其计算所述变位检测单元检测出的变位的一阶差分值;
第一总和运算单元,其计算由该差分运算单元得到的一阶差分值的绝对值之和;
第一平均运算单元,其根据由该第一总和运算单元得到的一阶差分值的绝对值之和的一部分或全部的平均来计算出第一状态量;
所述第二运算单元包括:
第二总和运算单元,其计算由所述差分运算单元得到的一阶差分值的平方和;
第二平均运算单元,其根据由该第二总和运算单元得到的一阶差分值的平方和的一部分或全部的平均来计算出第二状态量。
10.一种粘滑检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
检测出具有接触滑动部的可动部的变位;
根据所述变位计算出第一状态量;
根据所述变位计算出第二状态量;
利用预先求出的根据所述可动部的正常动作时的变位得到的第一 状态量和第二状态量的关系,根据所述计算出的第一状态量推定所述第二状态量来计算出推定状态量;
通过比较所述计算出的第二状态量和所述推定状态量来判断所述可动部的异常;
以控制所述可动部的变位的控制指令值为根据停止所述异常的判断动作。
11.一种粘滑检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
检测出具有接触滑动部的可动部的变位;
第一运算单元根据所述变位计算出第一状态量;
第二运算单元根据所述变位计算出第二状态量;
通过比较预先求出的根据所述可动部的正常动作时的变位得到的第一状态量和第二状态量的关系、与所述第一运算单元计算出的第一状态量及所述第二运算单元计算出的第二状态量之间的关系,来判断所述可动部的异常;
以控制所述可动部的变位的控制指令值为根据停止所述异常的判断动作。
12.根据权利要求10或11所述的粘滑检测方法,其特征在于,
在停止所述异常的判断动作时,以所述控制指令值为根据停止所述第一状态量的计算和所述第二状态量的计算的动作。
13.根据权利要求10或11所述的粘滑检测方法,其特征在于,
在停止所述异常的判断动作时,以所述控制指令值为根据停止所述判断动作。
14.根据权利要求10或11所述的粘滑检测方法,其特征在于,
在停止所述异常的判断动作时,
计算出所述控制指令值的变化量;
检测出计算出的变化量超过了预先设定的阈值后,停止所述判断动作。
15.根据权利要求10或11所述的粘滑检测方法,其特征在于,
在停止所述异常的判断动作时,
根据所述控制指令值计算出第三状态量;
根据所述控制指令值计算出第四状态量;
检测出表示所述第四状态量与所述第三状态量之比例的第二比超过了表示所述第二状态量与所述第一状态量之比的第一比后,停止所述判断动作。 
16.根据权利要求10或11所述的粘滑检测方法,其特征在于,
所述第一状态量是所述变位的微小变化量;
所述第二状态量是所述变位的微小变化量的微小变化量。
17.根据权利要求10或11所述的粘滑检测方法,其特征在于,
所述第一状态量是所述变位的一阶差分值的绝对值的平均;
所述第二状态量是所述变位的一阶差分值的方均根。
18.根据权利要求10或11所述的粘滑检测方法,其特征在于,
在计算所述第一状态量时,
计算所述变位检测单元检测出的变位的一阶差分值;
计算所述一阶差分值的绝对值的和;
根据所述一阶差分值的绝对值的和的一部分或全部的平均计算出第一状态量;
在计算所述第二状态量时,
计算所述一阶差分值的平方和;
根据所述一阶差分值的平方和的一部分或全部的平均计算出第二状态量。 
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