CN111372500A - 分配基于咖啡的饮料的机器以及相应的分配方法和程序 - Google Patents

Abstract

用于获得基于咖啡的饮料的机器(10)，机器(10)能够每次以可再现且精确的方式并且快速地提供根据用户的特定要求的个性化的基于咖啡的饮料。本发明还涉及一种使用液体咖啡的分配机器(10)分配液体咖啡的方法，以及实施该分配方法的管理和命令程序(21)。

Description

分配基于咖啡的饮料的机器以及相应的分配方法和程序

技术领域

本发明的实施例涉及一种基于咖啡的饮料分配机器，其能够在每种情况下根据用户的特定要求提供定制的基于咖啡的饮料。

本发明还涉及一种用于分配基于咖啡的饮料的方法，该基于咖啡的饮料在下文中称为液体咖啡，用于供应用户要求的特定类型的液体咖啡。

本发明的实施例还涉及一种程序，该程序适于根据用户要求的液体咖啡的特定类型和特性来管理和控制液体咖啡分配机器。

背景技术

存在液体咖啡分配机器，液体咖啡分配机器通过萃取或在压力下热水的受控渗滤一组咖啡粉来分配所需的基于咖啡的饮料类型。

机器设置有连接至供水源的泵，该泵能够从供水源中移动水，以在压力下将水输送至加热装置。

从加热装置获得热水和/或水蒸气，借助泵，通过穿过存在于萃取室中的咖啡板的渗滤，将其送入萃取室以获得液体咖啡。

一些已知的机器设置有控制和命令的单元，该控制和命令的单元被配置为驱动泵、加热装置、位于萃取室上游的可能的阀、限定萃取室的容积的气动活塞，或者与要分配的液体咖啡类型有关的其他部件。

已知的控制和命令的单元用于借助于沿水的路径安装在萃取室中和在萃取室的下游的传感器来检测多个参数。

传感器检测到的参数存储在控制和命令的单元中，该控制和命令的单元将它们与预限定的数据进行比较。

液体咖啡分配机器是已知的，其能够根据用户的要求分配咖啡的种类，然而，这包括许多使它们效率低下和不灵活的问题。

文件EP-B-1.802.222(EP'222)和US-B-8.124.150(US'150)描述了一种用于分配例如咖啡的饮料的机器，机器包括控制和命令的单元，该控制和命令的单元能够至少检测和存储分配的液体咖啡的流速。

此后，将参考EP'222，但对它的注意也可以扩展到US'150。

EP'222设置有萃取室，萃取室的容积可相对于两个活塞的相互期望的位置限定。

活塞需要大量的能量消耗，这消耗了咖啡分配机器其他部分的功能，并使其难以精确地限定萃取室内的压力，精确地限定萃取室内的压力对于获得具有特定特征的不同类型的咖啡至关重要。

EP'222提供在萃取室的上游还设置有阀，该阀不能确定水和/或蒸汽在萃取室中保留多长时间。

EP'222描述的已知解决方案还提供了必须检测出从萃取室分配和流出的液体咖啡的流量以及萃取室内部的温度。

此外，这种已知解决方案提供了相对于萃取室下游所检测到的东西或相对于液体咖啡的分配流速来调节咖啡机的参数的方法，因为检测延迟了，因此调节也是如此。

由于这些限制，EP'222中描述的已知解决方案不是通用或灵活的，因为不可能获得具有特定特征的多种类型的咖啡，例如还包括了奶油咖啡的类型或者掺入所需量的空气的类型。

这种已知的方法也是缓慢且不精确的，因为在延迟的时间进行调节，既因为存储在咖啡的分配之后检测到的数据，又因为该调节在分配的液体咖啡的流量的实时检测之后进行。

这种已知解决方案的另一个问题是在检测流速之前或在任意情况下进行参数的调节之前分配咖啡，当无法控制分配进杯子的最终产品的感官特性时，咖啡具有的感官特性，例如味道、香气、酸度、醇度或其他特性，会不同于用户要求的那些。

热爱咖啡的人或发烧友能够发现感官特性的变化，甚至最低限度的变化，这会影响他们对饮料的判断以及他们对特定类型的咖啡或咖啡生产商的选择或偏爱。

现有技术文献EP-B-2.409.613(EP'613)和US-B-8.960.077(US'077)也描述了用于分配饮料(例如咖啡)的机器，其具有可由两个活塞调节的具有一定容积的萃取室。

特别地，活塞还用于限定分配饮料的喷嘴的高度。这些解决方案基本上具有与EP'222相同的问题。它们还作用于诸如分配喷嘴的高度之类的参数，这些参数有时以不受控制的方式影响分配的液体咖啡的感官特性。

此外，这些解决方案需要支付维护费用。

现有技术文件EP-B-2.294.953(EP'953)描述了一种与之前描述过的文件类似的咖啡机器，该咖啡机器具有两个或多个串联连接至水箱上的泵。

除了上述问题之外，从能量的角度来看，与已经评论过的已知解决方案相比，所有这些已知解决方案甚至更加浪费。此外，它还带来其他协调的问题，尤其是维护方面的问题。

现有技术文献EP-B-2.001.343(EP'343)描述了一种分配方法和一种咖啡分配机器，其能够在萃取室中进行预浸泡。

然而，这种已知解决方案提供了在限定的时间(甚至数秒)内中断水进入室的流动。

通过停用主泵和/或驱动位于泵自身下游的阀来中断水的流动。

这种已知解决方案不仅慢，而且从能量的角度来看也是浪费的，因为泵被多次驱动以分配单个咖啡饮料。

这可能导致用于获得要分配的饮料的水以及饮料本身的量和质量上的失衡失控。

它还会导致设备和部件的磨损、管理程序的复杂性以及机械、液压和电子部件的压力过大。

此外，EP'343提供了当水的流动中断时，沿萃取室上游管道的残留水量将排入收集容器。这需要较大的空间，这会使分配机器笨重。

EP'343还提供了附加设备，并增加了控制和命令***的复杂性，这导致了部件的磨损、高能耗以及由于收集容器中存在的水而导致停滞和污染的问题。

从文件WO-A-2017/189628中，还已知一种用于生产浸泡饮料的机器和方法。

更具体地说，机器包括溶剂流量管理***(SFMS)(即泵)、溶剂温度管理***(STMS)(即加热器)、浸泡室、用于溶液/浸泡的溶液/压力管理***(SPMS)以及用于自动和独立地监控和/或修改溶剂的特征变量(例如压力、温度和流量)的控制***。

机器还包括传感器，例如通过生产饮料的机器定位的热电偶、压力计和流量计。

控制***可以使用一种或多种浸泡算法来协助控制浸泡期间的SFMS、STMS和SPMS中的任何一种。溶液/浸泡压力调节/管理***(SPMS)通过增加阀产生的流阻来选择性地调节浸泡压力。

然而，WO-A-2017/189628中描述的机器的特定配置具有高热和机械惯性，这使得机器在响应于最佳功能条件的合适波动方面特别慢。

实际上，WO-A-2017/189628的控制***无法考虑功能的不稳定性，即非线性的条件，该不稳定性是由驱动机器的每个操作部件引起的。还应注意，在分配间隔期间，咖啡分配过程可能会持续数十秒。

因此，既需要完善液体咖啡分配机器，也需要完善与液体咖啡分配机器有关的分配方法，以及完善用于液体咖啡分配机器的管理和控制程序。

上述改进旨在克服现有技术中的至少一个缺点。

本发明的一个目的是提供一种用于分配液体咖啡的机器，其可以满足分配具有用户要求的特性的特定类型的液体咖啡的要求。

本发明的另一个目的是提供一种用于分配液体咖啡的机器，机器是灵活的，并且允许在广泛的咖啡类型中用充分的可重复性、可靠性和精确性以准确和及时的方式来获得用户所需的特定特性。

另一个目的是提供一种需要很少或不需要维护的可靠的机器、程序和方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于以有限的能量消耗分配液体咖啡的机器，机器允许以特定的期望特性快速且高精度地分配期望类型的咖啡。

本发明的另一个目的是提供一种用于分配液体咖啡的方法，该方法能够有效且快速地管理和命令用于分配咖啡的机器的部件的参数，以便获得期望的咖啡。

本发明的另一个目的是提供一种用于分配液体咖啡的方法，该方法能够根据需要并且以协调的方式来管理和命令各个部件，从而防止不必要的能量消耗或散热。

本发明的另一个目的是提供一种程序，该程序能够管理和命令用于分配液体咖啡的机器，该程序能够执行咖啡分配步骤。

申请人已经设计、测试和实施了本发明，以克服现有技术的缺点并获得这些以及其他目的和优点。

发明内容

在独立权利要求中阐述和表征了本发明，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变型。

本发明的实施例涉及一种用于分配液体咖啡的机器，该机器包括循环，该循环至少具有：

泵，该泵被配置为在压力下输送受控量的水，

加热装置，该加热装置被配置为加热由泵提供的水，

萃取室，该萃取室位于加热装置的下游并且被配置为容纳期望量的咖啡粉，以及

比例类型的分配阀，可选择性调节以控制从萃取室流出的液体咖啡的分配流量。

根据本发明的一方面，机器包括：

传感器，该传感器被配置为检测循环的功能参数，

用户界面，用户可以从该用户界面选择多种液体咖啡配方之一，以及

存储装置，该存储装置存储液体咖啡的特性萃取曲线的列表，每个特性萃取曲线与所述配方之一相关联。

根据本发明的可能的解决方案，传感器被配置为在分配时间期间重复检测循环的至少一个功能参数。

此外，机器包括控制和命令的单元，该控制和命令的单元被配置为实施：

具有耦合变量的非线性数学模型，该非线性数学模型被配置为以数学方式描述循环的表现，

处理和滤波的算法，该处理和滤波的算法被配置为接收由传感器检测到的至少一个功能参数，也在分配时间期间并基于数学模型重复确定适于描述循环随时间变化的多个***变量，

非线性控制算法，该非线性控制算法被配置为在分配时间期间内重复比较和识别***变量与所选的特性萃取曲线之间的偏差，并在分配时间期间在出口重复提供至少泵、加热装置和分配阀的命令信号。

上述技术特征的组合允许在每次分配期间以响应和预测的方式主动地重复控制咖啡分配机器。

在分配时间间隔期间，通过所述***变量与用户所选的萃取曲线之间的比较，非线性控制算法能够预测各种***变量随时间的发展，即使它们表现为非线性。然而，可以使用所述非线性数学模型来估计***变量的非线性。

实际上，上述的控制***允许考虑由于部件所引起的巨大干扰和变化(例如由泵产生的流量不稳定性)，高瞬态的稳态在每个萃取过程中被建立。

此外，上述技术特征的组合允许在分配间隔期间对泵、加热装置和调节阀进行多次微调，从而使整个***不会偏离所选的萃取曲线，多亏了每次被确定的每个偏差的评估。

在处理和滤波的算法、非线性控制算法和非线性数学模型之间的信息的连续迭代允许限定控制***，有利地，该控制***能够实现自学习逻辑。

例如，自学习逻辑可以提供：非线性控制算法被配置为根据每次被确定的***变量随时间修改甚至非线性数学模型。

本发明的实施例还涉及一种通过循环分配液体咖啡的方法，该方法提供：

通过泵在压力下输送控制量的水；

用加热装置加热从泵输送的水；

在萃取室中放置期望量的咖啡粉；

使加热的水从泵穿过萃取室；

用比例类型的分配阀调节从萃取室出来的液体咖啡的分配流量，并有选择地调节；

用传感器检测循环的至少一个功能参数；

通过用户界面选择用于液体咖啡的多种配方之一；

在存储装置中存储与配方之一相关联的液体咖啡的特性萃取曲线。

根据本发明的一方面，传感器在分配时间期间重复检测电路的至少一个功能参数。

此外，该方法提供：

接收至少一个功能参数，并通过处理和滤波的算法在分配时间期间重复去确定，适于描述循环随时间表现的多个***变量，所述***变量还至少基于具有耦合变量的非线性数学模型被确定，非线性数学模型被配置为以数学方式描述循环的功能，

在分配时间期间，通过非线性控制算法重复比较和识别***变量与所选的特性萃取曲线之间的偏差，

在分配时间期间，在出口重复提供至少泵、加热装置和分配阀的命令信号。

根据可能的实施例，根据此处描述的实施例中的任一个的分配机器可以用作液体咖啡的自动制备模块，自动制备模块功能上可以连接至用于饮料制备的模块化设备上。

根据可能的表述，模块化设备可以对应于申请人提交的申请WO-A-2016/193223中描述的实施例之一，并且其内容被综合在本申请中。

附图说明

从以下一些实施例的描述中，本发明的这些和其他特征将变得显而易见，这些实施例是参考附图作为非限制性示例给出的，其中：

图1是根据本发明的可能的实施例的分配液体咖啡的机器的示意图；

图2是根据可能的变型实施例的分配液体咖啡的机器的示意图；

图3是包括用作模块的分配机器的模块化设备的立体示意图；

图4是根据本发明的可能的实施例的用于液体咖啡的分配方法的框图；

图5是示出根据可能的实施例的关于液体咖啡的分配机器的管理和命令程序的功能的示意图；

图6是图5的变型；

图7是根据本发明的机器的部件；

图8是根据本发明实施例的机器的部分的截面图；

图9是本发明的机器的控制和命令的单元的示意图；

图10是液体咖啡的控制分配流量的图。

图11是关联映射的示意图。

图12是可能的神经网络的示意图。

为了便于理解，在可能的地方使用了相同的附图标记来标识附图中相同的共同元件。应当理解，一个实施例的要素和特征可以方便地结合到其他实施例中，而无需进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例涉及液体咖啡分配机器10，液体咖啡分配机器10能够用充分的可重复性、可靠性和精确性以精确和及时的方式在短时间内分配用户期望特性的多种咖啡类型。

一些实施例提供机器10包括循环22，循环22至少设置有泵12、加热装置14，萃取室11和分配阀15，它们彼此连接以分配液体咖啡。

机器10还包括被配置为控制泵12、加热装置14和分配阀15中的至少一个的功能的控制和命令的单元17。

泵12连接至供水源13，并且能够将期望量的加压水去除并输送至萃取室11。

根据可能的实施例，泵12可以是容积式、针筒式、波瓣式、蠕动式、齿轮式、振动式或它们的组合。泵12可用于调节从供水源13移动的水的流量和压力。

根据可能的解决方案，泵12可以是微齿轮类型的。这种类型的泵允许以非常精确的方式控制所供应的水的流量，并且具有极高的响应速度，该响应速度可以考虑在分配液体咖啡期间发生的非常不稳定的瞬变。

根据有利的实施例，机器10包括能够从供水源13移动水的单个泵12。

根据可能的实施例，供水源13可包括水箱或干线供应，或两者的组合。

加热装置14位于泵12和萃取室11之间，并且被配置为加热水至期望温度。

根据可能的解决方案，加热装置14是快速型的，也就是说，其具有达到期望温度的水的加热时间小于3秒，优选小于2秒，甚至更优选小于1秒。此外，加热装置14可以在响应中具有小于或等于一秒的延迟。

根据可能的实施例，加热装置14被配置为在泵12经过时加热来自泵12的加压水。加压水的输送可以是瞬时的，即大约一秒钟或更短。

考虑到***的热惯性，加热装置14能够以秒为分数(最高可达100Hz，优选地从5Hz至10Hz)变化和调节加热的水的量以及随之而来的温度。

根据本发明的一个实施例，加热装置14可以包括至少一个由导电和导热材料制成的管状管29，并且在使用期间使水在其中循环。管状管29可以由钢制成，例如AISI 304不锈钢或AISI 316不锈钢。

管状管29的直径可以在1.5mm至8mm之间，优选地在2mm至5mm之间。管状管29的减小的尺寸允许增加加热水的速度，获得非常快速的加热响应。

管状管29可以设置有可以选择性地连接至电源的终端30。终端30可以分别限定电力供应的正极和负极，该电力供应通过管状管29循环。因此，管状管29表现为电阻，并且在通电时会加热输送通过它的水。

根据本发明的一种解决方案，萃取室11至少由固定部件11a和可移动租部件11c组成，可移动部件11c可与固定部件11a临时结合。存在液体咖啡的至少一个出口管11b，以将液体咖啡从萃取室11分配。

可移动部件11c适于以所选的粒度容纳期望量的咖啡粉。

根据可能的解决方案，一旦可移动部件11c与固定部件11a临时结合，则可移动部件11c具有能够限定萃取室11的体积的几何形状和尺寸。

可移动部件11c可以限定容纳隔室36，咖啡粉可以所选的粒度***其中。

容纳隔室36位于与出口管11b流体连通。由泵12输送的水被输送至容纳隔室36中，穿过容纳在容纳室36中的咖啡粉，并且通过出口管11b流出。

根据可能的实施例，出口管11b可以与可移动部件11c成一体或固定。

一旦可移动部件11c已经与固定部件11a结合，萃取室11就具有固定的体积。

根据可能的变型实施例，使用图2描述，萃取室11可以通过管24连接至气动***23。

气动***23可包括分配装置25，分配装置25能够将期望量的流体(例如压缩空气、氮气、二氧化碳或来自未示出的流体供应源的其他气体)引入萃取室11中。

例如，分配装置25可包括可选择性驱动的阀以允许流体的引入，并且可能包括泵送装置。

气动***23被配置成使萃取室11受到气体的压力。

根据该实施例，萃取室11中的压力既可以用来自供水源13的水来确定，也可以利用气体来确定，并且也可以使用两者来确定。

例如，压缩空气、氮气、二氧化碳或其他气体的使用允许将空气或气体本身直接掺入到所制造的咖啡饮料中。

此外，一旦分配了饮料，空气或气体就可以去除萃取室11中可能存在的积水和/或咖啡残留物。这防止了可能的污染，例如细菌性污染。

根据可能的实施例，气动***23可以由控制和命令的单元17控制和命令。

根据另一变型实施例(图6)，循环22可包括旁路管50，旁路管50介于泵12的输送管和设置在加热装置14与萃取室11之间的连接管51之间。

连接管51设置有例如三通型的分配阀52，分配阀52中连接有旁路管50。

分配阀52可以连接至控制和命令的单元17，并且可选择性地命令以拦截或允许流过旁路管50和/或流向萃取室11。

特别地，当需要分配液体咖啡时，提供分配阀52允许水通过连接管51。相反，当连接管51中存在的水例如温度处于不期望的条件时，水通过旁路管50再循环，从而防止将水引入萃取室11中。

此外，即使当机器10本身开始冷却时，旁路也可以允许将水朝向加热装置14再循环以快速达到水的合适温度。

根据可能的实施例，出口管11b可以与分配阀15结合。

分配阀15在出口管11b中的存在允许适当地控制萃取室11中的水的条件，尤其是压力。

特别地，分配阀15可以安装在出口管11b中，即从萃取室11分配液体咖啡。

分配阀15是比例类型的，也就是说，它允许调节液体咖啡的分配或输送部分。

分配部分的尺寸每次均由控制和命令的单元17按比例控制和限定。

根据可能的解决方案，由分配阀15确定的分配部分以及饮料被推过分配部分本身的压力使得产生湍流状态，该湍流状态使空气与正在分配的液体咖啡相关联。

申请人已经发现，在某些情况下，分配部分和泵的作用使液体咖啡能够吸收空气并使其呈奶油状。这些条件提供了限定的湍流状态。

根据可能的实施例，分配阀15可以被结合或集成至可移动部件11c和/或出口管11b中。

根据可能的实施例，分配阀15可以包括具有至少一个截锥形部分的闸板，闸板可以由诸如伺服电动机的致动器定位，以便调节来自萃取室11的咖啡的分配部分。

根据可能的解决方案，分配阀15可以包括具有至少一个球形部分的闸板，闸板压在从萃取室11出来的通道上，闸板可以通过驱动例如与闸板相关联的形状记忆材料以受控的方式移动。

例如，致动可以是电或磁类型。特别地，在形状记忆材料的情况下，可以通过作用在形状记忆材料上的电压来获得致动。

根据可能的实施例，分配阀15可以是具有脉宽调制逻辑或脉宽调变(PWM)功能的阀。分配阀15可以包括电动阀、电磁或电磁驱动的阀，可能与弹性元件结合，具有双磁场或其他类型。

根据可能的实施例，分配阀15被命令通过固定的分配部分来限定咖啡饮料的分配时间。此解决方案可以通过PWM逻辑被命令。

此最后的解决方案允许高精度地分配期望量的液体咖啡，并且不一定需要在分配管上进行工作以改善其表面，例如涂层的电沉积。

此外，此解决方案保证了包括在本发明的流速范围内的流速的高分配精度。

使用具有PWM逻辑的分配阀15的解决方案的另一个优点是，可以校正负载损失和/或通道部分的几何形状变化对咖啡饮料分配的影响。

例如，可以通过在分配阀15的闸板上和/或在分配管的壁上存在咖啡残留物来改变通过部分的几何形状。

根据可能的实施例，分配阀15可包括用于液体咖啡的拦截/通过的通道，即入口或出口管，其涂覆有能够保证预限定的通道本身的表面公差的材料。例如，可以通过电沉积将材料沉积在通道中。

根据可能的实施例，分配阀15可以由耐小于或等于约150℃，优选地小于或等于约130℃的温度的塑料材料制成。

根据可能的解决方案，分配阀15被配置为管理和抵抗包括在1.5bar和20bar之间的压力以及包括在1ml/s和6ml/s之间的流速。

特别地，提供分配阀15沿着出口管11b的延长部***(图8)。

根据可能的解决方案(图8)，分配阀15包括适于处于第一位置和处于至少第二可控打开位置限定液体咖啡的分配部分的闸板31，在第一位置中，闸板31关闭或拦截出口管11b，以调节水在萃取室11中的停留时间。

根据可能的解决方案，可移动部件11c可以设置有壳体座32，该壳体座在使用期间拦截出口管11b，并且在其中安装有闸板31。分配阀15还可以包括滑动件33，滑动件33安装成在壳体座32中滑动并连接至闸板31。滑动件33可以在水平方向或基本水平方向上选择性地移动。

弹性元件34可以***在滑块33和闸板31之间，弹性元件34被配置为将闸板31保持在关闭或打开出口管11b的状态。

分配阀15还包括致动器35，致动器35被配置为驱动闸板31并将其至少带到所述第一和第二位置。

致动器35连接至控制和命令的单元17以调节水通过的间隙。

致动器35可以是电磁类型的。这种类型的致动可以大大减少响应时间，并且可以实现极高的调节精度。

根据可能的解决方案，致动器35可以通过PWM控制。

根据变型实施例，致动器35可以设置有螺线管，螺线管可选择性地驱动以确定闸板31的运动。

电磁类型的致动器35与跟闸板31相关联的弹性元件34的存在的组合允许在非常短的时间内(也就是十分之一秒的范围内)达到平衡点，平衡点取决于萃取室11中的压力。

实际上，萃取室11中的压力是泵12产生的进入萃取室11的流速和致动器35产生的力的函数。

通过适当地控制弹性元件34和致动器35之间的平衡状态，可以控制萃取室11中的液体咖啡的出口流速。

致动器35可相对于可移动部件11c固定，可移除部件11c在使用期间将自身定位成与致动器35协作。

根据本发明，机器10还包括传感器16，传感器16连接至循环22及其部件，并且能够实时检测多个物理参数，即循环22的功能参数。

传感器16可以包括温度传感器T、压力传感器P或流量计F中的至少一个。

根据本发明的可能的解决方案，传感器16还可以与泵12、加热装置14或分配阀15中的至少一个相关联以检测它们的功能参数。仅作为示例，可以提供传感器16被配置为检测电参数，例如循环22的一个和/或另一个部件的电压、电流、功率和功能参数。

仅作为示例，传感器16可以被配置为检测电压“V”或为泵12、加热装置14和分配阀15供电的供应电流“I”。

根据本发明的可能的解决方案，传感器16可以被配置为例如通过确定循环22的一个或另一个部件的电功能参数来直接或间接地检测流速、温度和压力中的至少一个。

仅作为示例，提供传感器16之一被配置为检测加热装置14的电阻率，从而确定水的温度。

根据可能的实施例，传感器16包括：两个温度传感器T，其中一个在加热装置14的上游和下游，两个压力传感器P，其中一个位于泵12和加热装置14之间，并且一个位于萃取室11中，流量计F位于泵12的下游。在可能的变型实施例中，机器10可仅包括传感器16中的一个或两个或多个传感器的组合。

根据可能的解决方案，由传感器16检测到的物理参数的检测的采样以包括在80Hz和120Hz之间的频率进行，优选地以100Hz进行。

根据本发明的其他解决方案，流量计F可以被配置为以20Hz至50Hz之间的采样频率来检测由泵12供应的水的流速，从而允许考虑压力随时间变化的高度不稳定性。

根据本发明的另一实施方式，温度传感器T被配置为以5Hz至10Hz之间的频率检测通过循环22的水的温度。采样频率值允许考虑机器的不同部件的热惯性。

根据可能的有利实施例，在萃取室11中仅存在压力传感器P。

传感器16的这种构造有利于以高再现性、精度和速度来调节机器10的功能参数20，因为它使使用的并且位于分配阀15之前的所需传感器16的数量最小化。

根据本发明的可能的解决方案，机器10可以包括用户界面37，用户可以使用用户界面37选择他/她希望分配的液体咖啡的多个配方之一。

仅作为示例，配方可以与分配的液体咖啡的类型有关，例如浓缩咖啡、淡咖啡、美式咖啡、冷咖啡和/或与要使用的咖啡的类型或来源有关。

液体咖啡的特性萃取曲线43可以与每个配方相关联。

特性萃取曲线43可以识别机器10的标称功能参数以获得具有期望特性的液体咖啡。

对于液体咖啡的分配的时间的每个瞬间或间隔，特性萃取曲线43可至少识别引入萃取室的水的压力、温度和流速随时间的发展。

根据本发明的可能的实施方式，机器10包括存储装置45，存储装置45被配置为至少存储液体咖啡的特性萃取曲线的列表，每个特性萃取曲线与所述配方之一相关联。

控制和命令的单元17被配置为实施具有耦合变量的非线性数学模型38，非线性数学模型38被配置为以数学方式描述循环22或至少泵12、加热装置14和分配阀15的功能。

根据本发明的可能的实施方式，控制和命令的单元17被配置为实施处理和滤波的算法39，处理和滤波的算法39被配置为接收由传感器16检测到的至少一个功能参数，并在分配时间期间并至少基于数学模型重复确定适于描述循环22随时间的表现的多个***变量40。

***变量40可以是独立的，即被测量和/或设置为例如命令信号，并且是独立的，即作为独立***变量40的函数被确定。

特别地，可以利用处理和滤波的算法39来处理由传感器16检测到的功能参数，以确定***变量，从而估计***状态。

根据一些解决方案，数学模型38可以包括控制循环22的物理现象并且用于确定***变量的多个第一法则非线性方程。

根据可能的解决方案，这些第一法则非线性方程式取决于多个实验参数，这些参数允许描述循环在不同功能条件下每个部件的表现，可能还与分配时间间隔的每个瞬间相关。仅作为示例，提供通过数字和实验技术确定实验参数。

根据可能的解决方案，可以通过在循环22上执行的实际测量来检测实验参数，例如借助于“灰箱建模”技术。

根据可能的解决方案，实验参数可以包括循环22的部件的构造和物理参数，例如仅作为示例，例如泵12的体积、加热装置14的电阻率、分配阀15的尺寸、多个部件之间的连接管的直径、每个部件的热/电特性。

根据可能的解决方案，数学模型38可以包括或实施多个关联映射19，关联映射19被配置为可能在分配时间的每个时间瞬间与***变量(也称为***状态)、循环22的部件或泵12、加热装置14和分配阀15中的至少一个关联，以描述这些部件中的每一个的表现。关联映射19可以提供因变和独立***变量40之间的相关性。

***变量的集合限定了循环22的映射，即，多个关联映射19，其用于泵12、加热装置14或分配阀15中的至少一个的功能，优选地是所有三个部件的功能。

参考图11，示出了泵12功能的可能的关联映射19，其中在泵12的转速“ω”，压力“p”和从泵12流出的水的流速“qeff”之间的关联性被识别。

图11中所示的关联映射19，即使关联映射19也适于任意尺寸的空间，例如具有两个以上的独立变量，也识别两个独立变量，即转速和压力，以及因变量，即流速。

此外，一般来说，利用这些***变量，可以数学地描述液压/热的循环22或其部件中存在的所有非线性特性。

根据本发明的一种实施方式，数学模型38被配置为实施适于处理所检测到的功能参数20并确定所述***变量40的神经网络41。

神经网络41可以在处理和滤波的算法39中实施。

根据可能的解决方案(图12)，神经网络41由多个静态参数W1(也称为权重)确定。

静态参数W1通过优化算法限定的耦合函数σ相互组合，以确定***变量40。

耦合函数σ允许通过使用第二权重W2朝单个值收敛来确定要确定的***变量40。

以此方式可以获得从功能参数20开始确定的***变量40的足够可靠的估计。

根据可能的解决方案，可以通过离线试验或测量或离线训练来检测***的静态参数W1，其中在测试台上检测到的多个实验数据通过离线优化算法来处理，离线优化算法会收敛于参数的集合，参数的集合将真实数据与关联映射的输出之间的误差最小化。

这样确定的实验参数随时间保持不变，并成为控制和命令的单元17实时使用的常数，以估计电路22的功能和描述电路22的功能的特性。

根据本发明的另一实施方式，***变量40可以通过使用机器期间直接进行(即在线地)的试验或检测来确定。***变量40可以在机器10的使用期间被存储并且由优化算法处理，***变量40也可以被实时执行，这允许使关联映射19适于循环22的特性的可能的渐进式改变，例如由于磨损、损坏、水垢形成、电路部件无法正常工作。这种操作模式允许通过循环22实现自动的自学习逻辑，特别是关于实体的咖啡的水力学特性，其在萃取期间发生变化，并且从一种萃取变为另一种。

仅作为示例，图12以简化的方式示出了应用于泵12的可能的神经网络。在这种特定情况下，使用神经网络41来近似存在于泵12的瞬时转速ω、瞬时抗压和实际的瞬时流速之间的静态连接。实际的瞬时流速由于从输送管到吸入管的泄漏而与额定流速不同，没有再循环，并呈现出通常的非线性表现。

图11中的图形所示的三维表面示出了神经网络的输出，而点示出了循环22上的实际测量。三维表面是等效于泵12的体积性能的精确映射，即实际流速与标称流速之比。

一般来说，神经网络41也可以类似的方式用于数学地描述液压的循环和热的循环的所有非线性特性。

根据本发明的可能的实施方式，处理和滤波的算法39包括一个或多个滤波器，滤波器被配置为滤掉由传感器16检测到的功能参数20的干扰和不稳定。

功能参数20包括强噪声分量，强噪声分量也可以通过各种因素进一步放大。

实际上，处理和滤波的算法39仅允许检测某些功能参数20，而其他参数则通过确定***变量40进行估算。

因此，处理和滤波的算法39允许将传感器16的总数减少到最小数目，使得循环保持可观测到。

根据本发明的可能的实施方式，处理和滤波的算法39可以包括“无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter)”。仅作为示例，如果泵是齿轮类型，则压力信号表示例如由于泵的构造引入的基本噪声分量、例如由于齿轮引入的基本噪声分量。

在某些情况下，这些激励者再加上液压室的动态特性，会进一步放大。此外，从技术上来说，测量描述***表现的所有变量并非总是可能的，也不是经济上有利的。无迹卡尔曼滤波器可滤掉测得的信号，并基于非线性数学模型估算未测状态或变量。因此，只要***仍可观测到，无迹卡尔曼滤波器允许选择使用传感器的子集来估计所有状态。使用无迹卡尔曼滤波器，可以监控***的参数，以识别随时间推移可能出现的漂流，从而对部件进行适当的维护。

根据可能的解决方案，控制和命令的单元17被配置为实施非线性控制算法42，非线性控制算法42被配置为在分配时间期间重复比较和识别***变量40和由用户所选的特性萃取曲线43之间的偏差。

此外，非线性控制算法42被配置为在分配时间期间在出口处重复提供至少泵12、加热装置14和分配阀15的命令信号44。

命令信号允许实现循环22的功能的瞬时微校正，使得在萃取室11中建立的条件是由特性萃取曲线限定的那些。

根据可能的解决方案，命令信号44可以包括循环22的部件的驱动参数。

在可能的解决方案中，驱动参数可以包括用于泵12、加热装置14和分配阀15的电驱动参数。

仅作为示例，命令信号44可以包括为泵供电的电压、为加热装置14供电的电压以及驱动分配阀15的电压。

根据可能的解决方案，非线性控制算法42可以包括自适应类型的模型预测控制(MPC)。

确定命令信号44以使***变量40执行由特性萃取曲线43限定的所需轨迹。

非线性控制算法42允许基于数学模型38即时地即时预测在不久的将来的循环的响应，并且借助于优化程序来计算最优的命令信号44。

参考图10，将描述由控制和命令的单元17在循环22上实施的控制流程。

最初，用户通过用户界面37选择所需的咖啡类型，或识别液体咖啡的期望配方。

控制和命令的单元17从用户界面37接收此信息，并且识别针对所选的特定配方的特性萃取曲线。

控制和命令的单元17通过致动循环22的部件来开始分配液体咖啡的过程。

当驱动这些部件时，至少检测泵12、加热装置14和分配阀15的功能参数20。

特别地，可以检测沿循环22的压力、温度和流速的值，或者电压和/或电流的电参数。这些功能参数20中的一些可以基于直接检测到的其他功能参数20以间接的方式确定和/或估计。

此外，在分配开始时，为泵12、加热装置14和分配阀15设置命令信号。

命令信号和功能参数由处理和滤波的算法39处理，处理和滤波的算法39还基于数学模型38识别***的状态或所有***变量40，这些***的状态或所有***变量40至少描述了泵12、设备加热14和分配阀15的特点。

非线性控制算法42将***变量40与用户所选的特性萃取曲线进行比较并识别偏差。非线性控制算法42也基于数学模型38和检测到的偏差，允许识别用于泵12、加热装置14和分配阀15的命令信号44。

整个控制流程在分配过程中连续重复几次，至少将命令信号44作为输入提供给处理和滤波的算法39。处理和滤波的算法39将命令信号与更新的功能参数组合在一起并重复控制。

每次确定的命令信号44也可以被提供给数学模型38以便对其进行更新。

即使某些部件存在故障，上述控制逻辑也允许获得具有用户的期望属性的液体咖啡。

此外，上述控制和命令的单元17即使在机器10的极端功能条件下也允许获得具有最佳感官特性的咖啡饮料。

仅作为示例，提供完全地关闭加热装置14，并因此向萃取室11提供处于源温度或室温(例如在4℃至20℃之间)的水，同时仍保证咖啡饮料的萃取，即所谓的“冷浓缩咖啡”。

在可能的解决方案中，提供供应至萃取室11的水的温度范围在4℃至100℃之间。

根据可能的解决方案，控制和命令的单元17包括基本指令和处理由用户提供的基本指令和用户指令18以及物理参数的装置，以向循环的专用部件实时提供特定指令。

基本指令可以存储在控制和命令的单元17中，也可以通过远程连接使用。

基本指令可以包括机器的启动/停止功能、待机模式的启动、水箱中水量的测量和验证、水源提供的水量的测量和验证或自动液体咖啡分配机器通常具有的其他功能。

根据本发明的另一方面，控制和命令的单元17被配置为以协调的方式并且每次实时调节泵12、加热装置14或分配阀15中的至少一个的至少一个功能参数20中的至少一个。

根据可能的有利解决方案，控制单元17适于处理传感器16所检测到的物理参数和用户指令18，这些物理参数和用户指令18与存储在控制和命令的单元17中的功能参数20的至少一个关联映射19相关(见图5)。

根据本发明的一个方面，控制和命令的单元17被配置为实时地并且以协调的方式至少调节泵12、加热装置14和分配阀15的功能参数20。

调节是根据传感器16检测到的物理参数、用户指令18以及存储在控制和命令的单元17本身中的功能参数20的至少一个关联映射19进行的。

更具体地，基于关联映射19和由传感器16检测到的参数，控制和命令的单元17可以以协调的方式调节各种部件的功能，每次获得的液体咖啡的类型，如果这些最后元素是独立地受控的，则无法获得。

申请人已经发现，不必检测从萃取室分配的液体咖啡的流速，而代替有利的是，通过分配阀15调节水在萃取室11中的停留时间。

申请人还发现，在许多情况下，利用泵12调节萃取室11中的压力是有利的。

已经观测到，泵12与分配阀15的协同作用允许获得期望的从萃取室11流出的液体咖啡的流速和压力，并且同时允许获得具有期望特性(例如乳脂状、醇度等)的液体咖啡的类型。

用泵12以协调的方式来管理和控制分配阀15的功能参数的可能性，即，通过调节分配的液体咖啡的分配部分和压力，还允许获得乳脂状咖啡或类似于用胶囊和/或豆荚获得的咖啡。

特别地，已经发现，当达到期望压力时，可以保持泵12的功能并且同时打开分配阀15。

根据水压和由分配阀15限定的部分，可能获得期望类型的液体咖啡。

以这种方式，可能获得通常用胶囊和/或豆荚获得的类型的液体咖啡，而无需在使用后丢弃胶囊或豆荚。

用户指令18可以远程提供，或者借助于连接至控制和命令的单元17的用户界面来提供。

控制和命令的单元17被配置为实现多输入/多输出控制逻辑(MIMO)，即，能够在从传感器16并根据关联映射19获取多个物理参数的同时，调节多个功能参数20。

关联映射19限定一个或多个功能参数20根据一个或多个其他功能参数20和/或传感器16检测到的物理参数的功能扩展。例如，关联映射19限定了两个或更多个功能参数20之间的多变量关联。

例如，关联映射19包括泵12的电源的跨功能扩展、为加热装置14供电的电流、分配阀15的闸板的位置、萃取室11中的压力、泵12下游的水流以及传感器16检测到的其他特定功能参数20和/或物理参数。

由于存储在控制和命令的单元17中或可以从其远程访问的关联映射19，可以协调泵12、加热装置14和分配阀15的驱动，以便每次重复获得具有期望特性的特定液体咖啡。

泵12、加热装置14和分配阀15的协调驱动允许实时地优化循环的各个部件的功能。优化还可以对机器的能耗进行操作，作用在关联映射的功能区中，从而使使用的能量最小化。此外，提供加热装置14可以根据需要专门地并且短时间地，甚至少于一秒地被命令。

这样可以节省能量并且不散发热量，而无需有效地加热产生液体咖啡所需的水。

根据可能的实施例，关联映射19可以包括其中功能参数20具有高非线性的功能区。

这些非线性功能区可以由控制和命令的单元17根据传感器16检测到的物理参数和用户指令18实时识别。

控制和命令的单元17可以被配置为识别这些功能区并且阻止机器10的部件以这些功能参数20运行。

控制和命令的单元17可以被配置为使用特定算法和/或功能步骤来优化和管理非线性区中的循环22的部件。

例如，控制和命令的单元17可以被配置为以线性扩展近似功能参数20。

关于线性近似，控制和命令的单元17可以被配置为命令循环22的部件。

由于由关联映射19提供的机器10的部件的功能扩展的详细知识，控制和命令的单元17可以实时地优化能量消耗。

控制和命令的单元17可以被配置为识别功能参数20，功能参数使用于获得用户所需的液体咖啡的能量最小化。

使能量最小化的功能参数20的识别可以通过程序执行，程序能够根据用户指令18和传感器16检测到的物理参数确定与功能参数20的集合相关联的能量。

从与允许获得要求的液体咖啡类型的预限定数量的大约在附近的功能参数20的集合相关的能量的比较开始，可以识别与最小能量相关的一组功能参数20。

关联映射19还可以包括与与多组功能参数20相关联的能量有关的信息，以便加快识别功能参数20的速度，从而最小化所消耗的能量。

根据可能的实施例，控制和命令的单元17可以被配置为关于加热装置14本身的瞬时状态来控制和命令加热装置14。

例如，控制和命令的单元17可以实施非线性分析模型，以实时获得要用于非线性温度控制的线性化模型。

根据可能的实施例，控制和命令的单元17可以在管理它的程序中实施扩展的卡尔曼滤波器、无迹卡尔曼滤波器类型的应用以管理非线性或者其他。

根据可能的解决方案，使泵12保持运行，分配阀15被配置为将闸板至少定位在关闭位置，以调节水和/或蒸汽留在萃取室11中，以及定位在至少一个打开位置或部分打开位置限定分配部分，咖啡通过分配部分被分配至出口管11b。

分配阀15允许以成比例的方式限定液体咖啡的通道部分，即，控制和命令的单元17根据要分配的咖啡的类型和关联映射19来调节该部分。

在关闭位置，分配阀15的闸板能够限定水留在萃取室11中的时间，以进行期望的预浸泡。

在这种情况下，由于泵12与萃取室11的协同作用，根据分配的咖啡的类型，萃取室11可以在由泵12本身限定的压力下被水浸透。

泵12和分配阀15可被配置为模拟萃取室11中的浓缩胶囊的状况。有利地，泵12和分配阀15的组合作用可以得到产生反压的情况，例如以限定饮料中的湍流并获得持久的乳脂。

这些条件是基于水在萃取室11中停留的时间和在萃取室11中达到的压力来限定的，压力保持在限定值或通过单元控制和命令17所命令的泵12以限定的扩展进行连续调节。

在设定的时间之后，分配阀15的闸板被打开，以便以比例的方式限定分配部分。通过作用于泵12和由分配阀15限定的分配部分的孔上，分配阀15可以固定或由一系列脉冲限定，有利地可以产生湍流，该湍流允许将空气掺入咖啡中，从而获得乳脂状饮料。

通常，由于当液体咖啡萃取物被推过分配部分时发生的负荷损失而产生湍流。

根据借助分配阀15的闸板的位置和泵12的作用调节的孔，限定了分配的液体咖啡的流速。

因此，结合泵12的功能模式，通过限定分配的液体咖啡的流速和水在咖啡板中的停留时间来控制分配阀15。

申请人已经发现，有利的是，可能没有必要用特定传感器或以其他方式来直接监控分配的液体咖啡的流速，因为监控在泵12和加热装置14之间检测到的水流就足够。

根据未示出的可能的变型，机器10可以包括位于容器下方的称重单元，液体咖啡被分配在容器中，称重单元被配置为称重带有分配的液体咖啡的容器。

例如，称重单元可以包括称重传感器。称重单元可以连接至控制和命令的单元17，以允许称重单元向控制和命令的单元17提供关于分配的液体咖啡的重量的实时信息。

这可以具有加速功能参数20的任何调节以获得具有用户要求的特性的特定类型的液体咖啡的优点。实际上，由于本发明，可能不需要等待分配一部分液体咖啡来检测其流速。

根据本发明的可能的实施方式，称重单元允许在开始分配之前，在分配期间以规则的间隔例如每100ms，在分配结束时进行称重操作，直到卸下位于称重组上的杯子。

以此方式，有利地，分配的液体咖啡不会通过一定量的具有不同于用户要求的特性的液体咖啡以不受控制的方式改变。

泵12和分配阀15的组合作用允许通过作用在机器10的两个不同点上来调节流量和压力。

根据分配阀15的关闭时间、泵12限定的压力和流量以及分配阀15限定的负荷损失，可以每次限定允许在杯子中获得特定产品的特定条件。

本发明的可能的实施方式涉及如所描述的实施方式之一中的通过液体咖啡分配机器10分配基于咖啡的饮料的方法。

根据本发明，分配方法提供：

除了基本指令外，还向控制和命令的单元17提供功能参数20的至少一个关联映射19，关联映射19涉及至少一个泵12、加热装置14和分配阀15。

向控制和命令的单元17提供与要分配的液体咖啡类型有关的用户指令18；

通过传感器16沿循环22实时检测物理参数；

根据传感器16检测到的物理参数、用户指令18和提供的关联映射19，实时并且以协调的方式调节至少泵12、加热装置14和分配阀15的一个或多个功能参数20。

根据可能的实施例，分配方法可以提供以将分配阀15保持在关闭位置，并且同时驱动泵12以限定压力和保留在萃取室11中的水的时间。

根据可能的实施例，该方法提供驱动分配阀15的同时保持泵12运行以限定用于从分配阀15分配液体咖啡的部分。

根据可能的实施例，可以将诸如压缩空气、氮气或其他气体的流体注入萃取室11中。

甚至可以与水同时将流体引入萃取室11中，并且萃取室11中的压力由两种物质的组合作用限定。

根据可能的解决方案，分配方法提供实时地并且根据用户指令18、由传感器16检测到的物理参数和关联映射19识别功能参数20，功能参数20使供应所需类型的液体咖啡所需的能量最小化。

根据可能的解决方案，分配方法提供控制和命令的单元17利用已被识别并最小化能量的功能参数20来至少调节泵12、加热装置14和分配阀15的功能。

根据可能的解决方案，分配方法提供以识别关联映射19的一个或多个功能区，其中功能参数20具有非线性功能扩展。

如果要识别具有功能参数20的非线性扩展的一个或多个功能区，则分配方法可以提供以具有线性扩展的非线性区来近似功能参数20，以便优化和管理循环22的部件。

根据可能的解决方案，分配方法提供控制和指令单元17至少不驱动具有确定的非线性功能扩展的功能参数20的泵12、加热装置14和分配阀15。

根据可能的公式，本发明还涉及处理器程序21，用于管理和控制能够实施所述分配方法的咖啡分配机器10。

根据可能的解决方案，管理和控制程序21能够实时地并且根据用户指令18、传感器16检测到的物理参数和关联映射19识别至少泵12、加热装置14和分配阀15的功能参数20，功能参数20使分配要求的咖啡类型所需的能量最小化，所述管理和控制程序21能够调节控制和命令的单元17以至少驱动具有识别的功能参数20的泵12、加热装置14和分配阀15。

根据可能的实施例，管理和命令程序21被配置为识别关联映射19的一个或多个功能区，其中功能参数20具有非线性功能扩展。

管理和控制程序21可以被配置为使控制和命令的单元17至少不驱动具有与这些功能区有关的功能参数20的泵12、加热装置14和分配阀15。

管理和控制程序21可以被配置为调节控制和命令的单元17以至少驱动具有功能参数20的泵12、加热装置14和分配阀15，功能参数20具有非线性功能扩展并且被线性化。

显然，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对咖啡分配机器10、分配方法以及管理和控制程序21进行组件的修改和/或添加。

根据可能的实施例，分配机器10可以用作用于自动制备液体咖啡的模块，模块可以以可移除的方式功能性地连接至用于制备饮料的模块化设备26(图3)。

单独的自动制备模块是自主的，并且允许模块化设备26也独立地制备不同的饮料。

模块化设备26被配置为即使未安装一个或多个自动制备模块也起作用。

如果根据本发明的分配机器10用作自动制备模块，则控制和命令的单元17管理单独的分配机器10的功能。

根据可能的实施例，模块化设备26可以包括全局控制和管理单元27，全局控制和管理单元27被配置为以与单独的控制和命令的单元17相同的方式来管理连接到模块化设备26的单独的模块的功能。

根据可能的实施例，模块化设备26可以包括用于提供热水和/或蒸汽的单元28。

同样清楚的是，尽管已经参考一些具体示例描述了本发明，本领域技术人员当然应该能够实现具有权利要求书中所述的特征的咖啡分配机器10、分配方法以及管理和控制程序21的许多其他等效形式，因此所有这些都属于由此限定的保护领域。

Claims (15)

1.分配液体咖啡的机器，包括循环(22)，循环(22)至少具有泵(12)、加热装置(14)、萃取室(11)、分配阀(15)；泵(12)被配置为在压力下输送受控量的水，加热装置(14)被配置为加热由所述泵(12)提供的水，萃取室(11)位于所述加热装置(14)的下游并且被配置为容纳期望量的咖啡粉，以及分配阀(15)是比例类型的，并且可选择性地调节以控制从所述萃取室(11)流出的所述液体咖啡的分配流量，以及其中所述机器包括传感器(16)、用户界面(37)、存储装置(45)；传感器(16)被配置为检测所述循环(22)的至少一个功能参数(20)，用户能够从用户界面(37)选择多种液体咖啡配方之一，存储装置(45)存储液体咖啡的特性萃取曲线(43)的列表，每个特性萃取曲线(43)与所述配方之一相关联；其特征在于，所述传感器(16)被配置为在分配时间期间重复检测所述循环(22)的所述至少一个功能参数(20)，并且所述机器包括控制和命令的单元(17)，控制和命令的单元(17)被配置为实施：

具有耦合变量的非线性数学模型(38)，非线性数学模型(38)被配置为以数学方式描述所述循环(22)的功能，

处理和滤波的算法(39)，处理和滤波的算法(39)被配置为接收由所述传感器(16)检测到的所述至少一个功能参数(20)，也在分配时间期间并基于所述数学模型(38)重复确定适于描述所述循环(22)随时间的表现的多个***变量(40)，

非线性控制算法(42)，非线性控制算法(42)被配置为在分配时间期间重复比较和识别所述***变量(40)和所选的所述特性萃取曲线(43)之间的偏差，并在分配时间期间在出口重复提供至少所述泵(12)、所述加热装置(14)和所述分配阀(15)的指令信号(44)。

2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述数学模型(38)被配置为实施适于处理所检测到的所述功能参数(20)并确定所述***变量(40)的神经网络(41)。

3.如权利要求1或2所述的机器，其特征在于，所述数学模型(38)包括多个非线性第一法则方程式，非线性第一法则方程式控制循环(22)的物理现象并且用于确定所述***变量(40)。

4.如前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述数学模型(38)包括或实施多个关联映射(19)，关联映射(19)被配置为使所述***变量(40)彼此关联。

5.如前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述处理和滤波的算法(39)包括一个或多个滤波器，所述滤波器被配置为滤掉由传感器(16)检测到的功能参数(20)的干扰和不稳定。

6.如前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述处理和滤波的算法(39)包括“无迹卡尔曼滤波器”。

7.如前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述非线性控制算法(42)可以包括自适应类型的模型预测控制。

8.如前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述泵(12)是微齿轮类型的。

9.如前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述加热装置(14)是快速型的，并且被配置为具有小于3秒、优选少于2秒的为了达到期望温度而添加热水的时间。

10.如前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述分配阀(15)是具有脉冲宽度调制逻辑(PWM)的阀。

11.如前述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述分配阀(15)是电磁驱动阀。

12.通过循环(22)分配液体咖啡的方法，该方法提供通过泵(12)在压力下输送受控量的水；用加热装置(14)加热从所述泵(12)输送的水；在萃取室(11)中放置期望量的咖啡粉；使加热的水从所述泵(12)穿过所述萃取室；用比例类型的分配阀(15)调节从所述萃取室(11)流出的所述液体咖啡的分配流量，而且是可选择性地调节；用传感器(16)检测所述循环(22)的至少一个功能参数(20)；通过用户界面(37)选择用于液体咖啡的多种配方之一，以在存储装置(45)中存储与所述配方之一相关联的液体咖啡的特性萃取曲线的列表，其特征在于，所述传感器(16)在分配时间期间重复检测所述循环(22)的所述至少一个功能参数(20)，并且所述方法提供：

接收所述至少一个功能参数(20)，并通过处理和滤波的算法(39)在分配时间期间重复确定适于描述所述循环(22)随时间变化的多个***变量(40)，所述***变量(40)还至少基于具有耦合变量的非线性数学模型(38)被确定，所述非线性数学模型(38)被配置为以数学方式描述所述循环(22)的功能，

在分配时间期间，通过非线性控制算法(42)重复比较和识别所述***变量(40)和所选的特性萃取曲线(43)之间的偏差，

在分配时间期间，在出口重复提供至少所述泵(12)、所述加热装置(14)和所述分配阀(15)的命令信号(44)。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述数学模型(38)的入口处提供所述命令信号(44)。

14.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述功能参数包括由泵(12)供应的水的流速，并且所述流速由所述传感器(16)以介于20Hz和50Hz之间的采样频率来检测。

15.如权利要求11、12或13所述的方法，其特征在于，所述功能参数包括循环(22)中输送的水的温度，并且所述流速由所述传感器(16)以介于5Hz和10Hz之间的采样频率来检测。

Images