電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する方法および装置
電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する例示の方法および装置が開示される。開示する例示の方法は、制御信号およびフィードバック信号を受信することと、制御信号およびフィードバック信号から駆動値を算出することと、駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定することと、スルー限界に基づいて算出された駆動値を変更することとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にコントローラに関するものであり、より詳細には、電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プロセス制御デバイス（例えば、制御弁、ポンプ、ダンパーなど）を制御するために、電子制御デバイス（例えば、電空コントローラ、プログラマブルコントローラ、アナログ制御回路など）が用いられる。これらの電子制御デバイスにより、プロセス制御デバイスにおける特定の動作が可能になる。安全性、対費用効果および信頼性を目的として、プロセス制御デバイスを作動させるために多くの公知のダイアフラム式またはピストン式の空気圧式アクチュエータが用いられる。そしてこれは通常、電空コントローラを介してプロセス制御システム全体に連結されている。電空コントローラは、１つ以上の制御信号を受信し、そしてそれらの制御信号を空気圧式アクチュエータへと供給される圧力に変換するように通常は構成される。そしてこの圧力により、空気圧式アクチュエータに連結されたプロセス制御デバイスの所望の動作を可能にする。例えば、プロセス制御ルーチンがより多量のプロセス流体を通過させる、空気圧で作動する弁を必要とする場合には、その弁に関連する電空コントローラに加えられる制御信号の大きさは増大され得る（例えば、電空コントローラが４〜２０ミリアンペア（ｍＡ）の制御信号を受信するように構成されている場合には、１０ｍＡから１５ｍＡまで）。
【０００３】
電空コントローラは、通常、空気圧始動式制御デバイスの動作応答を検知または検出するフィードバック検出システムまたは検出部（位置センサなど）により生成されたフィードバック信号を用いる。例えば空気圧始動式弁の場合には、フィードバック信号は位置センサにより測定または決定された弁の位置に対応し得る。電空コントローラはフィードバック信号と所望の設定点または制御信号とを比較し、位置制御プロセスを利用してフィードバック信号および制御信号（例えば、それらの間の差異）に基づく駆動値を生成する。この駆動値は空気圧式アクチュエータへと供給される圧力に対応し、空気圧式アクチュエータに連結された制御デバイスの所望の動作（例えば、弁の所望の位置）を達成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する例示の方法および装置が開示される。例示の方法は、制御信号およびフィードバック信号を受信することと、制御信号およびフィードバック信号から駆動値を算出することと、駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定することとを含む。例示の方法はスルー限界に基づいて算出された駆動値を変更することをさらに含む。
【０００５】
開示する例示の装置は駆動値および以前の駆動値を受信する駆動電流スルーリミッタを含み、駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定し、スルー限界に基づいて算出された駆動値を変更する。例示の装置は制御信号およびフィードバック信号を受信し、制御信号およびフィードバック信号の駆動値から駆動値を算出し、その駆動値を駆動電流スルーリミッタに伝送し、そして変更した駆動値を電空コントローラのトランスデューサに送信するサーボ制御プロセッサをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示の弁コントローラおよび弁を含む例示の制御弁アセンブリを示す図である。
【図２】図１の制御ユニットおよび例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタを示すブロック図である。
【図３Ａ】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタを用いない図１の弁コントローラにおいて算出されたＩ／Ｐ駆動電流と実際のＩ／Ｐ駆動電流とを示す駆動電流グラフである。
【図３Ｂ】図１および図２の例示のＩ／Ｐダイブ電流スルーリミッタを含む図１の弁コントローラにおいて算出されたＩ／Ｐ駆動電流と実際のＩ／Ｐ駆動電流とを示す駆動電流グラフである。
【図４Ａ】Ｉ／Ｐ駆動電流の平均値に基づくスルー限界のスルー限界グラフである。
【図４Ｂ】Ｉ／Ｐ駆動電流の平均値に基づくスルー限界のスルー限界グラフである。
【図５】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ、例示のサーボ制御プロセッサ、例示の回路基板、および／またはデジタル弁コントローラの実施に用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【図６】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ、例示のサーボ制御プロセッサ、例示の回路基板、および／またはデジタル弁コントローラの実施に用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【図７】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ、例示のサーボ制御プロセッサ、例示の回路基板、および／またはデジタル弁コントローラの実施に用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【図８】本明細書に記載された例示の方法および装置の実施に用いられ得る例示のプロセッサ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】
【０００７】
いくつかあるコンポーネントの中で特に、ハードウェアにおいて実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む例示の方法および装置を下に記載するが、このようなシステムが説明のための単なる例示であり、限定することを意図するものではないことに留意されたい。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアコンポーネントのいくつかまたは全てが、ハードウェア単独、ソフトウェア単独、またはハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせにおいて実現され得ることが意図される。それ故、例示の方法および装置を下に記載するが、提示の例示はこのような方法および装置を実現するための唯一の手段ではない。
【０００８】
電空コントローラ内のコイル巻線（例えば、ソレノイド巻線）における高インダクタンスにより位置制御プロセスの動作は悪影響を受ける。具体的には、この高インダクタンスにより、巻線を駆動する電力供給装置の特性に起因して、電空コントローラのソレノイドまたは巻線における電流が増大し得る速度が制限される場合がある。ただし、ソレノイドまたは巻線を流れる電流が減少する場合には、この低下する速度は、その減少を制限する電流制御回路の他の特性よりもむしろ、ソレノイドまたは巻線におけるクランプ電圧の設定に用いられ得るツェナーダイオードにより制限され得る。この電圧は、通常、電力供給装置の電圧よりも大きいレベルでクランプされ、電流が増大される場合の速度よりも速い速度で電流を低減する。
【０００９】
巻線またはソレノイドにおいて電流が増大および減少し得る速度の差異に起因して、電空コントローラは、一部の条件において位置制御プロセスにより供給される管理されたソレノイド電流または駆動値に対してソレノイド電流の平均値を変更するか変動させる（例えば、オフセットにして）ことが可能な非対称制御応答を示す。すなわち、電空コントローラ内の巻線またはソレノイドにおける高インダクタンスにより、巻線またはソレノイドにおける電流が増大し得る速度によって規定された、電空コントローラ全体におけるスルー限界が生じる。巻線またはソレノイド電流の減少に関連するスルーレートに対する、巻線またはソレノイド電流の増大に関連するより低いスルー限界は、電空コントローラにおける非対称制御応答をもたらす。電空コントローラのこの非対称制御応答は、最終的に、一部の条件において電空コントローラに連結された空気圧式アクチュエータによる位置制御の精度を低下させる場合がある。
【００１０】
また、位置制御プロセスは、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズにより悪影響を受ける場合がある。例えば、１００パーセントを上回るが、０パーセントを下回らない駆動値を算出可能なノイズが存在するか、または駆動値が非対称量だけ両方の制限値を上回る場合には、実際の平均駆動出力値が算出された平均駆動値とは異なる。この差異により位置制御プロセスの有効出力においてずれが生じ、その結果、空気圧式アクチュエータおよび制御デバイスにおける位置制御に誤差が生じる。
【００１１】
本明細書に記載された例示の方法および装置は、電空コントローラのソレノイドまたは巻線における高インダクタンス、並びに／またはフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズに起因する、弁コントローラなどの電空コントローラの非対称制御応答を補正するために用いられ得る。より一般的には、本明細書に記載された例示の方法および装置は、例えば、電空コントローラの動作制限（誘導負荷駆動の困難性など）、弁の動作制限、高周波数システムにおけるノイズ、環境ノイズ、および／または制御待ち時間に起因する電空コントローラの非対称制御応答を補正するために用いられ得る。
【００１２】
電空コントローラは、通常、電流から空気圧への（Ｉ／Ｐ）変換器などの、電流を電空変換器に供給する制御ユニットを含む。制御ユニットは制御信号およびフィードバック信号に基づいて駆動信号を算出する。制御信号は制御デバイス（例えば、弁）における規定の設定点に対応し、フィードバック信号は制御デバイスの位置および／または圧力に対応する。制御信号とフィードバック信号との間の差異または誤差信号は、Ｉ／Ｐ変換器が制御デバイスに連結されたアクチュエータを規定の設定点に達するように動かし得る駆動値（電圧など）に対応する。より具体的には、制御ユニットはＩ／Ｐ変換器におけるソレノイドまたは巻線を流れる電流を生成および／または制御するための駆動値を用いて、電流の大きさに基づく空気圧を生成する。この空気圧はその後増幅され得、制御デバイス（例えば、弁）を作動させるのに用いられ得る。
【００１３】
Ｉ／Ｐ変換器は、ソレノイド（高インピーダンスの巻線または誘導子）を介して電流を空気圧に変換するトランスデューサとして機能する。ソレノイドはノズルに関連して動作するフラッパを磁気的に制御して、ノズル／フラッパを通る流量制限を変化させる。そしてこれにより、ソレノイドを流れる電流の平均値に基づいて変化する空気圧を提供する。ソレノイドの高誘導性インピーダンスおよびソレノイドに印加する電力供給装置の特性は、Ｉ／Ｐ変換器内においてソレノイドを流れる電流が増大し得る速度を制限する（すなわち、スルーレートを規定する）。ただし、この高インピーダンスは、上述したように、電力供給装置に対向する面のソレノイドにおける高クランプ電圧に起因する電流が減少する速度を同じようには制限しない。制御ユニットが電流増大を算出する場合には、Ｉ／Ｐ変換器の高インダクタンスの制限が速度を限定し（すなわち、スルー限界を規定する）、電空変換器の位置制御プロセスを考慮しない場合には、位置制御プロセスおよびソレノイドにおける実際の電流の要求に応じて、ソレノイドにおける算出された電流が相違するように、電流が増大または減少し得る速度間の差異により非対称制御が制限される。この相違または差異は、弁などの制御デバイスに連結された空気圧式アクチュエータなどの位置制御の精度を低下させる。
【００１４】
本明細書に記載された例示の方法および装置は、駆動値の変化が電空コントローラのソレノイドにおける電流の変化に対応する場合に、電空コントローラの制御ユニットにおける駆動値の変更を制限して、前述の電空コントローラの非対称制御応答を補正するために用いられ得る。より具体的には、本明細書に記載された例示の方法および装置は、制御信号およびフィードバック信号を受信することと、制御信号およびフィードバック信号から駆動値を算出することと、駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定することとにより実施され得る。例示の方法および装置は、次に、スルー限界に基づいて算出された駆動値を変更できる。
【００１５】
スルー限界は、電空コントローラ、電空コントローラのＩ／Ｐ変換器、および／または空気圧式アクチュエータに連結された制御デバイスの特性および／または制限に基づいた所定値でもよい。スルー限界は単一の値でもよく、または代替的に、算出された駆動値の関数でもよい。また、スルー限界は、電空コントローラ、並びに／またはフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズ（例えば、算出されたノイズ）の関数でもよい。
【００１６】
開示された方法および装置は、一般に、電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限することに関する。開示された方法および装置は空気圧で作動する弁を含む例に関連して記述されたが、開示された方法および装置は、他の方法で作動する弁および／または弁以外のプロセス制御デバイスを用いて実現されてもよい。
【００１７】
弁コントローラ１０２（例えば、電空コントローラ）および弁１０４（例えば、プロセス制御デバイス）を含む制御弁アセンブリ１００を図１に示す。弁１０４および弁コントローラ１０２は、例示の制御弁アセンブリ１００内で物理的および／または通信可能に共に接続され得る。代替的に、弁１０４および弁コントローラ１０２は、通信可能におよび／または空気圧で互いに接続された分離コンポーネントでもよい。他の例では、弁コントローラ１０２は１つ以上の他の弁に連結されてもよく、かつ／または弁１０４は１つ以上の他の弁コントローラ１０２に連結されてもよい。
【００１８】
例示の制御弁アセンブリ１００は、弁コントローラ１０２に連結されたコネクタ１０６を含む。弁コントローラ１０２はコネクタ１０６を介して電力および制御信号を受信する。電力および／または制御信号は通信路１０７を介してコネクタ１０６に受信されてもよい。電力は外部電源、制御システム、太陽熱、電池電源などから供給されてもよい。さらに、制御信号（入力信号など）は、例えば４〜２０ｍＡの信号、０〜１０ＶのＤＣ信号、および／またはデジタルコマンドなどを含んでもよい。弁コントローラ１０２は、それ自体が通信可能に接続可能な外側電源（例えば、制御室に配置されたホストシステム）からの１つ以上の制御信号を受信するように構成されてもよい。制御信号は例示の弁１０４の状態を明確にするか、その状態に対応する。例えば、制御信号により弁１０４に連結された空気圧式アクチュエータ１０５を、開放、閉塞、またはそれらの間の位置に調整できる。
【００１９】
電力および／または制御信号は通信路１０７内の単一ワイヤを共有してもよく、またはその代わりに、通信路１０７内の複数ワイヤを介してコネクタ１０６に受信されてもよい。例えば、制御信号が４〜２０ｍＡの信号である場合には、弁コントローラ１０２との通信に、例えば周知のハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ（ＨＡＲＴ）プロトコルなどのデジタルデータ通信プロトコルを用いてもよい。弁コントローラ１０２からの識別情報、動作状態情報、および診断情報を読み出すために、プロセス制御システム全体においてこのようなデジタル通信が用いられてもよい。例えば、ＨＡＲＴ通信プロトコルおよび２線式構成を用いることにより、デジタルデータ形式の制御信号は、ワイヤの単一のツイストペアにおいて弁コントローラ１０２の電力と組み合わせられる。４〜２０ｍＡのアナログ制御信号において重ねられた弁コントローラ１０２およびデジタルデータへの電力は、例えば制御室のホストシステムなどのホストシステムから送られてもよい。この電力を制御信号と分離するためにフィルタをかけてもよい。代替的または追加的に、１つ以上の制御機能を実行するために、弁コントローラ１０２を制御またはそれに命令するデジタル通信が用いられてもよい。
【００２０】
他の例では、制御信号は０〜１０ＶのＤＣ信号でもよい。また、通信路１０７は弁コントローラ１０２に電力（例えば、２４ＶＤＣまたは２４Ｖの交流電圧（ＶＡＣ））を供給するための別個の電源線または導線を含んでもよい。他の例では、電力および／または制御信号はデジタルデータ信号を伝送するワイヤまたは導線を共有してもよい。例えば、デジタルデータが２線式構成における電力と組み合わせられる場合に、デジタルフィールドバス通信プロトコルを用いた例示のコントローラ装置１００において２線式構成が実施されてもよい。
【００２１】
さらに、コネクタ１０６は１つ以上の無線通信リンクと交換されてもよいし、それらにより補完されてもよい。例えば、弁コントローラ１０２は、制御情報（１つ以上の設定点、動作状態情報など）をプロセス制御システム全体と通信可能な１つ以上の無線トランシーバユニットを含んでもよい。弁コントローラ１０２に１つ以上の無線トランシーバが用いられる場合には、例えば局部または遠隔電力供給装置までのワイヤを介して弁コントローラ１０２に電力が供給されてもよい。
【００２２】
例示の弁１０４は流入口と排出口との間に流体通路を提供する開口を画定する弁座を含む。弁１０４は例えば、回転弁、４分の１回転弁、電動開閉弁、ダンパー、または任意の他の制御デバイスもしくは装置でもよい。弁１０４に連結された空気圧式アクチュエータ１０５は弁軸を介して流量制御部に動作可能に連結され、第１の方向（例えば、弁座から離れる方向）に流量制御部を移動させる。これにより、流入口と排出口との間の流体を第２の方向（例えば、弁座に向かう方向）に流すことにより、流入口と排出口との間の流量を制限または抑制できる。
【００２３】
例示の弁１０４に連結されたアクチュエータ１０５は、複動式ピストンアクチュエータ、単動式スプリングリターンダイアフラムもしくはピストンアクチュエータ、または任意の他の適切なアクチュエータもしくはプロセス制御デバイスを含んでもよい。弁１０４を通る流量を制御するために、弁は例えば、電位差計、磁気センサアレイなどのフィードバック検出システム１１１（例えば、位置センサ、圧力センサ、および／または位置トランスミッタ）を含む。フィードバック検出システム１１１は、弁座に対するアクチュエータ１０５および流量制御部の位置（例えば、開位置、閉位置、中間位置など）を検出する。フィードバック検出システム１１１は、例えば機械的信号、電気的信号などのフィードバック信号を生成または弁移動フィードバック通信路１０３を介して弁コントローラ１０２に供給するように構成される。フィードバック信号は弁１０４に連結されたアクチュエータ１０５の位置を示し得、それ故弁１０４の位置を示す。アクチュエータ１０５に供給される圧力信号により弁１０４の位置を制御する。圧力信号は出力圧力１１６および１１８を含んでもよい。
【００２４】
図１の例示の弁コントローラ１０２は、制御ユニット１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、Ｉ／Ｐ変換器１１２、および空圧式リレイ１１４を含む。他の例では、弁コントローラ１０２は、弁アクチュエータ１０５への圧力を制御および／または供給するための任意の他のコンポーネントを含んでもよい。追加的または代替的に、制御ユニット１０８および／または弁コントローラ１０２は、図示しないが、例えばアナログデジタル変換器、フィルタ（例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、およびデジタルフィルタ）、増幅器などの他の信号処理コンポーネントを含んでもよい。例えば、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０により処理される前に、（例えば、ロー／ハイパスフィルタを用いて）制御信号にフィルタをかけてもよい。
【００２５】
例示の制御ユニット１０８、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のＩ／Ｐ変換器１１２、および／または例示の空圧式リレイ１１４は、示すようにまたは任意の他の適切な方法で通信可能に接続されてもよい。例示の弁コントローラ１０２は電空コントローラとして示した。しかしながら他の例では、弁コントローラ１０２は、圧力トランスミッタ、または弁１０４を制御する任意の他の適切なコントローラデバイスもしくは装置でもよい。
【００２６】
制御ユニット１０８は、弁１０４が生成したフィードバック信号を、弁移動フィードバック通信路１０３を介して受信し、プロセス制御システムにおいてコントローラが生成した制御信号を受信する。制御信号は、弁１０４の所望の動作（制御弁１０４の開放／閉塞割合に対応する位置など）に対応する設定点または基準信号として、制御ユニット１０８に用いられ得る。制御ユニット１０８は、位置制御アルゴリズムまたは処理における値として制御信号およびフィードバック信号を用いて、このフィードバック信号と制御信号または基準信号とを比較し、Ｉ／Ｐ変換器１１２に提供する駆動値（例えば、Ｉ／Ｐ駆動値）を決定する。制御ユニット１０８により実行された位置制御プロセスは、フィードバック信号と制御信号との差異に基づいて駆動値を決定（例えば算出）する。この算出された差異は、弁１０４に連結されたアクチュエータ１０５の位置を弁コントローラ１０２が変更可能な大きさに対応する。算出された駆動値は、Ｉ／Ｐ変換器１１２が空圧式リレイ１１４に提供する空気圧を生成可能になるような、制御ユニット１０８が生成する電流にも対応する。この電流は、例えば制御ユニット１０８内の１つ以上のトランスミッタにより生成されてもよい。算出された駆動値（例えば、電圧）は、それ自体を流れる電流を制御するトランジスタに印加され得る。Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３は、通信路１０９を介してこのトランジスタに連結され、これにより、同じ電流がソレノイド１１３とトランジスタとを流れる。この方法では、駆動値はソレノイド１１３を流れる電流を制御する。
【００２７】
制御ユニット１０８が生成する電流を増大する駆動値により、空圧式リレイ１１４が、空気圧式アクチュエータ１０５に加える空気圧を増加させ得る。これにより、アクチュエータ１０５は、弁１０４を閉位置に向かうように配置する。同様に、制御ユニット１０８が生成する電流を減少する駆動値により、空圧式リレイ１１４は空気圧式アクチュエータ１０５に加える空気圧を減少させ得る。これにより、アクチュエータ１０５は、弁１０４を開位置に向かうように配置する。駆動値を算出すると、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、以前の駆動値から算出された駆動値を減じて、算出された駆動信号がスルー限界を上回るか否かを決定する。
【００２８】
算出された駆動値と以前の駆動値との差異は駆動値の変化である。比較的短い期間において算出された駆動値の大きな変化により、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３における電流の増大に必要な、より長い時間に起因する（すなわち、前述のスルー限界に起因する）制御位置の誤差が生じる。制御ユニット１０８が実行する位置制御プロセスが、このスルー限界を上回る、ソレノイド１１３において増大した電流の駆動値および速度を算出できる程度に、ソレノイド１１３の高インダクタンス、およびソレノイドスルー限界電流に電圧を供給する電力供給装置の特性（例えば、出力インピーダンス、電圧など）がソレノイド１１３において増大する。ただし、電流の減少はソレノイド１１３の高インダクタンスおよび／または電力供給装置の特性によって同じようには制限されない。この結果、実際には、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、制御ユニット１０８が算出した電流を減少できる速度と同じ速さで実際の電流を減少できる。
【００２９】
Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３は、制御ユニット１０８が生成した駆動電流を用いて磁場を生成する。この磁場は、ノズルが提供する、流量制限を制御するフラッパを制御するために用いられる。ソレノイド１１３における駆動電流が増大すると、ソレノイド１１３が生成する磁場も増大し、これによりフラッパをノズルに向かって引き込む。ソレノイド１１３内でノズルに向かって引き込まれるフラッパにより、Ｉ／Ｐ変換器１１２が生成し、空圧式リレイ１１４に供給される空気圧が増大する。例えば、０．７５ｍＡの駆動電流が４２ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）の圧力に変換され、１．２５ｍＡの駆動電流が５７ＰＳＩ圧力に変換されるようにＩ／Ｐ変換器１１２が構成され得る。
【００３０】
また、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、電流を、ソレノイド１１３を通じる空気圧に変換する。このため電流応答は、ソレノイド１１３を流れる電流の平均値をより正確に反映する。例えば、ある期間における０．９ｍＡと１．１０ｍＡとの間の比較的急速な実際の電流変化は、ソレノイド１１３を流れる電流の平均値１．０ｍＡに対応し得る。それ故、トランジスタにおけるゲート電圧に駆動値が印加され、０．９ｍＡと１．１ｍＡとの間を変化する電流が生成された場合には、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３を流れる電流の平均値は１．０ｍＡとなる。
【００３１】
フィードバック信号および／または制御信号にノイズが生じた場合には、制御ユニット１０８は位置制御プロセスにおける駆動値算出において一部のノイズが増幅することがある。このノイズの増幅により、算出された一部の駆動値が駆動値限界を上回る。非対称の方法においてノイズ（例えば、平均のＤＣオフセットシフトを有するノイズ）が駆動値限界を上回る場合には、出力電流信号の平均駆動値と算出された平均駆動値とは異なる。実際の平均駆動値と算出された平均駆動値との間の差異はさらに、弁１０４の位置制御における誤差をもたらす。
【００３２】
例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出された駆動値の変化と弁コントローラ１０２のスルー限界とを比較することにより、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３内で増大した非対称のノイズおよび／または非対称な電流速度を補正できる。このスルー限界は、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０内で実現される所定の駆動値の変更限界でもよい。スルー限界は、Ｉ／Ｐ変換器１１２内で達成可能な実際の電流速度の最大の増大値に基づいて構築または設定され得る。代替的に、スルー限界はソレノイド１１３において算出された平均駆動電流の関数でもよい。例えば、スルー限界は、算出された平均駆動値を用いた、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいた値でもよい。さらに他の実装では、スルー限界は、以前の駆動値、駆動値と以前の駆動値との差異、制御信号、フィードバック信号、算出された電流の平均、または実際の電流の平均に基づいた値でもよい。
【００３３】
図１の例示の制御ユニット１０８は、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズを測定できる。制御ユニット１０８が所定の閾値を超えるノイズを検出した場合には、制御ユニット１０８は、ノイズスルー限界を実施するか、かつ／または検出されたノイズに基づいてスルー限界を調整できる。他の例では、弁コントローラ１０２が異なる動作状態にある場合には、スルー限界は平均のノイズ測定値に基づいたノイズの補正を含んでもよい。
【００３４】
算出された駆動値の変化がスルー限界よりも大きい場合には、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出された駆動値をスルー限界に基づく値に変更する。例えば、算出された電流が増大しており、駆動値の変化がスルー限界よりも大きい、ソレノイド１１３における電流変化に対応する場合には、変更された駆動値と以前の駆動値との差異により、ソレノイド１１３における電流増大の速度がスルー限界による速度以下になるように、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は駆動値を減少する。同様に、算出された電流が減少している場合には、駆動値の変化の絶対値はスルー限界よりも大きくてもよい。駆動値の変化の絶対値がスルー限界よりも大きい場合には、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、駆動値の変化がスルー限界以下である電流変化に対応するように駆動値を大きくできる。
【００３５】
スルー限界に基づいて駆動値を比較および／または変更すると、制御ユニット１０８は駆動値を駆動信号（例えば、トランジスタを流れる電流）に変換し、そして駆動信号を、通信路１０９を介してＩ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３に印加する。電流の大きさは駆動値に対応している。駆動信号が例えば制御ユニット１０８内のトランジスタにより変更される電流である場合には、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、弁１０４の所望の状態（例えば、位置）を得るために、電流から圧力へ変換するタイプのトランスデューサでもよい。代替的に、駆動信号が、弁１０４の制御のために変化する圧力出力を供給するように変化する電圧である場合には、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、電圧から圧力へ変換するタイプのトランスデューサでもよい。Ｉ／Ｐ変換器１１２は供給圧力源１２０（例えば、圧縮空気源）に流体的に接続されており、制御ユニット１０８からの駆動信号を、圧力供給源からの加圧流体（例えば、圧搾空気、油圧油など）を用いて圧力信号に変換する。Ｉ／Ｐ変換器１１２は圧力信号を空圧式リレイ１１４に送信するように構成される。
【００３６】
図２は図１の制御ユニット１０８および例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を示すブロック図２００である。通信路１０７を介してプロセス制御システムからの制御信号を受信するために、例示の制御ユニット１０８は入力信号受信機２０２を含む。入力信号受信機２０２は電気制御信号を受信し、その電気制御信号を処理用のデジタル情報に変換する。電気信号はプロセス制御システムから伝送されたアナログ情報、離散的情報、および／またはデジタル情報を含んでもよい。
【００３７】
さらに、入力信号受信機２０２はプロセス制御システムと制御ユニット１０８とを通信可能にするハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ（ＨＡＲＴ）プロトコルを用いて実現されてもよい。また、例示の入力信号受信機２０２は動作環境に伴う任意の電磁ノイズに対して制御信号にフィルタをかけてもよい。制御信号を受信および／または処理すると、入力信号受信機２０２は制御信号および／または制御信号内のデータをノイズ検出器２０６に送信する。
【００３８】
弁移動フィードバック通信路１０３を介して弁移動フィードバック信号を受信するために、例示の制御ユニット１０８はフィードバック受信機２０４を含む。フィードバック受信機２０４は図１の弁１０４からの位置信号を処理するための位置センサインターフェースを含んでもよい。また、例示のフィードバック受信機２０４は、弁１０４からの圧力信号のための圧力センサインターフェースを含んでもよい。フィードバック受信機２０４は弁１０４と制御ユニット１０８とを通信可能にするＨＡＲＴプロトコルを用いて実現されてもよい。また、例示のフィードバック受信機２０４は、動作環境に伴う任意の電磁ノイズに対してフィードバック信号（例えば、圧力および／または位置信号）にフィルタをかけてもよい。フィードバック信号を受信および／または処理すると、フィードバック受信機２０４はフィードバック信号および／またはフィードバック信号内のデータをノイズ検出器２０６に送信する。
【００３９】
図２の例示の制御ユニット１０８は、制御信号および／またはフィードバック信号におけるノイズを検出するために、ノイズ検出器２０６を含む。さらに、ノイズ検出器２０６は、外部環境源および／または制御ユニット１０８の内部コンポーネント（例えば、マイクロプロセッサ２１０）において生じた制御ユニット１０８内のノイズを検出できる。他の例では、スルー限界がノイズに基づかない場合には、例示の制御ユニット１０８がノイズ検出器２０６を含まなくてもよい。
【００４０】
例示のノイズ検出器２０６は、ノイズの振幅または平均値がノイズ閾値よりも大きいか否かを決定することにより、制御信号および／またはフィードバック信号にノイズが存在するか否かを決定する。ノイズ閾値はプロセス制御システムのコントローラにより規定されてもよく、かつ／または弁コントローラ１０２の相違する動作状態中のノイズレベルに基づいて算出されてもよい。制御信号および／またはフィードバック信号にノイズが存在するか否かを決定すると、ノイズ検出器２０６は制御信号および／またはフィードバック信号を位置制御プロセッサ２０８に伝送する。さらに、ノイズ検出器２０６が制御信号および／またはフィードバック信号にノイズが存在すると決定した場合には、ノイズ検出器２０６は位置制御プロセッサ２０８にメッセージを送信する。このメッセージは、制御信号および／またはフィードバック信号におけるノイズがノイズ閾値を超えたことの表示を含んでもよい。メッセージはさらに、ノイズ閾値を超えたノイズの大きさの近似値を含んでもよく、信号が、ノイズ、ノイズの周波数コンポーネント、および／または任意の他の関連するノイズ情報を含んでもよい。
【００４１】
例示の制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値を算出するための位置制御アルゴリズムまたは処理を実行するために、位置制御プロセッサ２０８（例えば、サーボ制御プロセッサ）を含む。位置制御プロセッサ２０８はノイズ検出器２０６を介してフィードバック信号および制御信号を受信する。位置制御プロセッサ２０８は、位置信号、圧力信号、および制御信号を含むフィードバック信号からＩ／Ｐ駆動値を算出するための位置制御サーボおよび圧力制御サーボを含んでもよい。
【００４２】
例示の位置制御プロセッサ２０８は、フィードバック信号および制御信号に基づいた比例・積分・微分フィードバック（ＰＩＤ）制御を用いて位置制御サーボまたは圧力制御サーボを実施し得る。例えば、ＰＩＤ制御は制御信号およびフィードバック信号を減算し、誤差信号（例えば、フィードバック信号と制御信号との差異）を生成する。この誤差信号は、設定または調整された増幅率を有する増幅器を含む比例コントローラにおいて処理され、必要に応じて誤差信号に比例する信号が生成される。サーボ制御モジュール各々の増幅率は、フィードバック信号の異なる性質およびフィードバック制御方式の他の態様に基づいて異なってもよい。
【００４３】
位置制御プロセッサ２０８は、長期間にわたって誤差を積分するアキュムレータのために誤差信号を前処理する、増幅率を有する増幅器をさらに含んでもよい。また、アキュムレータは、アナログ加算器、および、以前の積算値を保存して、アナログ加算器に戻す遅延要素を含んでもよい。比例および積分コントローラにより生成された信号は、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０に用いられる駆動値を生成するために、微分コントローラにより生成された信号と共にアナログ加算器に供給される。各微分コントローラは、フィードバック信号の回数および個別の増幅率を有する増幅器に関連する微分表示を生成する微分演算子を含む。さらに、位置制御プロセッサ２０８は算出されたＩ／Ｐ駆動値各々を、マイクロプロセッサ２１０を介してメモリ２１４に保存できる。また、Ｉ／Ｐ駆動値を算出すると、位置制御プロセッサ２０８はＩ／Ｐ駆動値をＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０に送信する。
【００４４】
例示の制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値の変更を制限するために、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含む。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は位置制御プロセッサ２０８が送るＩ／Ｐ駆動値を受信する。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、次に、Ｉ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異を算出する。この差異はＩ／Ｐ駆動値の変化である。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０はメモリ２１４にアクセスして以前のＩ／Ｐ駆動値を取得できる。以前のＩ／Ｐ駆動値はＩ／Ｐ変換器１１２に送信された最新のＩ／Ｐ駆動値である。
【００４５】
Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、次に、Ｉ／Ｐ駆動値の変化の絶対値がＩ／Ｐ変換器１１２に関連するスルー限界よりも大きいか否かを決定する。Ｉ／Ｐ駆動値の変化の絶対値がスルー限界よりも大きい場合には、スルー限界以下である、ソレノイド１１３における電流変化にＩ／Ｐ駆動値の変化が対応するように、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０はＩ／Ｐ駆動値を減少または増大する。Ｉ／Ｐ駆動値を変更すると、またはＩ／Ｐ駆動値を変更する必要がないことを決定すると、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、後にＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６に伝送されるＩ／Ｐ駆動値を位置制御プロセッサ２０８に送信する。
【００４６】
Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出された電流の平均値にスルー限界が基づく場合には、Ｉ／Ｐ駆動値の変化とスルー限界とを比較する前にスルー限界を算出する。例えば、スルー限界は、算出された平均Ｉ／Ｐ駆動値を用いた、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいてもよい。さらに他の実装では、スルー限界は、以前の駆動値、駆動値と以前の駆動値との差異、制御信号、フィードバック信号、算出された電流の平均、または実際の電流の平均に基づいてもよい。他の例では、スルー限界は、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３における最大の電流変化値の測定セットに基づいてもよい。スルー限界および／またはスルー限界と平均駆動電流との関数は、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０に保存されてもよく、代替的にメモリ２１４に保存されてもよい。
【００４７】
さらに、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０が、フィードバック信号および／または制御信号がノイズを含むことを示す、ノイズ検出器２０６が発生させたメッセージを受信する場合には、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０はノイズスルー限界を算出し得、かつ／またはノイズスルー限界を算出されたＩ／Ｐ駆動値に適用する。弁コントローラ１０４の異なる動作状態中のフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズを特徴付けることによって、ノイズスルー限界が定められてもよい。ノイズスルー限界は単一の値でもよく、または代替的に、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズ量に基づいてもよい。また、ノイズスルー限界が、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０またはメモリ２１４に保存されてもよい。
【００４８】
図２の例示の制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値（例えば、電圧）から駆動電流を生成するために、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６を含む。例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、位置制御プロセッサ２０８からスルー限界Ｉ／Ｐ駆動値を受信する。Ｉ／Ｐ駆動値を受信すると、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６はＩ／Ｐ駆動値に対応する大きさの電流を生成する。Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、トランジスタ、電流源、デジタルアナログ（ＤＡＣ）変換器、および／または制御された電流信号を生成可能な任意の他のコンポーネントを用いて電流を生成できる。駆動電流を生成すると、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、通信路１０９を介してＩ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３に駆動電流を流す。例えば、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、駆動値を用いて制御されるトランジスタを含んでもよい。駆動値がトランジスタに印加されると、印加された駆動電圧値に基づく駆動電流がトランジスタおよびソレノイド１１３を流れる。代替的に、Ｉ／Ｐ変換器１１２が電圧信号を要求する例では、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、Ｉ／Ｐ駆動値からの情報を含む電圧を生成するためのコンポーネントを含んでもよい。
【００４９】
例示の制御ユニット１０８は、診断、通信、および他の全般的な制御機能性を管理するために、マイクロプロセッサ２１０を含む。例示のマイクロプロセッサ２１０は、任意の種類のプロセッサ、マイクロコントローラ、制御論理、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、および／または制御ユニット１０８を管理可能な任意の他の種類のコンポーネントにより実現されてもよい。
【００５０】
例示のマイクロプロセッサ２１０は位置制御プロセッサ２０８からのスルー限界Ｉ／Ｐ駆動値を受信し、これらのＩ／Ｐ駆動値をメモリ２１４に保存する。また、マイクロプロセッサ２１０は、プロセス制御システムから通信路１０７を介して制御ユニット１０８に送信された任意の通信メッセージを処理する。これらの通信メッセージは、制御ユニット１０８の動作状態、制御ユニット１０８の診断情報、算出されたＩ／Ｐ駆動値、実際のＩ／Ｐ駆動値、平均駆動電流情報、ノイズ情報、および／または任意の他の機能情報を要求し得る。マイクロプロセッサ２１０は、通信メッセージを受信すると、適切な応答を生成し、この応答を出力信号トランスミッタ２１２に送信する。
【００５１】
例示のマイクロプロセッサ２１０は、制御ユニット１０８内の機能を観測し得、これらの機能における任意の最新状態をプロセス制御システムに提供する。例えば、マイクロプロセッサ２１０は位置制御プロセッサ２０８における位置制御プロセスを観測し得、このプロセスが正確に機能しているか検証する。別の例では、マイクロプロセッサ２１０は、フィードバック信号および／または制御信号における多量のノイズを観測し得る。さらに別の例では、マイクロプロセッサ２１０は制御信号を決定し得、かつ／またはフィードバック信号は制御ユニット１０８において受信されない。さらに、算出されたＩ／Ｐ駆動値へのスルー限界の適用における任意の偏差に関して、マイクロプロセッサ２１０はＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を観測し得る。なおさらに、マイクロプロセッサ２１０は、起こり得る短絡状態に起因してＩ／Ｐ変換器１１２により過電流が引き込まれるか否かを決定するために、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６を観測し得る。
【００５２】
例示の制御ユニット１０８は、マイクロプロセッサ２１０が生成したメッセージを送信するために、出力信号トランスミッタ２１２を含む。例示の出力信号トランスミッタ２１２は、マイクロプロセッサ２１０からのメッセージを、通信路１０７を介してプロセス制御システムに送信するためにアナログおよび／またはデジタルフォーマットに変換する。出力信号トランスミッタ２１２は、イーサネット、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４などと互換性のあるデータにフォーマットできる。代替的に、出力信号トランスミッタ２１２は、無線通信媒体（例えば、無線イーサネット、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）を用いて、プロセス制御システムと無線通信できる。
【００５３】
図２の制御ユニット１０８は、算出されたＩ／Ｐ駆動値、スルー限界Ｉ／Ｐ駆動値、スルー限界、ノイズスルー限界、およびスルー限界機能を保存するために、メモリ２１４を含む。例示のメモリはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および／または任意の他のタイプのメモリにより実現されてもよい。メモリ２１４は通信路２２０を介してプロセス制御システムと通信可能に接続する。プロセス制御システムのオペレータは、スルー限界および／またはスルー限界機能を、通信路２２０を介してメモリに保存できる。オペレータはさらに、メモリ２１４に保存されたスルー限界および／またはスルー限界機能を修正および／または変更できる。
【００５４】
制御ユニット１０８を実施する例示の方法を図２に示すが、図２に示す１つ以上のインターフェース、データ構造、要素、処理、および／またはデバイスは、任意の他の方法により一体化、分割、再配置、除外、除去および／または実施され得る。例えば、図２に示す例示の入力信号受信機２０２、例示のフィードバック受信機２０４、例示のノイズ検出器２０６、例示の位置制御プロセッサ２０８、例示のマイクロプロセッサ２１０、例示の出力信号トランスミッタ２１２、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、および／または例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、例えば、１つ以上のコンピュータデバイスおよび／または計算プラットフォーム（例えば、図８の例示の処理プラットフォーム８１０）により実行されるマシンアクセスまたは読み取り可能な命令を用いて、個別および／または任意の組み合わせにおいて実施されてもよい。
【００５５】
さらに、例示の入力信号受信機２０２、例示のフィードバック受信機２０４、例示のノイズ検出器２０６、例示の位置制御プロセッサ２０８、例示のマイクロプロセッサ２１０、例示の出力信号トランスミッタ２１２、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６、および／またはより概略的には制御ユニット１０８は、ハードウェア単独、ソフトウェア単独、ファームウェア単独、並びに／またはハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの任意の組み合わせにおいて実現され得る。したがって、例えば、例示の入力信号受信機２０２、例示のフィードバック受信機２０４、例示のノイズ検出器２０６、例示の位置制御プロセッサ２０８、例示のマイクロプロセッサ２１０、例示の出力信号トランスミッタ２１２、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６、および／またはより概略的には制御ユニット１０８のいくつかは、１つ以上の回路、１つ以上のプログラマブルプロセッサ、１つ以上の特定用途向け集積回路（１つ以上のＡＳｌＣ）、１つ以上のプログラマブル論理デバイス（１つ以上のＰＬＤ）、および／または１つ以上のフィールドプログラマブル論理デバイス（１つ以上のＦＰＬＤ）などの１つ以上により実施されてもよい。
【００５６】
図３Ａは、図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含まない、図１の弁コントローラ１０２における算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２および実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４を示す駆動電流グラフ３００である。駆動電流グラフ３００は、ｘ軸時間スケールとｙ軸電流スケールとを含む。時間軸は分、秒、ミリ秒、マイクロ秒、ナノ秒などの尺度でもよい。電流軸はアンペア、ミリアンペア、マイクロアンペア、ナノアンペアなどの尺度でもよい。さらに他の例では、制御ユニット１０８が駆動電圧を生成する場合には、ｙ軸は電圧を含んでもよい。図１の弁コントローラ１０２の例では、図３の駆動電流グラフ３００は、１００ミリ秒である時刻Ｔ１、１５００ミリ秒である時刻Ｔ５、０．８ミリアンペアである電流Ｉ１、および１．２０ミリアンペアである電流Ｉ４を含む。
【００５７】
例示の駆動電流グラフ３００は、一定期間における算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２と実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４とを示す。算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２は制御ユニット１０８において算出されたＩ／Ｐ駆動値に対応する。実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４はＩ／Ｐ変換器１１２に印加された電流である。明確を期するために、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２および実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４各々を互いに隣接させて区別する例としてこのグラフに示す。これらの例では、Ｉ／Ｐ駆動電流３０２および３０４が互いに重なることは言うまでもない。
【００５８】
駆動電流グラフ３００に電流Ｉ１において開始される算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２を示す。時刻Ｔ１において、制御ユニットは算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２を電流Ｉ４に到達するまで増大する。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間、制御ユニット１０８は算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２をＩ４に維持する。その後時刻Ｔ４において、制御ユニット１０８は、時刻Ｔ５におけるＩ１に到達するまで算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２を減少する。ただし、制御ユニット１０８がＩ／Ｐ駆動電流を算出している間、Ｉ／Ｐ変換器１１２には実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４に示す実際の電流が流れる。時刻Ｔ１において、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２と同じ速度ではＩ／Ｐ駆動電流３０４を増大できない。この例示では制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含まない。このため、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２はＩ／Ｐ変換器１１２内における電流増大限界の最大値（すなわち、スルー限界）に制限されない。この結果、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４はより遅い速度で増大し、時刻Ｔ２後の時刻Ｔ３になるまで電流Ｉ４に到達しない。時刻Ｔ１からＴ３までの、Ｉ／Ｐ駆動電流３０２とＩ／Ｐ駆動電流３０４との差異に起因して、図１の弁１０４に連結されたアクチュエータにおける制御位置の誤差が生じることがある。さらに、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３のインダクタンスが、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４が減少し得る速度を同様には制限しないため、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４は、時刻Ｔ４からＴ５の間、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２と一致する。
【００５９】
また、例示の駆動電流グラフ３００は、Ｉ／Ｐ駆動電流３０２および３０４の各々における平均駆動電流３０６および３０８を示す。算出された平均駆動電流３０６は算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２に対応し、実際の平均駆動電流３０８は実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４に対応する。平均駆動電流３０６および３０８は、駆動電流グラフ３００に示すよりも長い期間にわたり一定であるため直線で示される。実際の平均駆動電流３０８は電流Ｉ２を有し、算出された平均駆動電流３０６は電流Ｉ３を有する。実際の平均駆動電流３０８は算出された平均駆動電流３０６よりも小さい、とういうのは、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４は速度が制限され、電流Ｉ４に到達するのにより長い時間（すなわち、Ｔ３−Ｔ２）を必要とするからである。
【００６０】
図３Ｂは、図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含むデジタル弁コントローラ１０２における算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２および実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４を示す駆動電流グラフ３５０である。駆動電流グラフ３５０は図３Ａの駆動電流グラフ３００に似ているが、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２はスルー限界に基づいて制限される。図３Ｂの駆動電流グラフ３５０では、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、図３Ａの時刻Ｔ２からＴ３までにおける実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４に示すような、Ｉ／Ｐ変換器１１２内で達成可能な電流速度の最大の増大値に対応するスルー限界を含む。
【００６１】
Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０により適用されたスルー限界の結果として、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２は、Ｉ／Ｐ変換器１１２において達成可能な最大の電流増大値に基づいて速度制限される。したがって、実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４は、Ｔ１からＴ５までの全期間において算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２に一致する。スルー限界はＩ／Ｐ駆動電流における対称性を有する制御を提供するために、時刻Ｔ４からＴ５までの間のＩ／Ｐ駆動電流の減少にも適用される。実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４と算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２との一致、および対称性を有する制御により、図１の弁１０４に連結されたアクチュエータにおける正確な位置制御が行われる。
【００６２】
また、図３Ｂの駆動電流グラフ３５０は、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２に対応する算出された平均駆動電流３５６と、実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４に対応する実際の平均駆動電流３５８とを含む。実際のＩ／Ｐ駆動電流３５２と算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５４とは一致するか、実質的に等しいため、算出された平均駆動電流３５６と実際の平均駆動電流３５８とは一致するか、実質的に等しい。
【００６３】
図４Ａおよび図４Ｂは、平均Ｉ／Ｐ駆動電流に基づくスルー限界におけるスルー限界グラフ４００および４２５を示す。スルー限界グラフ４００および４２５のｘ軸は平均駆動電流を示す。この駆動電流はアンペア、ミリアンペア、マイクロアンペア、ナノアンペアなどの尺度でもよい。さらに、スルー限界グラフ４００および４２５のｙ軸はＩ／Ｐ駆動値の変化量を示す。Ｉ／Ｐ駆動値の変化は、アンペア／秒、ミリアンペア／秒、ミリアンペア／ミリ秒などの尺度でもよい。Ｉ／Ｐ駆動値の変化は最新のＩ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異（例えば、以前のＩ／Ｐ駆動値から最新のＩ／Ｐ駆動値への変化の割合）に等しい。さらに、スルー限界グラフ４００および４２５は、双方向性のＩ／Ｐ駆動値の変化におけるスルー限界４０２および４２６を示す。
【００６４】
図４Ａのスルー限界グラフ４００は、任意の平均駆動電流Ｃ１からＣ２までのＩ／Ｐ駆動値の変化Ｄ１におけるスルー限界４０２を示す。スルー限界４０２は、Ｉ／Ｐ変換器１１２における算出されたＩ／Ｐ駆動電流の最大の変化でもよい。さらに、このスルー限界４０２は図５に示す例示の方法５００により決定され得る。図４Ａの例示では、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４０４はスルー限界４０２よりも大きい。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４０４をスルー限界におけるＩ／Ｐ駆動値の変更４０６に減少することにより、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４０４を変更する。他の例では、スルー限界４０２を小さくしてＩ／Ｐ駆動値４０４を減少させ得る。
【００６５】
図４Ｂのスルー限界グラフ４２５は、平均駆動電流に基づくスルー限界４２６を示す。この例では、平均駆動電流がＣ１からＣ２に増大するにつれて、スルー限界はＤ２からＤ１に直線的に減少する。この減少直線はＩ／Ｐ変換器１１２内の最大の電流変化の結果でもある。例えば、Ｉ／Ｐ変換器１１２における電流の平均値がＩ／Ｐ変換器１１２に提供された電力に近づくと、最大電流は減少する。他の例では、スルー限界４２６は、平均駆動電流を用いた、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、および／または段階関係を有してもよい。さらに、スルー限界は算出された駆動値、以前の駆動値、駆動値と以前の駆動値との差異、制御信号、フィードバック信号、算出された平均駆動値、および／または実際の平均駆動値に基づいてもよい。さらに他の例では、スルー限界４２６はフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズに基づいてもよい。
【００６６】
例示のスルー限界グラフ４２５では、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８はスルー限界４２６よりも大きい。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８をスルー限界４２６における調整されたＩ／Ｐ駆動値の変更４３０まで減少する。この例では、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８は電流の平均値Ｃ３にある。この電流の平均値Ｃ３は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８またはＩ／Ｐ駆動値の変更４３０を含む電流の平均値でもよい。代替的に、平均駆動電流Ｃ３は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８に対応する算出されたＩ／Ｐ駆動値の取り入れ前では、実際の平均駆動電流に対応してもよい。
【００６７】
図５、図６および図７は、図１および／または図２に示す例示のデジタル弁コントローラ１０４、例示の回路基板１０８、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のノイズ検出器２０６、例示のサーボ制御プロセッサ２０８、および／または例示のマイクロプロセッサ２１０を実施するために実行され得る例示の方法のフローチャートである。図５、図６および図７に示す例示の方法は、プロセッサ、コントローラ、および／または任意の他の適切な処理デバイスにより実行されてもよい。例えば、図５、図６および図７に示す例示の方法は、フラッシュメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ、フロッピーディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電子的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電子的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、光学式記憶ディスク、光学式記憶デバイス、磁気記憶ディスク、磁気記憶デバイス、および／またはプロセッサ、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、またはプロセッサを有する他のマシン（例えば、図８に関連して下に記載する例示のプロセッサプラットフォーム８１０）によりアクセス可能な、メソッドまたはデータ構造の形態であるプログラムコードおよび／または命令を伝送または保存するのに用いられ得る任意の他の媒体などの任意のタンジブルコンピュータ可読媒体に保存されたコード化された命令により実現されてもよい。前述するものの組み合わせもコンピュータ可読媒体の範囲に含まれる。この方法は例えば、プロセッサ、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用プロセシングマシンに１つ以上の特定の方法を実施させる命令および／またはデータを含む。代替的に、図５、図６および図７に示す例示の方法のいくつかまたは全ては、１つ以上のＡＳＩＣ、１つ以上のＰＬＤ、１つ以上のＦＰＬＤ、個別論理、ハードウェア、ファームウェアなどの１つ以上の任意の組み合わせを用いて実施されてもよい。また、図５、図６および図７に示す例示の方法のいくつかまたは全てはその代わりに、手動操作を用いてか、例えば、ファームウェア、ソフトウェア、個別論理、および／またはハードウェアの任意の組み合わせである任意の前述の技術の任意の組み合わせとして実施されてもよい。さらに、図５、図６および図７の例示の動作を実施する多くの他の方法が用いられ得る。例えば、ブロックを実行する順序は変更されてもよく、かつ／または記載した１つ以上のブロックを変更、除去、再分割、または一体化してもよい。さらに、図５、図６および図７に示す例示の方法のいくつかまたは全ては連続的に実行してもよく、かつ／または例えば、別個の処理スレッド、プロセッサ、デバイス、個別論理、回路などを用いて並行して実行してもよい。
【００６８】
図５に示す例示の方法５００は、図１のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０におけるスルー限界を決定する。図５に示す例示の方法５００は、動作状態にある弁コントローラ１０２の単一セットに関するスルー限界を算出する。他の例示の方法５００が他の動作状態にある弁コントローラ１０２に関するスルー限界を決定するために実施されてもよい。さらに、例示の方法５００において算出された１つ以上のスルー限界は、スルー限界値と弁コントローラ１０２の動作状態との関係を生成するために組み合わされてもよい。さらに、例示の方法５００は、スルー限界とＩ／Ｐ変換器１１２に印加される実際の電流との関数関係を決定するために用いられてもよい。
【００６９】
例示の方法５００は、制御弁アセンブリ１００を作動させ、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３のインダクタンスを測定する（ブロック５０２）ことから開始される。次に、測定されたインダクタンスとＩ／Ｐ変換器１１２に供給される電力特性とからスルー限界を算出する（ブロック５０４）。他の例では、Ｉ／Ｐ変換器１１２における実際の電流速度の最大変化からスルー限界を算出してもよい。さらに他の例では、異なる平均駆動電流におけるＩ／Ｐ変換器１１２における電流速度の最大変化の関数としてスルー限界を算出してもよい。
【００７０】
スルー限界を算出（ブロック５０４）すると、移動フィードバック信号におけるノイズを測定する（ブロック５０６）。次に、制御信号におけるノイズを測定し（ブロック５０８）、弁コントローラ１０２の動作点を記録する（ブロック５１０）。さらに、弁コントローラ１０２内、制御ユニット１０８内、および／またはコネクタ１０６上のノイズを測定してもよい。一部の例示の実施では、スルー限界の算出（ブロック５０４）とフィードバックおよび制御信号におけるノイズの測定（ブロック５０６およびブロック５０８）が弁コントローラ１０２の異なる動作点において繰り返されてもよく（ブロック５１０）、または代替的に、例えばフィードバックおよび制御信号各々を測定する時などの定期的な間隔においてこれが実施されてもよい。
【００７１】
図５に示す例示の方法５００は、新規のスルー限界を算出するか、弁コントローラ１０２の動作点において測定されたノイズに基づいて以前のスルー限界を調整する（ブロック５１２）ことにより継続される。弁コントローラ１０２が制御信号および／またはフィードバック信号におけるノイズを検出し、決定したノイズに基づいてスルー限界を調整する時に、新規のスルー限界を算出してもよい。他の例では、弁コントローラ１０２は、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズの検出においてスルー限界制御を作動してもよい。例示の方法５００は、１つ以上の算出されたスルー限界を制御ユニット１０８のメモリ２１４に保存する（ブロック５１４）と終了する。
【００７２】
図６の例示の方法６００は、図１の制御ユニット１０８における位置制御アルゴリズムまたは処理により算出された駆動値の変更を制限する。例示の方法６００は駆動値の単一の算出値およびスルー限界の比較を示す。ただし、例示の方法６００は受信した制御信号および／または受信した弁移動フィードバック信号各々の場合に開始され得る。例示の方法６００は、図１の制御弁アセンブリ１００が動作状態にあり、弁コントローラ１０２が制御信号およびフィードバック信号を受信する（ブロック６０２およびブロック６０４）ことにより開始される。次に、フィードバック信号と制御信号との差異からＩ／Ｐ駆動値を算出する（ブロック６０６）。このＩ／Ｐ駆動値は、弁コントローラ１０２が弁１０４に連結されたアクチュエータを開放または閉塞する量に対応する。
【００７３】
Ｉ／Ｐ駆動値を算出すると、Ｉ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異からＩ／Ｐ駆動値の変化を算出する（ブロック６０８）。以前のＩ／Ｐ駆動値は、最新の制御信号およびフィードバック信号を弁コントローラ１０２が受信する前にＩ／Ｐ変換器１１２に送信されたＩ／Ｐ駆動値である。また、以前のＩ／Ｐ駆動値は、スルー限界に基づいて変更されてもよい。次に、Ｉ／Ｐ駆動値の変化とスルー限界とを比較する（ブロック６１０）。スルー限界は、Ｉ／Ｐ駆動値の変化（例えば、関数）、Ｉ／Ｐ駆動値と共に算出された電流の平均、Ｉ／Ｐ駆動値、および／またはＩ／Ｐ駆動値に加えられる前の算出された電流の平均に基づいてもよい。代替的に、スルー限界はＩ／Ｐ変換器１１２における最大のＩ／Ｐ駆動値の変化に対応する値でもよい。
【００７４】
Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも小さい場合には（ブロック６１０）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック６１４）。また、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり（例えば、Ｉ／Ｐ駆動値が減少する）、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも小さい場合には（ブロック６１０）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック６１４）。しかしながら、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも大きい場合（ブロック６１０）、またはＩ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも大きい場合（ブロック６１０）は、Ｉ／Ｐ駆動値をスルー限界に基づいて変更する（ブロック６１２）。Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスである場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値にスルー限界をプラスした値以下に減少させる。同様に、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスである場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値からスルー限界をマイナスした値以上に増大させる。例示の方法は、変更したＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信すること（ブロック６１４）により終了する。
【００７５】
図７の例示の方法７００はフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズに起因する駆動値の変更を制限する。例示の方法７００は駆動値の単一の算出値およびスルー限界の比較を示す。ただし、例示の方法７００は受信した制御信号および／または受信した弁移動フィードバック信号の各々の場合に実行され得る。他の実装では、例示の方法７００は弁コントローラ１０２内、および／または外部環境ノイズに起因してコネクタ１０６内において検出されたノイズに基づいてスルー限界を設定できる。例示の方法７００は、図１の制御弁アセンブリ１００が動作状態にあり、弁コントローラ１０２が制御信号およびフィードバック信号を受信する（ブロック７０２およびブロック７０４）ことにより開始される。次に、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズを検査する（ブロック７０６）。信号におけるノイズ検査は、ノイズの振幅または平均値がノイズ閾値よりも大きいか否かの決定を含み得る。一部の例では、制御信号および／またはフィードバック信号が弁コントローラ１０２および／または制御ユニット１０８内でフィルタをかけられた後に、ノイズ検査が実行されてもよい。他の例では、任意のフィルタリングの前にノイズが検査されてもよい。
【００７６】
次に、測定されたノイズに基づいてスルー限界を設定する（ブロック７０８）。スルー限界とノイズとの関係は図５に示す例示の方法５００により決定され得る。ノイズがノイズ閾値以下である場合には、スルー限界は、Ｉ／Ｐ駆動値の変化および／またはＩ／Ｐ駆動値に基づいて算出された電流の平均のみに基づいてもよい。代替的に、スルー限界はＩ／Ｐ変換器１１２における最大の電流変化に対応してもよい。ノイズがノイズ閾値よりも大きい場合には、ノイズスルー限界は、ノイズおよびＩ／Ｐ駆動値の変化、並びに／または算出された電流の平均に基づいてもよい。次に、フィードバック信号と制御信号との差異に基づいてＩ／Ｐ駆動値を算出する（ブロック７１０）。Ｉ／Ｐ駆動値を算出すると、Ｉ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異に基づいてＩ／Ｐ駆動値の変化を算出する（ブロック７１２）。
【００７７】
図７の例示の方法７００は、Ｉ／Ｐ駆動値の変化とノイズスルー限界とを比較する（ブロック７１４）ことに続く。Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも小さい場合には（ブロック７１４）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック７１８）。また、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり（例えば、Ｉ／Ｐ駆動値が減少する）、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも小さい場合には（ブロック７１４）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック７１８）。
【００７８】
しかしながら、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも大きいか、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも大きい場合には（ブロック７１４）、ノイズスルー限界に基づいてＩ／Ｐ駆動値を変更する（ブロック７１６）。Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスの場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値にノイズスルー限界をプラスした値以下に減少させる。同様に、Ｉ／Ｐ駆動値の変更がマイナスの場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値からノイズスルー限界をマイナスした値以上に増大させる。例示の方法は、変更されたＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック７１８）ことにより終了する。
【００７９】
本明細書に記載された例示の方法および装置の実施に用いられ得る例示のプロセッサシステム８１０のブロック図を図８に示す。例えば、例示のプロセッサシステム８１０に類似またはそれと同一のプロセッサシステムは、図１および／または図２に示すデジタル弁コントローラ１０４、回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０の実施に用いられ得る。複数の周辺機器、インターフェース、チップ、メモリなどを含む例示のプロセッサシステム８１０を下に記載するが、これらの要素の１つ以上は、デジタル弁コントローラ１０４、回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０の１つ以上の実施に用いられる他の例示のプロセッサシステムでは省略されてもよい。
【００８０】
図８に示すプロセッサシステム８１０は、相互接続バス８１４に連結されたプロセッサ８１２を含む。プロセッサ８１２はレジスタセットまたはレジスタ空間８１６を含む。図８では全体がチップに内蔵されたものとしてこれは示されるが、代替的には、専用の電気的接続および／または相互接続バス８１４を介してプロセッサ８１２に直接連結され、その全体または一部がチップ外部に配置されていてもよい。プロセッサ８１２は任意の適切なプロセッサ、プロセシングユニット、またはマイクロプロセッサでもよい。図８には示していないが、システム８１０はマルチプロセッサシステムでもよく、それ故、相互接続バス８１４と通信可能に接続するプロセッサ８１２と同一または類似する１つ以上の付加的なプロセッサを含んでもよい。
【００８１】
図８のプロセッサ８１２は、メモリコントローラ８２０およびペリフェラル入力／出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ８２２を含むチップセット８１８に連結される。周知のように、チップセットは、通常、チップセット８１８に連結された１つ以上のプロセッサによりアクセス可能、または用いられる複数の汎用および／または専用レジスタ、タイマなどに加えて、Ｉ／Ｏおよびメモリ管理機能を備える。メモリコントローラ８２０は、プロセッサ８１２（または、マルチプロセッサの場合には複数のプロセッサ）がシステムメモリ８２４および大容量記憶メモリ８２５にアクセス可能になる機能を実行する。
【００８２】
システムメモリ８２４は、例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの任意の所望の種類の揮発性および／または不揮発性メモリを含んでもよい。大容量記憶メモリ８２５は、任意の所望の種類の大容量記憶デバイスを含んでもよい。例えば、デジタル弁コントローラ１０４（図１）の実施に例示のプロセッサシステム８１０を用いる場合には、大容量記憶メモリ８２５はハードディスクドライブ、光学式ドライブ、テープストレージデバイスなどを含んでもよい。代替的に、回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０の実施に例示のプロセッサシステム８１０を用いる場合には、大容量記憶メモリ８２５は、固体メモリ（例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭメモリなど）、磁気メモリ（例えば、ハードドライブ）、または回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０における大容量記憶に適切な任意の他のメモリを含んでもよい。
【００８３】
ペリフェラルＩ／Ｏコントローラ８２２は、プロセッサ８１２が、ペリフェラルＩ／Ｏバス８３２を介して、ペリフェラル入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス８２６および８２８、並びにネットワークインターフェース８３０と通信可能になる機能を実行する。Ｉ／Ｏデバイス８２６および８２８は、例えば、キーボード、表示装置（例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）表示装置など）、ナビゲーションデバイス（例えば、マウス、トラックボール、容量性タッチパッド、ジョイスティックなど）などの任意の所望の種類のＩ／Ｏデバイスでもよい。ネットワークインターフェース８３０は、例えば、プロセッサシステム８１０と別のプロセッサシステムとを通信可能にするイーサネットデバイス、非同期転送モード（ＡＴＭ）デバイス、８０２．１１デバイス、ＤＳＬモデム、ケーブルモデム、セルラーモデムなどでもよい。
【００８４】
図８ではチップセット８１８内の別個の機能ブロックとしてメモリコントローラ８２０およびＩ／Ｏコントローラ８２２を示したが、これらのブロックで実行される機能は単一半導体回路内で一体化されてもよく、２つ以上の個々の集積回路を用いて実行されてもよい。
【００８５】
前述の例示の方法および／またはシステムの少なくともいくつかは、コンピュータプロセッサにおいて実行される１つ以上のソフトウェアおよび／またはファームウェアプログラムにより実施される。しかしながら、これらに限定されないが、特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックアレイ、および他のハードウェアデバイスを含む専用ハードウェアの実装が、本明細書に記載された例示の方法および／または装置のいくつかまたは全てを実施するために、全体または一部において同じように構成されてもよい。さらに、これらに限定されないが、分散処理もしくはコンポーネント／オブジェクト分散処理、並列処理、またはバーチャルマシン処理を含む別のソフトウェアの実装も、本明細書に記載された例示の方法および／またはシステムを実施するために構成されてもよい。
【００８６】
本明細書に記載された例示のソフトウェアおよび／またはファームウェアの実施が、磁気媒体（例えば、磁気ディスクまたはテープ）、磁気光学もしくは光ディスクなどの光媒体、または読み出し専用（不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、もしくは他の書換可能（揮発性）メモリの１つ以上を内蔵するメモリカードもしくは他のパッケージなどの固体媒体などの有形のストレージ媒体に保存されることに留意されたい。したがって、本明細書に記載された例示のソフトウェアおよび／またはファームウェアは、前述したものなどのタンジブルストレージ媒体または後続のストレージ媒体に保存されてもよい。前述の明細書が特定の規格およびプロトコルに関する例示のコンポーネントおよび機能を記載する範囲において、本特許がこのような規格およびプロトコルに制限されないことが理解される。例えば、インターネットおよび他のパケット交換ネットワーク伝送（例えば、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）／インターネットプロトコル（ＩＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）／ＩＰ、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ））における規格の各々は、当業界における現況の例を表す。このような規格は同一の一般的機能性を有する、より早いまたは効率的な均等物に定期的に置き換えられる。したがって、同一の機能性を有する取り換えられた規格およびプロトコルは、本特許により考慮される均等物であり、添付の請求項の範囲内に含まれるように意図される。
【００８７】
さらに、本特許はハードウェアにおいて実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む例示の方法および装置を開示するが、このようなシステムが説明のための単なる例示であり、限定することを意図するものではないことに留意されたい。例えば、これらのハードウェア、およびソフトウェアコンポーネントのいくつかまたは全てが、ハードウェア単独、ソフトウェア単独、ファームウェア単独、またはハードウェア、ソフトウェア、および／またはソフトウェアのいくつかの組み合わせにおいて実現され得ることが意図される。それ故、前述の明細書は例示の方法、システム、およびマシンアクセス可能な媒体を記載したが、例示はこのようなシステム、方法およびマシンアクセス可能な媒体を実現するための唯一の方法ではない。それ故、特定の例示の方法、システム、およびマシンアクセス可能な媒体が本明細書に記載されたが、本特許の範囲はそれに限定されない。それどころか、本特許は、逐語的または均等物の原理に基づいた添付の請求項の範囲内に適正に収まる全ての方法、システム、およびマシンアクセス可能な媒体を含む。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にコントローラに関するものであり、より詳細には、電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プロセス制御デバイス（例えば、制御弁、ポンプ、ダンパーなど）を制御するために、電子制御デバイス（例えば、電空コントローラ、プログラマブルコントローラ、アナログ制御回路など）が用いられる。これらの電子制御デバイスにより、プロセス制御デバイスにおける特定の動作が可能になる。安全性、対費用効果および信頼性を目的として、プロセス制御デバイスを作動させるために多くの公知のダイアフラム式またはピストン式の空気圧式アクチュエータが用いられる。そしてこれは通常、電空コントローラを介してプロセス制御システム全体に連結されている。電空コントローラは、１つ以上の制御信号を受信し、そしてそれらの制御信号を空気圧式アクチュエータへと供給される圧力に変換するように通常は構成される。そしてこの圧力により、空気圧式アクチュエータに連結されたプロセス制御デバイスの所望の動作を可能にする。例えば、プロセス制御ルーチンがより多量のプロセス流体を通過させる、空気圧で作動する弁を必要とする場合には、その弁に関連する電空コントローラに加えられる制御信号の大きさは増大され得る（例えば、電空コントローラが４〜２０ミリアンペア（ｍＡ）の制御信号を受信するように構成されている場合には、１０ｍＡから１５ｍＡまで）。
【０００３】
電空コントローラは、通常、空気圧始動式制御デバイスの動作応答を検知または検出するフィードバック検出システムまたは検出部（位置センサなど）により生成されたフィードバック信号を用いる。例えば空気圧始動式弁の場合には、フィードバック信号は位置センサにより測定または決定された弁の位置に対応し得る。電空コントローラはフィードバック信号と所望の設定点または制御信号とを比較し、位置制御プロセスを利用してフィードバック信号および制御信号（例えば、それらの間の差異）に基づく駆動値を生成する。この駆動値は空気圧式アクチュエータへと供給される圧力に対応し、空気圧式アクチュエータに連結された制御デバイスの所望の動作（例えば、弁の所望の位置）を達成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する例示の方法および装置が開示される。例示の方法は、制御信号およびフィードバック信号を受信することと、制御信号およびフィードバック信号から駆動値を算出することと、駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定することとを含む。例示の方法はスルー限界に基づいて算出された駆動値を変更することをさらに含む。
【０００５】
開示する例示の装置は駆動値および以前の駆動値を受信する駆動電流スルーリミッタを含み、駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定し、スルー限界に基づいて算出された駆動値を変更する。例示の装置は制御信号およびフィードバック信号を受信し、制御信号およびフィードバック信号の駆動値から駆動値を算出し、その駆動値を駆動電流スルーリミッタに伝送し、そして変更した駆動値を電空コントローラのトランスデューサに送信するサーボ制御プロセッサをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示の弁コントローラおよび弁を含む例示の制御弁アセンブリを示す図である。
【図２】図１の制御ユニットおよび例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタを示すブロック図である。
【図３Ａ】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタを用いない図１の弁コントローラにおいて算出されたＩ／Ｐ駆動電流と実際のＩ／Ｐ駆動電流とを示す駆動電流グラフである。
【図３Ｂ】図１および図２の例示のＩ／Ｐダイブ電流スルーリミッタを含む図１の弁コントローラにおいて算出されたＩ／Ｐ駆動電流と実際のＩ／Ｐ駆動電流とを示す駆動電流グラフである。
【図４Ａ】Ｉ／Ｐ駆動電流の平均値に基づくスルー限界のスルー限界グラフである。
【図４Ｂ】Ｉ／Ｐ駆動電流の平均値に基づくスルー限界のスルー限界グラフである。
【図５】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ、例示のサーボ制御プロセッサ、例示の回路基板、および／またはデジタル弁コントローラの実施に用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【図６】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ、例示のサーボ制御プロセッサ、例示の回路基板、および／またはデジタル弁コントローラの実施に用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【図７】図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ、例示のサーボ制御プロセッサ、例示の回路基板、および／またはデジタル弁コントローラの実施に用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【図８】本明細書に記載された例示の方法および装置の実施に用いられ得る例示のプロセッサ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】
【０００７】
いくつかあるコンポーネントの中で特に、ハードウェアにおいて実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む例示の方法および装置を下に記載するが、このようなシステムが説明のための単なる例示であり、限定することを意図するものではないことに留意されたい。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアコンポーネントのいくつかまたは全てが、ハードウェア単独、ソフトウェア単独、またはハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせにおいて実現され得ることが意図される。それ故、例示の方法および装置を下に記載するが、提示の例示はこのような方法および装置を実現するための唯一の手段ではない。
【０００８】
電空コントローラ内のコイル巻線（例えば、ソレノイド巻線）における高インダクタンスにより位置制御プロセスの動作は悪影響を受ける。具体的には、この高インダクタンスにより、巻線を駆動する電力供給装置の特性に起因して、電空コントローラのソレノイドまたは巻線における電流が増大し得る速度が制限される場合がある。ただし、ソレノイドまたは巻線を流れる電流が減少する場合には、この低下する速度は、その減少を制限する電流制御回路の他の特性よりもむしろ、ソレノイドまたは巻線におけるクランプ電圧の設定に用いられ得るツェナーダイオードにより制限され得る。この電圧は、通常、電力供給装置の電圧よりも大きいレベルでクランプされ、電流が増大される場合の速度よりも速い速度で電流を低減する。
【０００９】
巻線またはソレノイドにおいて電流が増大および減少し得る速度の差異に起因して、電空コントローラは、一部の条件において位置制御プロセスにより供給される管理されたソレノイド電流または駆動値に対してソレノイド電流の平均値を変更するか変動させる（例えば、オフセットにして）ことが可能な非対称制御応答を示す。すなわち、電空コントローラ内の巻線またはソレノイドにおける高インダクタンスにより、巻線またはソレノイドにおける電流が増大し得る速度によって規定された、電空コントローラ全体におけるスルー限界が生じる。巻線またはソレノイド電流の減少に関連するスルーレートに対する、巻線またはソレノイド電流の増大に関連するより低いスルー限界は、電空コントローラにおける非対称制御応答をもたらす。電空コントローラのこの非対称制御応答は、最終的に、一部の条件において電空コントローラに連結された空気圧式アクチュエータによる位置制御の精度を低下させる場合がある。
【００１０】
また、位置制御プロセスは、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズにより悪影響を受ける場合がある。例えば、１００パーセントを上回るが、０パーセントを下回らない駆動値を算出可能なノイズが存在するか、または駆動値が非対称量だけ両方の制限値を上回る場合には、実際の平均駆動出力値が算出された平均駆動値とは異なる。この差異により位置制御プロセスの有効出力においてずれが生じ、その結果、空気圧式アクチュエータおよび制御デバイスにおける位置制御に誤差が生じる。
【００１１】
本明細書に記載された例示の方法および装置は、電空コントローラのソレノイドまたは巻線における高インダクタンス、並びに／またはフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズに起因する、弁コントローラなどの電空コントローラの非対称制御応答を補正するために用いられ得る。より一般的には、本明細書に記載された例示の方法および装置は、例えば、電空コントローラの動作制限（誘導負荷駆動の困難性など）、弁の動作制限、高周波数システムにおけるノイズ、環境ノイズ、および／または制御待ち時間に起因する電空コントローラの非対称制御応答を補正するために用いられ得る。
【００１２】
電空コントローラは、通常、電流から空気圧への（Ｉ／Ｐ）変換器などの、電流を電空変換器に供給する制御ユニットを含む。制御ユニットは制御信号およびフィードバック信号に基づいて駆動信号を算出する。制御信号は制御デバイス（例えば、弁）における規定の設定点に対応し、フィードバック信号は制御デバイスの位置および／または圧力に対応する。制御信号とフィードバック信号との間の差異または誤差信号は、Ｉ／Ｐ変換器が制御デバイスに連結されたアクチュエータを規定の設定点に達するように動かし得る駆動値（電圧など）に対応する。より具体的には、制御ユニットはＩ／Ｐ変換器におけるソレノイドまたは巻線を流れる電流を生成および／または制御するための駆動値を用いて、電流の大きさに基づく空気圧を生成する。この空気圧はその後増幅され得、制御デバイス（例えば、弁）を作動させるのに用いられ得る。
【００１３】
Ｉ／Ｐ変換器は、ソレノイド（高インピーダンスの巻線または誘導子）を介して電流を空気圧に変換するトランスデューサとして機能する。ソレノイドはノズルに関連して動作するフラッパを磁気的に制御して、ノズル／フラッパを通る流量制限を変化させる。そしてこれにより、ソレノイドを流れる電流の平均値に基づいて変化する空気圧を提供する。ソレノイドの高誘導性インピーダンスおよびソレノイドに印加する電力供給装置の特性は、Ｉ／Ｐ変換器内においてソレノイドを流れる電流が増大し得る速度を制限する（すなわち、スルーレートを規定する）。ただし、この高インピーダンスは、上述したように、電力供給装置に対向する面のソレノイドにおける高クランプ電圧に起因する電流が減少する速度を同じようには制限しない。制御ユニットが電流増大を算出する場合には、Ｉ／Ｐ変換器の高インダクタンスの制限が速度を限定し（すなわち、スルー限界を規定する）、電空変換器の位置制御プロセスを考慮しない場合には、位置制御プロセスおよびソレノイドにおける実際の電流の要求に応じて、ソレノイドにおける算出された電流が相違するように、電流が増大または減少し得る速度間の差異により非対称制御が制限される。この相違または差異は、弁などの制御デバイスに連結された空気圧式アクチュエータなどの位置制御の精度を低下させる。
【００１４】
本明細書に記載された例示の方法および装置は、駆動値の変化が電空コントローラのソレノイドにおける電流の変化に対応する場合に、電空コントローラの制御ユニットにおける駆動値の変更を制限して、前述の電空コントローラの非対称制御応答を補正するために用いられ得る。より具体的には、本明細書に記載された例示の方法および装置は、制御信号およびフィードバック信号を受信することと、制御信号およびフィードバック信号から駆動値を算出することと、駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定することとにより実施され得る。例示の方法および装置は、次に、スルー限界に基づいて算出された駆動値を変更できる。
【００１５】
スルー限界は、電空コントローラ、電空コントローラのＩ／Ｐ変換器、および／または空気圧式アクチュエータに連結された制御デバイスの特性および／または制限に基づいた所定値でもよい。スルー限界は単一の値でもよく、または代替的に、算出された駆動値の関数でもよい。また、スルー限界は、電空コントローラ、並びに／またはフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズ（例えば、算出されたノイズ）の関数でもよい。
【００１６】
開示された方法および装置は、一般に、電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限することに関する。開示された方法および装置は空気圧で作動する弁を含む例に関連して記述されたが、開示された方法および装置は、他の方法で作動する弁および／または弁以外のプロセス制御デバイスを用いて実現されてもよい。
【００１７】
弁コントローラ１０２（例えば、電空コントローラ）および弁１０４（例えば、プロセス制御デバイス）を含む制御弁アセンブリ１００を図１に示す。弁１０４および弁コントローラ１０２は、例示の制御弁アセンブリ１００内で物理的および／または通信可能に共に接続され得る。代替的に、弁１０４および弁コントローラ１０２は、通信可能におよび／または空気圧で互いに接続された分離コンポーネントでもよい。他の例では、弁コントローラ１０２は１つ以上の他の弁に連結されてもよく、かつ／または弁１０４は１つ以上の他の弁コントローラ１０２に連結されてもよい。
【００１８】
例示の制御弁アセンブリ１００は、弁コントローラ１０２に連結されたコネクタ１０６を含む。弁コントローラ１０２はコネクタ１０６を介して電力および制御信号を受信する。電力および／または制御信号は通信路１０７を介してコネクタ１０６に受信されてもよい。電力は外部電源、制御システム、太陽熱、電池電源などから供給されてもよい。さらに、制御信号（入力信号など）は、例えば４〜２０ｍＡの信号、０〜１０ＶのＤＣ信号、および／またはデジタルコマンドなどを含んでもよい。弁コントローラ１０２は、それ自体が通信可能に接続可能な外側電源（例えば、制御室に配置されたホストシステム）からの１つ以上の制御信号を受信するように構成されてもよい。制御信号は例示の弁１０４の状態を明確にするか、その状態に対応する。例えば、制御信号により弁１０４に連結された空気圧式アクチュエータ１０５を、開放、閉塞、またはそれらの間の位置に調整できる。
【００１９】
電力および／または制御信号は通信路１０７内の単一ワイヤを共有してもよく、またはその代わりに、通信路１０７内の複数ワイヤを介してコネクタ１０６に受信されてもよい。例えば、制御信号が４〜２０ｍＡの信号である場合には、弁コントローラ１０２との通信に、例えば周知のハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ（ＨＡＲＴ）プロトコルなどのデジタルデータ通信プロトコルを用いてもよい。弁コントローラ１０２からの識別情報、動作状態情報、および診断情報を読み出すために、プロセス制御システム全体においてこのようなデジタル通信が用いられてもよい。例えば、ＨＡＲＴ通信プロトコルおよび２線式構成を用いることにより、デジタルデータ形式の制御信号は、ワイヤの単一のツイストペアにおいて弁コントローラ１０２の電力と組み合わせられる。４〜２０ｍＡのアナログ制御信号において重ねられた弁コントローラ１０２およびデジタルデータへの電力は、例えば制御室のホストシステムなどのホストシステムから送られてもよい。この電力を制御信号と分離するためにフィルタをかけてもよい。代替的または追加的に、１つ以上の制御機能を実行するために、弁コントローラ１０２を制御またはそれに命令するデジタル通信が用いられてもよい。
【００２０】
他の例では、制御信号は０〜１０ＶのＤＣ信号でもよい。また、通信路１０７は弁コントローラ１０２に電力（例えば、２４ＶＤＣまたは２４Ｖの交流電圧（ＶＡＣ））を供給するための別個の電源線または導線を含んでもよい。他の例では、電力および／または制御信号はデジタルデータ信号を伝送するワイヤまたは導線を共有してもよい。例えば、デジタルデータが２線式構成における電力と組み合わせられる場合に、デジタルフィールドバス通信プロトコルを用いた例示のコントローラ装置１００において２線式構成が実施されてもよい。
【００２１】
さらに、コネクタ１０６は１つ以上の無線通信リンクと交換されてもよいし、それらにより補完されてもよい。例えば、弁コントローラ１０２は、制御情報（１つ以上の設定点、動作状態情報など）をプロセス制御システム全体と通信可能な１つ以上の無線トランシーバユニットを含んでもよい。弁コントローラ１０２に１つ以上の無線トランシーバが用いられる場合には、例えば局部または遠隔電力供給装置までのワイヤを介して弁コントローラ１０２に電力が供給されてもよい。
【００２２】
例示の弁１０４は流入口と排出口との間に流体通路を提供する開口を画定する弁座を含む。弁１０４は例えば、回転弁、４分の１回転弁、電動開閉弁、ダンパー、または任意の他の制御デバイスもしくは装置でもよい。弁１０４に連結された空気圧式アクチュエータ１０５は弁軸を介して流量制御部に動作可能に連結され、第１の方向（例えば、弁座から離れる方向）に流量制御部を移動させる。これにより、流入口と排出口との間の流体を第２の方向（例えば、弁座に向かう方向）に流すことにより、流入口と排出口との間の流量を制限または抑制できる。
【００２３】
例示の弁１０４に連結されたアクチュエータ１０５は、複動式ピストンアクチュエータ、単動式スプリングリターンダイアフラムもしくはピストンアクチュエータ、または任意の他の適切なアクチュエータもしくはプロセス制御デバイスを含んでもよい。弁１０４を通る流量を制御するために、弁は例えば、電位差計、磁気センサアレイなどのフィードバック検出システム１１１（例えば、位置センサ、圧力センサ、および／または位置トランスミッタ）を含む。フィードバック検出システム１１１は、弁座に対するアクチュエータ１０５および流量制御部の位置（例えば、開位置、閉位置、中間位置など）を検出する。フィードバック検出システム１１１は、例えば機械的信号、電気的信号などのフィードバック信号を生成または弁移動フィードバック通信路１０３を介して弁コントローラ１０２に供給するように構成される。フィードバック信号は弁１０４に連結されたアクチュエータ１０５の位置を示し得、それ故弁１０４の位置を示す。アクチュエータ１０５に供給される圧力信号により弁１０４の位置を制御する。圧力信号は出力圧力１１６および１１８を含んでもよい。
【００２４】
図１の例示の弁コントローラ１０２は、制御ユニット１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、Ｉ／Ｐ変換器１１２、および空圧式リレイ１１４を含む。他の例では、弁コントローラ１０２は、弁アクチュエータ１０５への圧力を制御および／または供給するための任意の他のコンポーネントを含んでもよい。追加的または代替的に、制御ユニット１０８および／または弁コントローラ１０２は、図示しないが、例えばアナログデジタル変換器、フィルタ（例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、およびデジタルフィルタ）、増幅器などの他の信号処理コンポーネントを含んでもよい。例えば、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０により処理される前に、（例えば、ロー／ハイパスフィルタを用いて）制御信号にフィルタをかけてもよい。
【００２５】
例示の制御ユニット１０８、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のＩ／Ｐ変換器１１２、および／または例示の空圧式リレイ１１４は、示すようにまたは任意の他の適切な方法で通信可能に接続されてもよい。例示の弁コントローラ１０２は電空コントローラとして示した。しかしながら他の例では、弁コントローラ１０２は、圧力トランスミッタ、または弁１０４を制御する任意の他の適切なコントローラデバイスもしくは装置でもよい。
【００２６】
制御ユニット１０８は、弁１０４が生成したフィードバック信号を、弁移動フィードバック通信路１０３を介して受信し、プロセス制御システムにおいてコントローラが生成した制御信号を受信する。制御信号は、弁１０４の所望の動作（制御弁１０４の開放／閉塞割合に対応する位置など）に対応する設定点または基準信号として、制御ユニット１０８に用いられ得る。制御ユニット１０８は、位置制御アルゴリズムまたは処理における値として制御信号およびフィードバック信号を用いて、このフィードバック信号と制御信号または基準信号とを比較し、Ｉ／Ｐ変換器１１２に提供する駆動値（例えば、Ｉ／Ｐ駆動値）を決定する。制御ユニット１０８により実行された位置制御プロセスは、フィードバック信号と制御信号との差異に基づいて駆動値を決定（例えば算出）する。この算出された差異は、弁１０４に連結されたアクチュエータ１０５の位置を弁コントローラ１０２が変更可能な大きさに対応する。算出された駆動値は、Ｉ／Ｐ変換器１１２が空圧式リレイ１１４に提供する空気圧を生成可能になるような、制御ユニット１０８が生成する電流にも対応する。この電流は、例えば制御ユニット１０８内の１つ以上のトランスミッタにより生成されてもよい。算出された駆動値（例えば、電圧）は、それ自体を流れる電流を制御するトランジスタに印加され得る。Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３は、通信路１０９を介してこのトランジスタに連結され、これにより、同じ電流がソレノイド１１３とトランジスタとを流れる。この方法では、駆動値はソレノイド１１３を流れる電流を制御する。
【００２７】
制御ユニット１０８が生成する電流を増大する駆動値により、空圧式リレイ１１４が、空気圧式アクチュエータ１０５に加える空気圧を増加させ得る。これにより、アクチュエータ１０５は、弁１０４を閉位置に向かうように配置する。同様に、制御ユニット１０８が生成する電流を減少する駆動値により、空圧式リレイ１１４は空気圧式アクチュエータ１０５に加える空気圧を減少させ得る。これにより、アクチュエータ１０５は、弁１０４を開位置に向かうように配置する。駆動値を算出すると、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、以前の駆動値から算出された駆動値を減じて、算出された駆動信号がスルー限界を上回るか否かを決定する。
【００２８】
算出された駆動値と以前の駆動値との差異は駆動値の変化である。比較的短い期間において算出された駆動値の大きな変化により、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３における電流の増大に必要な、より長い時間に起因する（すなわち、前述のスルー限界に起因する）制御位置の誤差が生じる。制御ユニット１０８が実行する位置制御プロセスが、このスルー限界を上回る、ソレノイド１１３において増大した電流の駆動値および速度を算出できる程度に、ソレノイド１１３の高インダクタンス、およびソレノイドスルー限界電流に電圧を供給する電力供給装置の特性（例えば、出力インピーダンス、電圧など）がソレノイド１１３において増大する。ただし、電流の減少はソレノイド１１３の高インダクタンスおよび／または電力供給装置の特性によって同じようには制限されない。この結果、実際には、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、制御ユニット１０８が算出した電流を減少できる速度と同じ速さで実際の電流を減少できる。
【００２９】
Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３は、制御ユニット１０８が生成した駆動電流を用いて磁場を生成する。この磁場は、ノズルが提供する、流量制限を制御するフラッパを制御するために用いられる。ソレノイド１１３における駆動電流が増大すると、ソレノイド１１３が生成する磁場も増大し、これによりフラッパをノズルに向かって引き込む。ソレノイド１１３内でノズルに向かって引き込まれるフラッパにより、Ｉ／Ｐ変換器１１２が生成し、空圧式リレイ１１４に供給される空気圧が増大する。例えば、０．７５ｍＡの駆動電流が４２ポンド／平方インチ（ＰＳＩ）の圧力に変換され、１．２５ｍＡの駆動電流が５７ＰＳＩ圧力に変換されるようにＩ／Ｐ変換器１１２が構成され得る。
【００３０】
また、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、電流を、ソレノイド１１３を通じる空気圧に変換する。このため電流応答は、ソレノイド１１３を流れる電流の平均値をより正確に反映する。例えば、ある期間における０．９ｍＡと１．１０ｍＡとの間の比較的急速な実際の電流変化は、ソレノイド１１３を流れる電流の平均値１．０ｍＡに対応し得る。それ故、トランジスタにおけるゲート電圧に駆動値が印加され、０．９ｍＡと１．１ｍＡとの間を変化する電流が生成された場合には、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３を流れる電流の平均値は１．０ｍＡとなる。
【００３１】
フィードバック信号および／または制御信号にノイズが生じた場合には、制御ユニット１０８は位置制御プロセスにおける駆動値算出において一部のノイズが増幅することがある。このノイズの増幅により、算出された一部の駆動値が駆動値限界を上回る。非対称の方法においてノイズ（例えば、平均のＤＣオフセットシフトを有するノイズ）が駆動値限界を上回る場合には、出力電流信号の平均駆動値と算出された平均駆動値とは異なる。実際の平均駆動値と算出された平均駆動値との間の差異はさらに、弁１０４の位置制御における誤差をもたらす。
【００３２】
例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出された駆動値の変化と弁コントローラ１０２のスルー限界とを比較することにより、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３内で増大した非対称のノイズおよび／または非対称な電流速度を補正できる。このスルー限界は、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０内で実現される所定の駆動値の変更限界でもよい。スルー限界は、Ｉ／Ｐ変換器１１２内で達成可能な実際の電流速度の最大の増大値に基づいて構築または設定され得る。代替的に、スルー限界はソレノイド１１３において算出された平均駆動電流の関数でもよい。例えば、スルー限界は、算出された平均駆動値を用いた、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいた値でもよい。さらに他の実装では、スルー限界は、以前の駆動値、駆動値と以前の駆動値との差異、制御信号、フィードバック信号、算出された電流の平均、または実際の電流の平均に基づいた値でもよい。
【００３３】
図１の例示の制御ユニット１０８は、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズを測定できる。制御ユニット１０８が所定の閾値を超えるノイズを検出した場合には、制御ユニット１０８は、ノイズスルー限界を実施するか、かつ／または検出されたノイズに基づいてスルー限界を調整できる。他の例では、弁コントローラ１０２が異なる動作状態にある場合には、スルー限界は平均のノイズ測定値に基づいたノイズの補正を含んでもよい。
【００３４】
算出された駆動値の変化がスルー限界よりも大きい場合には、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出された駆動値をスルー限界に基づく値に変更する。例えば、算出された電流が増大しており、駆動値の変化がスルー限界よりも大きい、ソレノイド１１３における電流変化に対応する場合には、変更された駆動値と以前の駆動値との差異により、ソレノイド１１３における電流増大の速度がスルー限界による速度以下になるように、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は駆動値を減少する。同様に、算出された電流が減少している場合には、駆動値の変化の絶対値はスルー限界よりも大きくてもよい。駆動値の変化の絶対値がスルー限界よりも大きい場合には、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、駆動値の変化がスルー限界以下である電流変化に対応するように駆動値を大きくできる。
【００３５】
スルー限界に基づいて駆動値を比較および／または変更すると、制御ユニット１０８は駆動値を駆動信号（例えば、トランジスタを流れる電流）に変換し、そして駆動信号を、通信路１０９を介してＩ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３に印加する。電流の大きさは駆動値に対応している。駆動信号が例えば制御ユニット１０８内のトランジスタにより変更される電流である場合には、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、弁１０４の所望の状態（例えば、位置）を得るために、電流から圧力へ変換するタイプのトランスデューサでもよい。代替的に、駆動信号が、弁１０４の制御のために変化する圧力出力を供給するように変化する電圧である場合には、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、電圧から圧力へ変換するタイプのトランスデューサでもよい。Ｉ／Ｐ変換器１１２は供給圧力源１２０（例えば、圧縮空気源）に流体的に接続されており、制御ユニット１０８からの駆動信号を、圧力供給源からの加圧流体（例えば、圧搾空気、油圧油など）を用いて圧力信号に変換する。Ｉ／Ｐ変換器１１２は圧力信号を空圧式リレイ１１４に送信するように構成される。
【００３６】
図２は図１の制御ユニット１０８および例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を示すブロック図２００である。通信路１０７を介してプロセス制御システムからの制御信号を受信するために、例示の制御ユニット１０８は入力信号受信機２０２を含む。入力信号受信機２０２は電気制御信号を受信し、その電気制御信号を処理用のデジタル情報に変換する。電気信号はプロセス制御システムから伝送されたアナログ情報、離散的情報、および／またはデジタル情報を含んでもよい。
【００３７】
さらに、入力信号受信機２０２はプロセス制御システムと制御ユニット１０８とを通信可能にするハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ（ＨＡＲＴ）プロトコルを用いて実現されてもよい。また、例示の入力信号受信機２０２は動作環境に伴う任意の電磁ノイズに対して制御信号にフィルタをかけてもよい。制御信号を受信および／または処理すると、入力信号受信機２０２は制御信号および／または制御信号内のデータをノイズ検出器２０６に送信する。
【００３８】
弁移動フィードバック通信路１０３を介して弁移動フィードバック信号を受信するために、例示の制御ユニット１０８はフィードバック受信機２０４を含む。フィードバック受信機２０４は図１の弁１０４からの位置信号を処理するための位置センサインターフェースを含んでもよい。また、例示のフィードバック受信機２０４は、弁１０４からの圧力信号のための圧力センサインターフェースを含んでもよい。フィードバック受信機２０４は弁１０４と制御ユニット１０８とを通信可能にするＨＡＲＴプロトコルを用いて実現されてもよい。また、例示のフィードバック受信機２０４は、動作環境に伴う任意の電磁ノイズに対してフィードバック信号（例えば、圧力および／または位置信号）にフィルタをかけてもよい。フィードバック信号を受信および／または処理すると、フィードバック受信機２０４はフィードバック信号および／またはフィードバック信号内のデータをノイズ検出器２０６に送信する。
【００３９】
図２の例示の制御ユニット１０８は、制御信号および／またはフィードバック信号におけるノイズを検出するために、ノイズ検出器２０６を含む。さらに、ノイズ検出器２０６は、外部環境源および／または制御ユニット１０８の内部コンポーネント（例えば、マイクロプロセッサ２１０）において生じた制御ユニット１０８内のノイズを検出できる。他の例では、スルー限界がノイズに基づかない場合には、例示の制御ユニット１０８がノイズ検出器２０６を含まなくてもよい。
【００４０】
例示のノイズ検出器２０６は、ノイズの振幅または平均値がノイズ閾値よりも大きいか否かを決定することにより、制御信号および／またはフィードバック信号にノイズが存在するか否かを決定する。ノイズ閾値はプロセス制御システムのコントローラにより規定されてもよく、かつ／または弁コントローラ１０２の相違する動作状態中のノイズレベルに基づいて算出されてもよい。制御信号および／またはフィードバック信号にノイズが存在するか否かを決定すると、ノイズ検出器２０６は制御信号および／またはフィードバック信号を位置制御プロセッサ２０８に伝送する。さらに、ノイズ検出器２０６が制御信号および／またはフィードバック信号にノイズが存在すると決定した場合には、ノイズ検出器２０６は位置制御プロセッサ２０８にメッセージを送信する。このメッセージは、制御信号および／またはフィードバック信号におけるノイズがノイズ閾値を超えたことの表示を含んでもよい。メッセージはさらに、ノイズ閾値を超えたノイズの大きさの近似値を含んでもよく、信号が、ノイズ、ノイズの周波数コンポーネント、および／または任意の他の関連するノイズ情報を含んでもよい。
【００４１】
例示の制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値を算出するための位置制御アルゴリズムまたは処理を実行するために、位置制御プロセッサ２０８（例えば、サーボ制御プロセッサ）を含む。位置制御プロセッサ２０８はノイズ検出器２０６を介してフィードバック信号および制御信号を受信する。位置制御プロセッサ２０８は、位置信号、圧力信号、および制御信号を含むフィードバック信号からＩ／Ｐ駆動値を算出するための位置制御サーボおよび圧力制御サーボを含んでもよい。
【００４２】
例示の位置制御プロセッサ２０８は、フィードバック信号および制御信号に基づいた比例・積分・微分フィードバック（ＰＩＤ）制御を用いて位置制御サーボまたは圧力制御サーボを実施し得る。例えば、ＰＩＤ制御は制御信号およびフィードバック信号を減算し、誤差信号（例えば、フィードバック信号と制御信号との差異）を生成する。この誤差信号は、設定または調整された増幅率を有する増幅器を含む比例コントローラにおいて処理され、必要に応じて誤差信号に比例する信号が生成される。サーボ制御モジュール各々の増幅率は、フィードバック信号の異なる性質およびフィードバック制御方式の他の態様に基づいて異なってもよい。
【００４３】
位置制御プロセッサ２０８は、長期間にわたって誤差を積分するアキュムレータのために誤差信号を前処理する、増幅率を有する増幅器をさらに含んでもよい。また、アキュムレータは、アナログ加算器、および、以前の積算値を保存して、アナログ加算器に戻す遅延要素を含んでもよい。比例および積分コントローラにより生成された信号は、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０に用いられる駆動値を生成するために、微分コントローラにより生成された信号と共にアナログ加算器に供給される。各微分コントローラは、フィードバック信号の回数および個別の増幅率を有する増幅器に関連する微分表示を生成する微分演算子を含む。さらに、位置制御プロセッサ２０８は算出されたＩ／Ｐ駆動値各々を、マイクロプロセッサ２１０を介してメモリ２１４に保存できる。また、Ｉ／Ｐ駆動値を算出すると、位置制御プロセッサ２０８はＩ／Ｐ駆動値をＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０に送信する。
【００４４】
例示の制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値の変更を制限するために、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含む。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は位置制御プロセッサ２０８が送るＩ／Ｐ駆動値を受信する。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、次に、Ｉ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異を算出する。この差異はＩ／Ｐ駆動値の変化である。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０はメモリ２１４にアクセスして以前のＩ／Ｐ駆動値を取得できる。以前のＩ／Ｐ駆動値はＩ／Ｐ変換器１１２に送信された最新のＩ／Ｐ駆動値である。
【００４５】
Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、次に、Ｉ／Ｐ駆動値の変化の絶対値がＩ／Ｐ変換器１１２に関連するスルー限界よりも大きいか否かを決定する。Ｉ／Ｐ駆動値の変化の絶対値がスルー限界よりも大きい場合には、スルー限界以下である、ソレノイド１１３における電流変化にＩ／Ｐ駆動値の変化が対応するように、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０はＩ／Ｐ駆動値を減少または増大する。Ｉ／Ｐ駆動値を変更すると、またはＩ／Ｐ駆動値を変更する必要がないことを決定すると、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、後にＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６に伝送されるＩ／Ｐ駆動値を位置制御プロセッサ２０８に送信する。
【００４６】
Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出された電流の平均値にスルー限界が基づく場合には、Ｉ／Ｐ駆動値の変化とスルー限界とを比較する前にスルー限界を算出する。例えば、スルー限界は、算出された平均Ｉ／Ｐ駆動値を用いた、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいてもよい。さらに他の実装では、スルー限界は、以前の駆動値、駆動値と以前の駆動値との差異、制御信号、フィードバック信号、算出された電流の平均、または実際の電流の平均に基づいてもよい。他の例では、スルー限界は、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３における最大の電流変化値の測定セットに基づいてもよい。スルー限界および／またはスルー限界と平均駆動電流との関数は、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０に保存されてもよく、代替的にメモリ２１４に保存されてもよい。
【００４７】
さらに、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０が、フィードバック信号および／または制御信号がノイズを含むことを示す、ノイズ検出器２０６が発生させたメッセージを受信する場合には、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０はノイズスルー限界を算出し得、かつ／またはノイズスルー限界を算出されたＩ／Ｐ駆動値に適用する。弁コントローラ１０４の異なる動作状態中のフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズを特徴付けることによって、ノイズスルー限界が定められてもよい。ノイズスルー限界は単一の値でもよく、または代替的に、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズ量に基づいてもよい。また、ノイズスルー限界が、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０またはメモリ２１４に保存されてもよい。
【００４８】
図２の例示の制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値（例えば、電圧）から駆動電流を生成するために、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６を含む。例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、位置制御プロセッサ２０８からスルー限界Ｉ／Ｐ駆動値を受信する。Ｉ／Ｐ駆動値を受信すると、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６はＩ／Ｐ駆動値に対応する大きさの電流を生成する。Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、トランジスタ、電流源、デジタルアナログ（ＤＡＣ）変換器、および／または制御された電流信号を生成可能な任意の他のコンポーネントを用いて電流を生成できる。駆動電流を生成すると、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、通信路１０９を介してＩ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３に駆動電流を流す。例えば、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、駆動値を用いて制御されるトランジスタを含んでもよい。駆動値がトランジスタに印加されると、印加された駆動電圧値に基づく駆動電流がトランジスタおよびソレノイド１１３を流れる。代替的に、Ｉ／Ｐ変換器１１２が電圧信号を要求する例では、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、Ｉ／Ｐ駆動値からの情報を含む電圧を生成するためのコンポーネントを含んでもよい。
【００４９】
例示の制御ユニット１０８は、診断、通信、および他の全般的な制御機能性を管理するために、マイクロプロセッサ２１０を含む。例示のマイクロプロセッサ２１０は、任意の種類のプロセッサ、マイクロコントローラ、制御論理、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、および／または制御ユニット１０８を管理可能な任意の他の種類のコンポーネントにより実現されてもよい。
【００５０】
例示のマイクロプロセッサ２１０は位置制御プロセッサ２０８からのスルー限界Ｉ／Ｐ駆動値を受信し、これらのＩ／Ｐ駆動値をメモリ２１４に保存する。また、マイクロプロセッサ２１０は、プロセス制御システムから通信路１０７を介して制御ユニット１０８に送信された任意の通信メッセージを処理する。これらの通信メッセージは、制御ユニット１０８の動作状態、制御ユニット１０８の診断情報、算出されたＩ／Ｐ駆動値、実際のＩ／Ｐ駆動値、平均駆動電流情報、ノイズ情報、および／または任意の他の機能情報を要求し得る。マイクロプロセッサ２１０は、通信メッセージを受信すると、適切な応答を生成し、この応答を出力信号トランスミッタ２１２に送信する。
【００５１】
例示のマイクロプロセッサ２１０は、制御ユニット１０８内の機能を観測し得、これらの機能における任意の最新状態をプロセス制御システムに提供する。例えば、マイクロプロセッサ２１０は位置制御プロセッサ２０８における位置制御プロセスを観測し得、このプロセスが正確に機能しているか検証する。別の例では、マイクロプロセッサ２１０は、フィードバック信号および／または制御信号における多量のノイズを観測し得る。さらに別の例では、マイクロプロセッサ２１０は制御信号を決定し得、かつ／またはフィードバック信号は制御ユニット１０８において受信されない。さらに、算出されたＩ／Ｐ駆動値へのスルー限界の適用における任意の偏差に関して、マイクロプロセッサ２１０はＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を観測し得る。なおさらに、マイクロプロセッサ２１０は、起こり得る短絡状態に起因してＩ／Ｐ変換器１１２により過電流が引き込まれるか否かを決定するために、Ｉ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６を観測し得る。
【００５２】
例示の制御ユニット１０８は、マイクロプロセッサ２１０が生成したメッセージを送信するために、出力信号トランスミッタ２１２を含む。例示の出力信号トランスミッタ２１２は、マイクロプロセッサ２１０からのメッセージを、通信路１０７を介してプロセス制御システムに送信するためにアナログおよび／またはデジタルフォーマットに変換する。出力信号トランスミッタ２１２は、イーサネット、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４などと互換性のあるデータにフォーマットできる。代替的に、出力信号トランスミッタ２１２は、無線通信媒体（例えば、無線イーサネット、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）を用いて、プロセス制御システムと無線通信できる。
【００５３】
図２の制御ユニット１０８は、算出されたＩ／Ｐ駆動値、スルー限界Ｉ／Ｐ駆動値、スルー限界、ノイズスルー限界、およびスルー限界機能を保存するために、メモリ２１４を含む。例示のメモリはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および／または任意の他のタイプのメモリにより実現されてもよい。メモリ２１４は通信路２２０を介してプロセス制御システムと通信可能に接続する。プロセス制御システムのオペレータは、スルー限界および／またはスルー限界機能を、通信路２２０を介してメモリに保存できる。オペレータはさらに、メモリ２１４に保存されたスルー限界および／またはスルー限界機能を修正および／または変更できる。
【００５４】
制御ユニット１０８を実施する例示の方法を図２に示すが、図２に示す１つ以上のインターフェース、データ構造、要素、処理、および／またはデバイスは、任意の他の方法により一体化、分割、再配置、除外、除去および／または実施され得る。例えば、図２に示す例示の入力信号受信機２０２、例示のフィードバック受信機２０４、例示のノイズ検出器２０６、例示の位置制御プロセッサ２０８、例示のマイクロプロセッサ２１０、例示の出力信号トランスミッタ２１２、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、および／または例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６は、例えば、１つ以上のコンピュータデバイスおよび／または計算プラットフォーム（例えば、図８の例示の処理プラットフォーム８１０）により実行されるマシンアクセスまたは読み取り可能な命令を用いて、個別および／または任意の組み合わせにおいて実施されてもよい。
【００５５】
さらに、例示の入力信号受信機２０２、例示のフィードバック受信機２０４、例示のノイズ検出器２０６、例示の位置制御プロセッサ２０８、例示のマイクロプロセッサ２１０、例示の出力信号トランスミッタ２１２、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６、および／またはより概略的には制御ユニット１０８は、ハードウェア単独、ソフトウェア単独、ファームウェア単独、並びに／またはハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの任意の組み合わせにおいて実現され得る。したがって、例えば、例示の入力信号受信機２０２、例示のフィードバック受信機２０４、例示のノイズ検出器２０６、例示の位置制御プロセッサ２０８、例示のマイクロプロセッサ２１０、例示の出力信号トランスミッタ２１２、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のＩ／Ｐ駆動電流ジェネレータ２１６、および／またはより概略的には制御ユニット１０８のいくつかは、１つ以上の回路、１つ以上のプログラマブルプロセッサ、１つ以上の特定用途向け集積回路（１つ以上のＡＳｌＣ）、１つ以上のプログラマブル論理デバイス（１つ以上のＰＬＤ）、および／または１つ以上のフィールドプログラマブル論理デバイス（１つ以上のＦＰＬＤ）などの１つ以上により実施されてもよい。
【００５６】
図３Ａは、図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含まない、図１の弁コントローラ１０２における算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２および実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４を示す駆動電流グラフ３００である。駆動電流グラフ３００は、ｘ軸時間スケールとｙ軸電流スケールとを含む。時間軸は分、秒、ミリ秒、マイクロ秒、ナノ秒などの尺度でもよい。電流軸はアンペア、ミリアンペア、マイクロアンペア、ナノアンペアなどの尺度でもよい。さらに他の例では、制御ユニット１０８が駆動電圧を生成する場合には、ｙ軸は電圧を含んでもよい。図１の弁コントローラ１０２の例では、図３の駆動電流グラフ３００は、１００ミリ秒である時刻Ｔ１、１５００ミリ秒である時刻Ｔ５、０．８ミリアンペアである電流Ｉ１、および１．２０ミリアンペアである電流Ｉ４を含む。
【００５７】
例示の駆動電流グラフ３００は、一定期間における算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２と実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４とを示す。算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２は制御ユニット１０８において算出されたＩ／Ｐ駆動値に対応する。実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４はＩ／Ｐ変換器１１２に印加された電流である。明確を期するために、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２および実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４各々を互いに隣接させて区別する例としてこのグラフに示す。これらの例では、Ｉ／Ｐ駆動電流３０２および３０４が互いに重なることは言うまでもない。
【００５８】
駆動電流グラフ３００に電流Ｉ１において開始される算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２を示す。時刻Ｔ１において、制御ユニットは算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２を電流Ｉ４に到達するまで増大する。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間、制御ユニット１０８は算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２をＩ４に維持する。その後時刻Ｔ４において、制御ユニット１０８は、時刻Ｔ５におけるＩ１に到達するまで算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２を減少する。ただし、制御ユニット１０８がＩ／Ｐ駆動電流を算出している間、Ｉ／Ｐ変換器１１２には実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４に示す実際の電流が流れる。時刻Ｔ１において、Ｉ／Ｐ変換器１１２は、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２と同じ速度ではＩ／Ｐ駆動電流３０４を増大できない。この例示では制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含まない。このため、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２はＩ／Ｐ変換器１１２内における電流増大限界の最大値（すなわち、スルー限界）に制限されない。この結果、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４はより遅い速度で増大し、時刻Ｔ２後の時刻Ｔ３になるまで電流Ｉ４に到達しない。時刻Ｔ１からＴ３までの、Ｉ／Ｐ駆動電流３０２とＩ／Ｐ駆動電流３０４との差異に起因して、図１の弁１０４に連結されたアクチュエータにおける制御位置の誤差が生じることがある。さらに、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３のインダクタンスが、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４が減少し得る速度を同様には制限しないため、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４は、時刻Ｔ４からＴ５の間、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２と一致する。
【００５９】
また、例示の駆動電流グラフ３００は、Ｉ／Ｐ駆動電流３０２および３０４の各々における平均駆動電流３０６および３０８を示す。算出された平均駆動電流３０６は算出されたＩ／Ｐ駆動電流３０２に対応し、実際の平均駆動電流３０８は実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４に対応する。平均駆動電流３０６および３０８は、駆動電流グラフ３００に示すよりも長い期間にわたり一定であるため直線で示される。実際の平均駆動電流３０８は電流Ｉ２を有し、算出された平均駆動電流３０６は電流Ｉ３を有する。実際の平均駆動電流３０８は算出された平均駆動電流３０６よりも小さい、とういうのは、実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４は速度が制限され、電流Ｉ４に到達するのにより長い時間（すなわち、Ｔ３−Ｔ２）を必要とするからである。
【００６０】
図３Ｂは、図１および図２の例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０を含むデジタル弁コントローラ１０２における算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２および実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４を示す駆動電流グラフ３５０である。駆動電流グラフ３５０は図３Ａの駆動電流グラフ３００に似ているが、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２はスルー限界に基づいて制限される。図３Ｂの駆動電流グラフ３５０では、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、図３Ａの時刻Ｔ２からＴ３までにおける実際のＩ／Ｐ駆動電流３０４に示すような、Ｉ／Ｐ変換器１１２内で達成可能な電流速度の最大の増大値に対応するスルー限界を含む。
【００６１】
Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０により適用されたスルー限界の結果として、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２は、Ｉ／Ｐ変換器１１２において達成可能な最大の電流増大値に基づいて速度制限される。したがって、実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４は、Ｔ１からＴ５までの全期間において算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２に一致する。スルー限界はＩ／Ｐ駆動電流における対称性を有する制御を提供するために、時刻Ｔ４からＴ５までの間のＩ／Ｐ駆動電流の減少にも適用される。実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４と算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２との一致、および対称性を有する制御により、図１の弁１０４に連結されたアクチュエータにおける正確な位置制御が行われる。
【００６２】
また、図３Ｂの駆動電流グラフ３５０は、算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５２に対応する算出された平均駆動電流３５６と、実際のＩ／Ｐ駆動電流３５４に対応する実際の平均駆動電流３５８とを含む。実際のＩ／Ｐ駆動電流３５２と算出されたＩ／Ｐ駆動電流３５４とは一致するか、実質的に等しいため、算出された平均駆動電流３５６と実際の平均駆動電流３５８とは一致するか、実質的に等しい。
【００６３】
図４Ａおよび図４Ｂは、平均Ｉ／Ｐ駆動電流に基づくスルー限界におけるスルー限界グラフ４００および４２５を示す。スルー限界グラフ４００および４２５のｘ軸は平均駆動電流を示す。この駆動電流はアンペア、ミリアンペア、マイクロアンペア、ナノアンペアなどの尺度でもよい。さらに、スルー限界グラフ４００および４２５のｙ軸はＩ／Ｐ駆動値の変化量を示す。Ｉ／Ｐ駆動値の変化は、アンペア／秒、ミリアンペア／秒、ミリアンペア／ミリ秒などの尺度でもよい。Ｉ／Ｐ駆動値の変化は最新のＩ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異（例えば、以前のＩ／Ｐ駆動値から最新のＩ／Ｐ駆動値への変化の割合）に等しい。さらに、スルー限界グラフ４００および４２５は、双方向性のＩ／Ｐ駆動値の変化におけるスルー限界４０２および４２６を示す。
【００６４】
図４Ａのスルー限界グラフ４００は、任意の平均駆動電流Ｃ１からＣ２までのＩ／Ｐ駆動値の変化Ｄ１におけるスルー限界４０２を示す。スルー限界４０２は、Ｉ／Ｐ変換器１１２における算出されたＩ／Ｐ駆動電流の最大の変化でもよい。さらに、このスルー限界４０２は図５に示す例示の方法５００により決定され得る。図４Ａの例示では、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４０４はスルー限界４０２よりも大きい。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４０４をスルー限界におけるＩ／Ｐ駆動値の変更４０６に減少することにより、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４０４を変更する。他の例では、スルー限界４０２を小さくしてＩ／Ｐ駆動値４０４を減少させ得る。
【００６５】
図４Ｂのスルー限界グラフ４２５は、平均駆動電流に基づくスルー限界４２６を示す。この例では、平均駆動電流がＣ１からＣ２に増大するにつれて、スルー限界はＤ２からＤ１に直線的に減少する。この減少直線はＩ／Ｐ変換器１１２内の最大の電流変化の結果でもある。例えば、Ｉ／Ｐ変換器１１２における電流の平均値がＩ／Ｐ変換器１１２に提供された電力に近づくと、最大電流は減少する。他の例では、スルー限界４２６は、平均駆動電流を用いた、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、および／または段階関係を有してもよい。さらに、スルー限界は算出された駆動値、以前の駆動値、駆動値と以前の駆動値との差異、制御信号、フィードバック信号、算出された平均駆動値、および／または実際の平均駆動値に基づいてもよい。さらに他の例では、スルー限界４２６はフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズに基づいてもよい。
【００６６】
例示のスルー限界グラフ４２５では、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８はスルー限界４２６よりも大きい。Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８をスルー限界４２６における調整されたＩ／Ｐ駆動値の変更４３０まで減少する。この例では、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８は電流の平均値Ｃ３にある。この電流の平均値Ｃ３は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８またはＩ／Ｐ駆動値の変更４３０を含む電流の平均値でもよい。代替的に、平均駆動電流Ｃ３は、算出されたＩ／Ｐ駆動値の変更４２８に対応する算出されたＩ／Ｐ駆動値の取り入れ前では、実際の平均駆動電流に対応してもよい。
【００６７】
図５、図６および図７は、図１および／または図２に示す例示のデジタル弁コントローラ１０４、例示の回路基板１０８、例示のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、例示のノイズ検出器２０６、例示のサーボ制御プロセッサ２０８、および／または例示のマイクロプロセッサ２１０を実施するために実行され得る例示の方法のフローチャートである。図５、図６および図７に示す例示の方法は、プロセッサ、コントローラ、および／または任意の他の適切な処理デバイスにより実行されてもよい。例えば、図５、図６および図７に示す例示の方法は、フラッシュメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ、フロッピーディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電子的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電子的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、光学式記憶ディスク、光学式記憶デバイス、磁気記憶ディスク、磁気記憶デバイス、および／またはプロセッサ、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、またはプロセッサを有する他のマシン（例えば、図８に関連して下に記載する例示のプロセッサプラットフォーム８１０）によりアクセス可能な、メソッドまたはデータ構造の形態であるプログラムコードおよび／または命令を伝送または保存するのに用いられ得る任意の他の媒体などの任意のタンジブルコンピュータ可読媒体に保存されたコード化された命令により実現されてもよい。前述するものの組み合わせもコンピュータ可読媒体の範囲に含まれる。この方法は例えば、プロセッサ、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用プロセシングマシンに１つ以上の特定の方法を実施させる命令および／またはデータを含む。代替的に、図５、図６および図７に示す例示の方法のいくつかまたは全ては、１つ以上のＡＳＩＣ、１つ以上のＰＬＤ、１つ以上のＦＰＬＤ、個別論理、ハードウェア、ファームウェアなどの１つ以上の任意の組み合わせを用いて実施されてもよい。また、図５、図６および図７に示す例示の方法のいくつかまたは全てはその代わりに、手動操作を用いてか、例えば、ファームウェア、ソフトウェア、個別論理、および／またはハードウェアの任意の組み合わせである任意の前述の技術の任意の組み合わせとして実施されてもよい。さらに、図５、図６および図７の例示の動作を実施する多くの他の方法が用いられ得る。例えば、ブロックを実行する順序は変更されてもよく、かつ／または記載した１つ以上のブロックを変更、除去、再分割、または一体化してもよい。さらに、図５、図６および図７に示す例示の方法のいくつかまたは全ては連続的に実行してもよく、かつ／または例えば、別個の処理スレッド、プロセッサ、デバイス、個別論理、回路などを用いて並行して実行してもよい。
【００６８】
図５に示す例示の方法５００は、図１のＩ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０におけるスルー限界を決定する。図５に示す例示の方法５００は、動作状態にある弁コントローラ１０２の単一セットに関するスルー限界を算出する。他の例示の方法５００が他の動作状態にある弁コントローラ１０２に関するスルー限界を決定するために実施されてもよい。さらに、例示の方法５００において算出された１つ以上のスルー限界は、スルー限界値と弁コントローラ１０２の動作状態との関係を生成するために組み合わされてもよい。さらに、例示の方法５００は、スルー限界とＩ／Ｐ変換器１１２に印加される実際の電流との関数関係を決定するために用いられてもよい。
【００６９】
例示の方法５００は、制御弁アセンブリ１００を作動させ、Ｉ／Ｐ変換器１１２内のソレノイド１１３のインダクタンスを測定する（ブロック５０２）ことから開始される。次に、測定されたインダクタンスとＩ／Ｐ変換器１１２に供給される電力特性とからスルー限界を算出する（ブロック５０４）。他の例では、Ｉ／Ｐ変換器１１２における実際の電流速度の最大変化からスルー限界を算出してもよい。さらに他の例では、異なる平均駆動電流におけるＩ／Ｐ変換器１１２における電流速度の最大変化の関数としてスルー限界を算出してもよい。
【００７０】
スルー限界を算出（ブロック５０４）すると、移動フィードバック信号におけるノイズを測定する（ブロック５０６）。次に、制御信号におけるノイズを測定し（ブロック５０８）、弁コントローラ１０２の動作点を記録する（ブロック５１０）。さらに、弁コントローラ１０２内、制御ユニット１０８内、および／またはコネクタ１０６上のノイズを測定してもよい。一部の例示の実施では、スルー限界の算出（ブロック５０４）とフィードバックおよび制御信号におけるノイズの測定（ブロック５０６およびブロック５０８）が弁コントローラ１０２の異なる動作点において繰り返されてもよく（ブロック５１０）、または代替的に、例えばフィードバックおよび制御信号各々を測定する時などの定期的な間隔においてこれが実施されてもよい。
【００７１】
図５に示す例示の方法５００は、新規のスルー限界を算出するか、弁コントローラ１０２の動作点において測定されたノイズに基づいて以前のスルー限界を調整する（ブロック５１２）ことにより継続される。弁コントローラ１０２が制御信号および／またはフィードバック信号におけるノイズを検出し、決定したノイズに基づいてスルー限界を調整する時に、新規のスルー限界を算出してもよい。他の例では、弁コントローラ１０２は、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズの検出においてスルー限界制御を作動してもよい。例示の方法５００は、１つ以上の算出されたスルー限界を制御ユニット１０８のメモリ２１４に保存する（ブロック５１４）と終了する。
【００７２】
図６の例示の方法６００は、図１の制御ユニット１０８における位置制御アルゴリズムまたは処理により算出された駆動値の変更を制限する。例示の方法６００は駆動値の単一の算出値およびスルー限界の比較を示す。ただし、例示の方法６００は受信した制御信号および／または受信した弁移動フィードバック信号各々の場合に開始され得る。例示の方法６００は、図１の制御弁アセンブリ１００が動作状態にあり、弁コントローラ１０２が制御信号およびフィードバック信号を受信する（ブロック６０２およびブロック６０４）ことにより開始される。次に、フィードバック信号と制御信号との差異からＩ／Ｐ駆動値を算出する（ブロック６０６）。このＩ／Ｐ駆動値は、弁コントローラ１０２が弁１０４に連結されたアクチュエータを開放または閉塞する量に対応する。
【００７３】
Ｉ／Ｐ駆動値を算出すると、Ｉ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異からＩ／Ｐ駆動値の変化を算出する（ブロック６０８）。以前のＩ／Ｐ駆動値は、最新の制御信号およびフィードバック信号を弁コントローラ１０２が受信する前にＩ／Ｐ変換器１１２に送信されたＩ／Ｐ駆動値である。また、以前のＩ／Ｐ駆動値は、スルー限界に基づいて変更されてもよい。次に、Ｉ／Ｐ駆動値の変化とスルー限界とを比較する（ブロック６１０）。スルー限界は、Ｉ／Ｐ駆動値の変化（例えば、関数）、Ｉ／Ｐ駆動値と共に算出された電流の平均、Ｉ／Ｐ駆動値、および／またはＩ／Ｐ駆動値に加えられる前の算出された電流の平均に基づいてもよい。代替的に、スルー限界はＩ／Ｐ変換器１１２における最大のＩ／Ｐ駆動値の変化に対応する値でもよい。
【００７４】
Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも小さい場合には（ブロック６１０）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック６１４）。また、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり（例えば、Ｉ／Ｐ駆動値が減少する）、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも小さい場合には（ブロック６１０）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８は、Ｉ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック６１４）。しかしながら、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも大きい場合（ブロック６１０）、またはＩ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がスルー限界よりも大きい場合（ブロック６１０）は、Ｉ／Ｐ駆動値をスルー限界に基づいて変更する（ブロック６１２）。Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスである場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値にスルー限界をプラスした値以下に減少させる。同様に、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスである場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値からスルー限界をマイナスした値以上に増大させる。例示の方法は、変更したＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信すること（ブロック６１４）により終了する。
【００７５】
図７の例示の方法７００はフィードバック信号および／または制御信号におけるノイズに起因する駆動値の変更を制限する。例示の方法７００は駆動値の単一の算出値およびスルー限界の比較を示す。ただし、例示の方法７００は受信した制御信号および／または受信した弁移動フィードバック信号の各々の場合に実行され得る。他の実装では、例示の方法７００は弁コントローラ１０２内、および／または外部環境ノイズに起因してコネクタ１０６内において検出されたノイズに基づいてスルー限界を設定できる。例示の方法７００は、図１の制御弁アセンブリ１００が動作状態にあり、弁コントローラ１０２が制御信号およびフィードバック信号を受信する（ブロック７０２およびブロック７０４）ことにより開始される。次に、フィードバック信号および／または制御信号におけるノイズを検査する（ブロック７０６）。信号におけるノイズ検査は、ノイズの振幅または平均値がノイズ閾値よりも大きいか否かの決定を含み得る。一部の例では、制御信号および／またはフィードバック信号が弁コントローラ１０２および／または制御ユニット１０８内でフィルタをかけられた後に、ノイズ検査が実行されてもよい。他の例では、任意のフィルタリングの前にノイズが検査されてもよい。
【００７６】
次に、測定されたノイズに基づいてスルー限界を設定する（ブロック７０８）。スルー限界とノイズとの関係は図５に示す例示の方法５００により決定され得る。ノイズがノイズ閾値以下である場合には、スルー限界は、Ｉ／Ｐ駆動値の変化および／またはＩ／Ｐ駆動値に基づいて算出された電流の平均のみに基づいてもよい。代替的に、スルー限界はＩ／Ｐ変換器１１２における最大の電流変化に対応してもよい。ノイズがノイズ閾値よりも大きい場合には、ノイズスルー限界は、ノイズおよびＩ／Ｐ駆動値の変化、並びに／または算出された電流の平均に基づいてもよい。次に、フィードバック信号と制御信号との差異に基づいてＩ／Ｐ駆動値を算出する（ブロック７１０）。Ｉ／Ｐ駆動値を算出すると、Ｉ／Ｐ駆動値と以前のＩ／Ｐ駆動値との差異に基づいてＩ／Ｐ駆動値の変化を算出する（ブロック７１２）。
【００７７】
図７の例示の方法７００は、Ｉ／Ｐ駆動値の変化とノイズスルー限界とを比較する（ブロック７１４）ことに続く。Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも小さい場合には（ブロック７１４）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック７１８）。また、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり（例えば、Ｉ／Ｐ駆動値が減少する）、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも小さい場合には（ブロック７１４）、Ｉ／Ｐ駆動値は修正されず、制御ユニット１０８はＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック７１８）。
【００７８】
しかしながら、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも大きいか、Ｉ／Ｐ駆動値の変化がマイナスであり、そのＩ／Ｐ駆動値の変化がノイズスルー限界よりも大きい場合には（ブロック７１４）、ノイズスルー限界に基づいてＩ／Ｐ駆動値を変更する（ブロック７１６）。Ｉ／Ｐ駆動値の変化がプラスの場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値にノイズスルー限界をプラスした値以下に減少させる。同様に、Ｉ／Ｐ駆動値の変更がマイナスの場合には、Ｉ／Ｐ駆動値を、以前のＩ／Ｐ駆動値からノイズスルー限界をマイナスした値以上に増大させる。例示の方法は、変更されたＩ／Ｐ駆動値を電流としてＩ／Ｐ変換器１１２に送信する（ブロック７１８）ことにより終了する。
【００７９】
本明細書に記載された例示の方法および装置の実施に用いられ得る例示のプロセッサシステム８１０のブロック図を図８に示す。例えば、例示のプロセッサシステム８１０に類似またはそれと同一のプロセッサシステムは、図１および／または図２に示すデジタル弁コントローラ１０４、回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０の実施に用いられ得る。複数の周辺機器、インターフェース、チップ、メモリなどを含む例示のプロセッサシステム８１０を下に記載するが、これらの要素の１つ以上は、デジタル弁コントローラ１０４、回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０の１つ以上の実施に用いられる他の例示のプロセッサシステムでは省略されてもよい。
【００８０】
図８に示すプロセッサシステム８１０は、相互接続バス８１４に連結されたプロセッサ８１２を含む。プロセッサ８１２はレジスタセットまたはレジスタ空間８１６を含む。図８では全体がチップに内蔵されたものとしてこれは示されるが、代替的には、専用の電気的接続および／または相互接続バス８１４を介してプロセッサ８１２に直接連結され、その全体または一部がチップ外部に配置されていてもよい。プロセッサ８１２は任意の適切なプロセッサ、プロセシングユニット、またはマイクロプロセッサでもよい。図８には示していないが、システム８１０はマルチプロセッサシステムでもよく、それ故、相互接続バス８１４と通信可能に接続するプロセッサ８１２と同一または類似する１つ以上の付加的なプロセッサを含んでもよい。
【００８１】
図８のプロセッサ８１２は、メモリコントローラ８２０およびペリフェラル入力／出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ８２２を含むチップセット８１８に連結される。周知のように、チップセットは、通常、チップセット８１８に連結された１つ以上のプロセッサによりアクセス可能、または用いられる複数の汎用および／または専用レジスタ、タイマなどに加えて、Ｉ／Ｏおよびメモリ管理機能を備える。メモリコントローラ８２０は、プロセッサ８１２（または、マルチプロセッサの場合には複数のプロセッサ）がシステムメモリ８２４および大容量記憶メモリ８２５にアクセス可能になる機能を実行する。
【００８２】
システムメモリ８２４は、例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの任意の所望の種類の揮発性および／または不揮発性メモリを含んでもよい。大容量記憶メモリ８２５は、任意の所望の種類の大容量記憶デバイスを含んでもよい。例えば、デジタル弁コントローラ１０４（図１）の実施に例示のプロセッサシステム８１０を用いる場合には、大容量記憶メモリ８２５はハードディスクドライブ、光学式ドライブ、テープストレージデバイスなどを含んでもよい。代替的に、回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０の実施に例示のプロセッサシステム８１０を用いる場合には、大容量記憶メモリ８２５は、固体メモリ（例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭメモリなど）、磁気メモリ（例えば、ハードドライブ）、または回路基板１０８、Ｉ／Ｐ駆動電流スルーリミッタ１１０、ノイズ検出器２０６、サーボ制御プロセッサ２０８、および／またはマイクロプロセッサ２１０における大容量記憶に適切な任意の他のメモリを含んでもよい。
【００８３】
ペリフェラルＩ／Ｏコントローラ８２２は、プロセッサ８１２が、ペリフェラルＩ／Ｏバス８３２を介して、ペリフェラル入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス８２６および８２８、並びにネットワークインターフェース８３０と通信可能になる機能を実行する。Ｉ／Ｏデバイス８２６および８２８は、例えば、キーボード、表示装置（例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）表示装置など）、ナビゲーションデバイス（例えば、マウス、トラックボール、容量性タッチパッド、ジョイスティックなど）などの任意の所望の種類のＩ／Ｏデバイスでもよい。ネットワークインターフェース８３０は、例えば、プロセッサシステム８１０と別のプロセッサシステムとを通信可能にするイーサネットデバイス、非同期転送モード（ＡＴＭ）デバイス、８０２．１１デバイス、ＤＳＬモデム、ケーブルモデム、セルラーモデムなどでもよい。
【００８４】
図８ではチップセット８１８内の別個の機能ブロックとしてメモリコントローラ８２０およびＩ／Ｏコントローラ８２２を示したが、これらのブロックで実行される機能は単一半導体回路内で一体化されてもよく、２つ以上の個々の集積回路を用いて実行されてもよい。
【００８５】
前述の例示の方法および／またはシステムの少なくともいくつかは、コンピュータプロセッサにおいて実行される１つ以上のソフトウェアおよび／またはファームウェアプログラムにより実施される。しかしながら、これらに限定されないが、特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックアレイ、および他のハードウェアデバイスを含む専用ハードウェアの実装が、本明細書に記載された例示の方法および／または装置のいくつかまたは全てを実施するために、全体または一部において同じように構成されてもよい。さらに、これらに限定されないが、分散処理もしくはコンポーネント／オブジェクト分散処理、並列処理、またはバーチャルマシン処理を含む別のソフトウェアの実装も、本明細書に記載された例示の方法および／またはシステムを実施するために構成されてもよい。
【００８６】
本明細書に記載された例示のソフトウェアおよび／またはファームウェアの実施が、磁気媒体（例えば、磁気ディスクまたはテープ）、磁気光学もしくは光ディスクなどの光媒体、または読み出し専用（不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、もしくは他の書換可能（揮発性）メモリの１つ以上を内蔵するメモリカードもしくは他のパッケージなどの固体媒体などの有形のストレージ媒体に保存されることに留意されたい。したがって、本明細書に記載された例示のソフトウェアおよび／またはファームウェアは、前述したものなどのタンジブルストレージ媒体または後続のストレージ媒体に保存されてもよい。前述の明細書が特定の規格およびプロトコルに関する例示のコンポーネントおよび機能を記載する範囲において、本特許がこのような規格およびプロトコルに制限されないことが理解される。例えば、インターネットおよび他のパケット交換ネットワーク伝送（例えば、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）／インターネットプロトコル（ＩＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）／ＩＰ、ハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ））における規格の各々は、当業界における現況の例を表す。このような規格は同一の一般的機能性を有する、より早いまたは効率的な均等物に定期的に置き換えられる。したがって、同一の機能性を有する取り換えられた規格およびプロトコルは、本特許により考慮される均等物であり、添付の請求項の範囲内に含まれるように意図される。
【００８７】
さらに、本特許はハードウェアにおいて実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む例示の方法および装置を開示するが、このようなシステムが説明のための単なる例示であり、限定することを意図するものではないことに留意されたい。例えば、これらのハードウェア、およびソフトウェアコンポーネントのいくつかまたは全てが、ハードウェア単独、ソフトウェア単独、ファームウェア単独、またはハードウェア、ソフトウェア、および／またはソフトウェアのいくつかの組み合わせにおいて実現され得ることが意図される。それ故、前述の明細書は例示の方法、システム、およびマシンアクセス可能な媒体を記載したが、例示はこのようなシステム、方法およびマシンアクセス可能な媒体を実現するための唯一の方法ではない。それ故、特定の例示の方法、システム、およびマシンアクセス可能な媒体が本明細書に記載されたが、本特許の範囲はそれに限定されない。それどころか、本特許は、逐語的または均等物の原理に基づいた添付の請求項の範囲内に適正に収まる全ての方法、システム、およびマシンアクセス可能な媒体を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する方法であって、
制御信号およびフィードバック信号を受信することと、
前記制御信号およびフィードバック信号から駆動値を算出することと、
前記駆動値と以前の駆動値との差異が前記電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定することと、
前記スルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記変更した駆動値を前記電空コントローラのトランスデューサに送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記駆動値と以前の駆動値との差異が前記スルー限界よりも大きいか否かを決定することは、
前記駆動値と以前の駆動値との差異を算出することと、
前記差異と前記スルー限界とを比較することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記スルー限界は、前記駆動値、前記以前の駆動値、前記駆動値と以前の駆動値との差異、前記制御信号、前記フィードバック信号、算出された平均駆動値、または実際の平均駆動値のうちの少なくとも１つに関連する、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スルー限界はサーボ制御プロセスの実行サイクルごとの、所定の最大の駆動値の変化である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記制御信号は規定の位置に電空アクチュエータを設定する命令を含み、前記フィードバック信号は前記電空アクチュエータの位置に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記以前の駆動値は前記フィードバック信号または前記制御信号の少なくともいずれかを受信する前に送信された、以前に算出された駆動値である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記制御信号または前記フィードバック信号の少なくともいずれかにおけるノイズを識別することと、
前記識別されたノイズに基づいてノイズスルー限界を設定することと、
前記駆動値と以前の駆動値との差異が前記ノイズスルー限界よりも大きいか否かを決定することと、
前記ノイズスルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ノイズを識別することは、前記ノイズの振幅または平均値の少なくともいずれかがノイズ閾値よりも大きいか否かを決定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する装置であって、前記装置が駆動電流スルーリミッタを備え、該駆動電流スルーリミッタが、
駆動値および以前の駆動値を受信し、
前記駆動値と前記以前の駆動値との差異が前記電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定し、
前記スルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更する、装置。
【請求項１１】
制御信号およびフィードバック信号を受信し、
前記制御信号および前記フィードバック信号から前記駆動値を算出して、前記駆動値を前記駆動電流スルーリミッタに伝送し、かつ、
前記変更した駆動値を前記電空コントローラのトランスデューサに送信する位置制御プロセッサをさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ノイズの振幅または平均値の少なくともいずれかがノイズ閾値よりも大きいか否かを決定することにより、前記制御信号または前記フィードバック信号の少なくともいずれかにおける前記ノイズを識別するノイズ検出器をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記駆動電流スルーリミッタは、
前記識別されたノイズに基づいてノイズスルー限界を設定し、
前記駆動値と前記以前の駆動値との差異が前記ノイズスルー限界よりも大きいか否かを決定し、
前記ノイズスルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記位置制御プロセッサから前記変更した駆動値を受信し、前記トランスデューサに送信される前記変更した駆動値を含む信号を生成する駆動電流ジェネレータと、
前記駆動電流スルーリミッタにおける前記以前の駆動値、前記駆動値、または前記スルー限界の少なくともいずれかを保存するメモリと、をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記メモリはサーボ制御プロセスの実行サイクルごとの、所定の最大の駆動値の変化として前記スルー限界を保存する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記駆動電流スルーリミッタは、前記フィードバック信号または前記制御信号の少なくともいずれかを受信する前に送信された、以前に算出された駆動信号として、前記以前の駆動信号を前記メモリに保存する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記駆動電流スルーリミッタは、前記駆動値と前記以前の駆動値との差異を算出することと、前記差異と前記スルー限界とを比較することとにより、前記駆動値と前記以前の駆動値との前記差異が前記スルー限界よりも大きいか否かを決定する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記駆動電流スルーリミッタは、前記駆動値、前記以前の駆動値、前記駆動値と以前の駆動値との差異、前記制御信号、前記フィードバック信号、算出された平均駆動値、または実際の平均駆動値のうちの少なくとも１つに関連する、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいて前記スルー限界を決定する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
フィードバック信号は電空アクチュエータの位置に対応し、制御信号は規定の位置に弁アクチュエータを設定する命令を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
制御信号およびフィードバック信号を受信し、
前記制御信号および前記フィードバック信号から駆動値を算出し、
前記駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定し、かつ、
前記スルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更することをマシンに実行させる保存された命令を有するマシンアクセス可能媒体。
【請求項２１】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは前記変更した駆動値を前記電空コントローラのトランスデューサに送信する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２２】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは前記駆動値と前記以前の駆動値との差異を算出し、前記差異と前記スルー限界とを比較することにより、前記駆動値と前記以前の駆動値との前記差異が前記スルー限界よりも大きいか否かを決定する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２３】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは前記駆動値、前記以前の駆動値、前記駆動値と前記以前の駆動値との差異、前記制御信号、前記フィードバック信号、算出された平均駆動値、または実際の平均駆動値の少なくとも１つに関連する、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいて前記スルー限界を算出する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２４】
前記以前の駆動値は前記フィードバック信号または前記制御信号の少なくともいずれかを受信する前に送信された、以前に算出された駆動値である、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２５】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは、
前記制御信号または前記フィードバック信号の少なくともいずれかにおけるノイズを識別し、
前記識別されたノイズに基づいてノイズスルー限界を設定し、
前記駆動値と前記以前の駆動値との前記差異が前記ノイズスルー限界よりも大きいか否かを決定し、
前記ノイズスルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項１】
電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する方法であって、
制御信号およびフィードバック信号を受信することと、
前記制御信号およびフィードバック信号から駆動値を算出することと、
前記駆動値と以前の駆動値との差異が前記電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定することと、
前記スルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記変更した駆動値を前記電空コントローラのトランスデューサに送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記駆動値と以前の駆動値との差異が前記スルー限界よりも大きいか否かを決定することは、
前記駆動値と以前の駆動値との差異を算出することと、
前記差異と前記スルー限界とを比較することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記スルー限界は、前記駆動値、前記以前の駆動値、前記駆動値と以前の駆動値との差異、前記制御信号、前記フィードバック信号、算出された平均駆動値、または実際の平均駆動値のうちの少なくとも１つに関連する、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スルー限界はサーボ制御プロセスの実行サイクルごとの、所定の最大の駆動値の変化である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記制御信号は規定の位置に電空アクチュエータを設定する命令を含み、前記フィードバック信号は前記電空アクチュエータの位置に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記以前の駆動値は前記フィードバック信号または前記制御信号の少なくともいずれかを受信する前に送信された、以前に算出された駆動値である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記制御信号または前記フィードバック信号の少なくともいずれかにおけるノイズを識別することと、
前記識別されたノイズに基づいてノイズスルー限界を設定することと、
前記駆動値と以前の駆動値との差異が前記ノイズスルー限界よりも大きいか否かを決定することと、
前記ノイズスルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ノイズを識別することは、前記ノイズの振幅または平均値の少なくともいずれかがノイズ閾値よりも大きいか否かを決定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する装置であって、前記装置が駆動電流スルーリミッタを備え、該駆動電流スルーリミッタが、
駆動値および以前の駆動値を受信し、
前記駆動値と前記以前の駆動値との差異が前記電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定し、
前記スルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更する、装置。
【請求項１１】
制御信号およびフィードバック信号を受信し、
前記制御信号および前記フィードバック信号から前記駆動値を算出して、前記駆動値を前記駆動電流スルーリミッタに伝送し、かつ、
前記変更した駆動値を前記電空コントローラのトランスデューサに送信する位置制御プロセッサをさらに備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ノイズの振幅または平均値の少なくともいずれかがノイズ閾値よりも大きいか否かを決定することにより、前記制御信号または前記フィードバック信号の少なくともいずれかにおける前記ノイズを識別するノイズ検出器をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記駆動電流スルーリミッタは、
前記識別されたノイズに基づいてノイズスルー限界を設定し、
前記駆動値と前記以前の駆動値との差異が前記ノイズスルー限界よりも大きいか否かを決定し、
前記ノイズスルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記位置制御プロセッサから前記変更した駆動値を受信し、前記トランスデューサに送信される前記変更した駆動値を含む信号を生成する駆動電流ジェネレータと、
前記駆動電流スルーリミッタにおける前記以前の駆動値、前記駆動値、または前記スルー限界の少なくともいずれかを保存するメモリと、をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記メモリはサーボ制御プロセスの実行サイクルごとの、所定の最大の駆動値の変化として前記スルー限界を保存する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記駆動電流スルーリミッタは、前記フィードバック信号または前記制御信号の少なくともいずれかを受信する前に送信された、以前に算出された駆動信号として、前記以前の駆動信号を前記メモリに保存する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記駆動電流スルーリミッタは、前記駆動値と前記以前の駆動値との差異を算出することと、前記差異と前記スルー限界とを比較することとにより、前記駆動値と前記以前の駆動値との前記差異が前記スルー限界よりも大きいか否かを決定する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記駆動電流スルーリミッタは、前記駆動値、前記以前の駆動値、前記駆動値と以前の駆動値との差異、前記制御信号、前記フィードバック信号、算出された平均駆動値、または実際の平均駆動値のうちの少なくとも１つに関連する、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいて前記スルー限界を決定する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
フィードバック信号は電空アクチュエータの位置に対応し、制御信号は規定の位置に弁アクチュエータを設定する命令を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
制御信号およびフィードバック信号を受信し、
前記制御信号および前記フィードバック信号から駆動値を算出し、
前記駆動値と以前の駆動値との差異が電空コントローラのスルー限界よりも大きいか否かを決定し、かつ、
前記スルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更することをマシンに実行させる保存された命令を有するマシンアクセス可能媒体。
【請求項２１】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは前記変更した駆動値を前記電空コントローラのトランスデューサに送信する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２２】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは前記駆動値と前記以前の駆動値との差異を算出し、前記差異と前記スルー限界とを比較することにより、前記駆動値と前記以前の駆動値との前記差異が前記スルー限界よりも大きいか否かを決定する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２３】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは前記駆動値、前記以前の駆動値、前記駆動値と前記以前の駆動値との差異、前記制御信号、前記フィードバック信号、算出された平均駆動値、または実際の平均駆動値の少なくとも１つに関連する、二次関係、線形関係、指数関係、対数関係、または段階関係の少なくとも１つに基づいて前記スルー限界を算出する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２４】
前記以前の駆動値は前記フィードバック信号または前記制御信号の少なくともいずれかを受信する前に送信された、以前に算出された駆動値である、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【請求項２５】
前記マシンアクセス可能な命令が実行されると、前記マシンは、
前記制御信号または前記フィードバック信号の少なくともいずれかにおけるノイズを識別し、
前記識別されたノイズに基づいてノイズスルー限界を設定し、
前記駆動値と前記以前の駆動値との前記差異が前記ノイズスルー限界よりも大きいか否かを決定し、
前記ノイズスルー限界に基づいて前記算出された駆動値を変更する、請求項２０に記載のマシンアクセス可能媒体。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５２３６１７（Ｐ２０１２−５２３６１７Ａ）
【公表日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０４７０３（Ｐ２０１２−５０４７０３）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２８７５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１７６６６
【国際公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．フロッピー
【出願人】（５９１０５５４３６）フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー (183)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２８７５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１７６６６
【国際公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．フロッピー
【出願人】（５９１０５５４３６）フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー (183)
【Ｆターム（参考）】
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