JP2019191760A - 調節器、調節方法、および、調節システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動弁の開度の状態を判断する技術を提供する。【解決手段】調節器は、制御対象から取得される制御量が予め設定された目標値と一致するように、第１の指令信号および第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力し、指令信号と、フィードバック信号とに基づいて、電動弁の状態を推定する。調節器は、指令信号に応じた、電動弁の弁開度の変化量を算出し、１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さからむだ時間を減じることで、電動弁が実質的に動作した時間の有効時間を算出する。調節器は、弁開度変化パターンを基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、電動弁が予め定められた異常状態であるか否かを判断する。【選択図】図１

Description

本開示は、電動弁を調節して制御量を目標値に近づける技術に関する。

目標値に基づき操作量に関する指令信号を出力し、その指令信号に基づいてモータを駆動させることで、制御対象における制御量（例えば、温度等）を調節する技術がある。例えば、特開平９−１９８１４７号公報（特許文献１）では、制御対象空間に配設される熱電対により当該制御対象空間の温度を検知して、設定温度との偏差に基づき、制御対象空間を設定温度に保つ温度調節処理を実行する技術が開示されている。

特開平９−１９８１４７号公報

ところで、液体や気体等の流体の流量を調節して、制御対象の温度等を目標値に近づける場合は、電動弁を用いた制御が行われるが、電動弁は機械的な摩擦や、管内の異物の存在等で弁の開度の変化速度が低下する場合がある。このような場合に、電動弁の状態を考慮に入れることなく、制御対象の制御量に基づく調節を行うだけでは、目標値に近づける調節が困難となる場合があった。

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、目標値に対する制御を行う場合に、電動弁の現在の状態を判断する技術を提供することである。

本開示の一例では、第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁を操作要素として利用し、制御対象を制御する調節器であって、上記制御対象から取得される制御量が予め設定された目標値と一致するように、上記第１の指令信号および上記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力する指令信号出力部と、事前のキャリブレーションにより取得された上記電動弁の弁開度の基準変化パターンを保持する保持部と、上記指令信号出力部から出力される指令信号と、上記電動弁の弁開度の度合いを示すフィードバック信号とに基づいて、上記電動弁の状態を推定する状態推定部とを備え、上記状態推定部は、上記指令信号出力部から間欠的に出力される１回分の指令信号に応じた、上記電動弁の弁開度の変化量を算出する変化量算出部と、上記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間を減じることで、上記電動弁が実質的に動作した時間である有効時間を算出する有効時間算出部と、上記電動弁の弁開度の変化量と、上記基準変化パターンの上記１回分の指令信号に対応する変化量と、上記有効時間とに基づいて算出される、上記基準変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、上記電動弁が予め定められた異常状態であるか否かを判断する判断部とを含む。

この開示によれば、調節器は、目標値に対する制御を行う場合に、電動弁の現在の状態を判断できる。

本開示の一例では、上記有効時間算出部は、上記１回分の指令信号が出力された時点の上記電動弁の現在位置に応じて、複数の上記むだ時間のうち上記有効時間の算出に用いるむだ時間を選択する。

この開示によれば、調節器は、指令信号の出力が開始された時点の電動弁の現在位置が全閉または全開の位置の場合に、その位置に応じたむだ時間を適切に選択できる。

本開示の一例では、上記複数のむだ時間は、上記電動弁の位置が全閉の位置から開度が変化するときのむだ時間と、上記電動弁の位置が全開の位置から開度が変化するときのむだ時間とを含む。

この開示によれば、調節器は、電動弁の位置が全閉位置または全開位置の場合に、有効時間の算出に必要な情報を選択できる。

本開示の一例では、上記有効時間算出部は、上記１回分の指令信号が出力された時点の上記電動弁の現在位置および上記１回分の指令信号が指示する上記電動弁の現在の変化方向と、上記１回分の指令信号が指示する上記電動弁の直前の変化方向とに応じて、複数の上記むだ時間のうち上記有効時間の算出に用いるむだ時間を選択する。

この開示によれば、調節器は、調節器は、電動弁が全閉から全開までの途中に位置する場合にその変化方向に応じた適切なむだ時間を選択できる。

本開示の一例では、上記複数のむだ時間は、上記電動弁の位置が全閉から全開の途中の位置で直前の変化方向と同じ方向に変化するときのむだ時間と、上記電動弁の位置が上記途中の位置で直前の変化方向と異なる方向に変化するときのむだ時間とを含む。

この開示によれば、調節器は、電動弁の位置が全閉から全開の途中の位置の場合に、有効時間の算出に必要な情報を選択できる。

本開示の一例では、上記変化量算出部は、上記１回分の指令信号が出力された時点の上記電動弁の現在位置と、上記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さとに基づいて、上記１回分の指令信号に対応する上記基準変化パターンの変化量の区間を特定する。

この開示によれば、調節器は、現在の電動弁の性能を判断するのに最適な基準開度の変化量を特定できる。

本開示の一例では、上記変化量算出部は、上記弁開度変化パターンが非線形性を有する曲線となる場合に、線形性を有する複数の直線で近似する。

この開示によれば、調節器は、電動弁の開度の変化量に対する抵抗値の変化量を容易に算出できる。

本開示の一例では、上記判断部により上記異常状態であると判断された場合に、警報信号を出力する警報信号出力部をさらに含む。

この開示によれば、調節器は電動弁が異常状態であることをユーザに対して確実に通知できる。

本開示の一例では、第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁を操作要素として利用し、制御対象を制御する調節器の調節方法であって、上記制御対象から取得される制御量が予め設定された目標値と一致するように、上記第１の指令信号および上記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力するステップと、事前のキャリブレーションにより取得された上記電動弁の弁開度の基準変化パターンを保持するステップと、上記間欠的に出力されるステップにより出力される指令信号と、上記電動弁の弁開度の度合いを示すフィードバック信号とに基づいて、上記電動弁の状態を推定するステップとを備え、上記状態を推定するステップは、上記間欠的に出力するステップにより間欠的に出力される１回分の指令信号に応じた、上記電動弁の弁開度の変化量を算出するステップと、上記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間を減じることで、上記電動弁が実質的に動作した時間である有効時間を算出するステップと、上記電動弁の弁開度の変化量と、上記基準変化パターンの上記１回分の指令信号に対応する変化量と、上記有効時間とに基づいて算出される、上記基準変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、上記電動弁が予め定められた異常状態であるか否かを判断するステップとを含む。

この開示によれば、調節器は、目標値に対する制御を行う場合に、電動弁の状態を判断できる。

本開示の一例では、第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁と、上記電動弁を操作要素として利用して、制御対象を制御する調節器であって、上記制御対象から取得される制御量が予め設定された目標値と一致するように、上記第１の指令信号および上記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力する指令信号出力部と、事前のキャリブレーションにより取得された上記電動弁の弁開度の基準変化パターンを保持する保持部と、上記指令信号出力部から出力される指令信号と、上記電動弁の弁開度の度合いを示すフィードバック信号とに基づいて、上記電動弁の状態を推定する状態推定部とを備え、上記状態推定部は、上記指令信号出力部から間欠的に出力される１回分の指令信号に応じた、上記電動弁の弁開度の変化量を算出する変化量算出部と、上記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間を減じることで、上記電動弁が実質的に動作した時間である有効時間を算出する有効時間算出部と、上記電動弁の弁開度の変化量と、上記基準変化パターンの上記１回分の指令信号に対応する変化量と、上記有効時間とに基づいて算出される、上記基準変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、上記電動弁が予め定められた異常状態であるか否かを判断する判断部とを備えた調節器とを含む。

この開示によれば、調節器は、目標値に対する制御を行う場合に、電動弁の状態を判断できる。

ある局面において、目標値に対する制御を行う場合に、電動弁の状態を判断できる。

本実施の形態に従う調節システム１の構成例を示す図である。 本実施の形態に従う状態推定部２２の機能を説明する図である。 本実施の形態に従う計測開度の変化量Ｐ１と基準開度の変化量Ｐ２と追従度Ｐ３との関係を示す図である。 本実施の形態に従う基準変化パターンＢＰの導出について説明する図である。 本実施の形態に従う電動弁３２が全閉の位置から開方向に開度が変化する場合のむだ時間ＴＤ１について説明する図である。 本実施の形態に従う電動弁３２が全開の位置から閉方向に開度が変化する場合のむだ時間ＴＤ２について説明する図である。 本実施の形態に従う基準開度の変化量Ｐ２と抵抗値変化量について説明する図である。 本実施の形態に従う異常判定処理の具体例について説明する図である。 本実施の形態に従う調節システム１のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に従うプロセッサ２０が実行する処理の一部を表すフローチャートである。 本実施の形態に従うプロセッサ２０が実行するむだ時間ＴＤの設定についての処理の一部を表すフローチャートである。 本実施の形態に従うプロセッサ２０の有効時間ＴＥの算出処理について説明する図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜Ａ．適用例＞
＜Ａ−１．システム構成＞
図１を参照して、本発明の適用例について説明する。図１は、本実施の形態に従う調節システム１の構成例を示す図である。調節システム１は、例えば炉等の制御対象４における温度の調節を行うシステムであって、調節器２とコントロールバルブ３とを含む。

調節器２は、制御対象４の温度を検出して、コントロールバルブ３に指令を行う。そのため、コントロールバルブ３は調節器２の操作要素となる。調節器２は、指令信号出力部２１と、状態推定部２２と、記憶装置２３とを含む。

指令信号出力部２１は、ユーザが操作する外部端末（図示せず）から入力される目標値ＳＶと、制御対象４からの制御量ＰＶとを受け付けて、制御量ＰＶを目標値ＳＶに近づける操作量を指示する指令信号ＭＶを出力する。指令信号出力部２１は、指令信号ＭＶをコントロールバルブ３と状態推定部２２とに出力する。

目標値ＳＶは、炉等の制御対象４における希望温度であり、制御量ＰＶは炉内の実際の温度である。また、指令信号ＭＶは、炉内の希望温度と実際の温度との差を減少させるために、コントロールバルブ３の制御を指示する信号である。

コントロールバルブ３は、調節器２からの指令信号ＭＶに基づいて、制御対象４へ供給される流体の流量を調節する。コントロールバルブ３は、モータ３１と、電動弁３２と、配管３３と、ポテンショメータ３４とを有する。モータ３１は、指令信号ＭＶに含まれる第１の指令信号に基づいてある方向に回転（例えば、正転）する。また、モータ３１は、指令信号ＭＶに含まれる第２の指令信号に基づいてある方向とは逆方向に回転（例えば、反転）する。第１の指令信号および第２の指令信号は、指令信号出力部２１から間欠的に出力される信号である。なお、指令信号出力部２１は、いずれか一方の信号を出力している間は他方の信号は出力しない。

モータ３１は、指令信号出力部２１から出力される１回分の指令信号ＭＶの継続する時間に応じて、正転または逆転の動作を継続して行う。電動弁３２は、モータ３１の回転により開方向または閉方向のいずれかの方向に移動して開度が変化する。具体的には、電動弁３２は、第１の指令信号に基づくモータの正転により開方向に位置が変化する。電動弁３２が開方向に動作することで、配管３３を介して制御対象４に流入する流体（例えば、ガス）の流量が増加する。また、電動弁３２は、第２の指令信号に基づくモータの反転により閉方向に位置が変化する。電動弁３２が閉方向に動作することで、配管３３を介して制御対象４に流入するガスの流量が減少する。

電動弁３２の開度が変化することで、配管３３内のガスの流量も変化し、制御対象４側の配管３３の一端に設けられるバーナ（後述する図９に示すバーナ３５）の火力が調節される。具体的には、バーナの火力が大きくなれば制御対象４内の温度が上昇し、バーナの火力が小さくなれば制御対象４内の温度が低下する。このようにして調節された温度を示す制御量ＰＶは、制御対象４から指令信号出力部２１に出力される。

また、モータ３１の回転によりポテンショメータ３４から調節器２の状態推定部２２に入力される電圧が変化する。ポテンショメータ３４は、モータの３１の回転に伴う移動量や回転角を電圧に変換する機器であり、具体的には可変抵抗器やロータリーエンコーダ等である。本実施の形態では可変抵抗器を例に説明するが、上述のように回転角や移動量を変換する機器であれば他の機器を用いてもよい。

ポテンショメータ３４は、モータ３１の回転により生じる電動弁３２の移動量に応じたフィードバック信号ＦＢを状態推定部２２に出力する。言い換えると、ポテンショメータ３４は、モータ３１が回転することで開度が変化する電動弁３２の弁の開度の変化量に応じたフィードバック信号ＦＢを状態推定部２２に出力する。

なお、電動弁３２は、例えば全閉の位置が開度0％で、全開の位置が開度100％となる。そして、電動弁３２の開度の変化量は、開度が変化した割合（変化率）である。例えば、電動弁３２の位置が全閉から全開の位置まで変化した場合、電動弁３２の開度の変化量は＋100%となる。また例えば、電動弁３２の位置が全閉の位置から開方向に20%変化（開度0%→20%）した場合は、電動弁３２の開度の変化量は＋20%となる。さらに、電動弁３２の位置が全閉から全開の位置までの半分の位置（開度50%）の場合に、閉方向に30%変化（開度50%→20%）した場合は、電動弁３２の開度の変化量は−30%となる。

＜Ａ−２．状態推定部の機能（変化量算出部）＞
状態推定部２２は、指令信号出力部２１から出力された指令信号ＭＶと、ポテンショメータ３４から出力されたフィードバック信号ＦＢとに基づいて電動弁３２の状態を推定する。具体的には、状態推定部２２は、指令信号ＭＶの出力が継続した時間の長さと、電動弁３２の弁開度の度合いとに基づいて電動弁３２の状態を推定する。

図２を参照して状態推定部２２の機能について説明する。図２は、本実施の形態に従う状態推定部２２の機能を説明する図である。状態推定部２２は、変化量算出部２２１と、有効時間算出部２２３と、判断部２２５とを含む。

変化量算出部２２１は、指令信号出力部２１から間欠的に出力される１回分の指令信号ＭＶに応じた、電動弁３２の弁開度の基準変化パターンを基準とした追従度Ｐ３を算出する。追従度Ｐ３は、電動弁３２のキャリブレーション時に取得される弁開度の基準変化パターン（例えば、後述する図７等に示す弁開度の基準変化パターンであり、以下、基準変化パターンともいう。）ＢＰに示される正常時の（理想的な）電動弁３２の変化量と比べて、現在の電動弁３２の変化量とどれくらい追従できているかを示す値であり、現在の電動弁３２の性能を示す指標である。変化量算出部２２１は、計測開度の変化量Ｐ１を基準開度の変化量Ｐ２により除算することで、追従度Ｐ３を算出する。

計測開度の変化量Ｐ１は、調節システム１が製造された後、実際に運用されているときの１回分の指令信号ＭＶにより算出される値である。指令信号出力部２１から出力される１回分の指令信号ＭＶが発生（ＯＮ）したタイミングで、モータ３１が正転または反転を開始し、電動弁３２の開度が変化する。この指令信号ＭＶの出力が継続している間は、モータ３１の回転と電動弁３２の開度の変化が継続する。指令信号ＭＶの出力が終了（ＯＦＦ）すると、モータ３１は回転を停止し、電動弁３２の開度の変化はゼロになる。

また、モータ３１の回転に伴いポテンショメータ３４の可変抵抗器の抵抗値が変化することで、フィードバック信号ＦＢの電圧が変化する。例えば、モータ３１の正転に伴い可変抵抗器の抵抗値が減少することで、フィードバック信号ＦＢの電圧が減少する。また、例えば、モータ３１の反転に伴い可変抵抗器の抵抗値が増加することで、フィードバック信号ＦＢの電圧が増加する。

このようにして変化量算出部２２１は、調節システム１が製造された後、実際に運用されているときに、ポテンショメータ３４の可変抵抗器の抵抗値の変化に伴う電圧の変化量に応じたフィードバック信号ＦＢを取得して、電動弁３２の計測開度の変化量Ｐ１を算出する。なお、変化量算出部２２１は、計測開度の変化量Ｐ１における電動弁３２の開度の変化が開始される位置（現在位置）を、記憶装置２３に記憶されている電動弁３２の初期位置と、電動弁３２のこれまで（前回以前）の開度の変化量とに基づいて導出する。

基準開度の変化量Ｐ２は、基準変化パターンＢＰのうちの１回分の指令信号ＭＶに対応する区間における変化量である。具体的には、基準開度の変化量Ｐ２は、後述する図７の時間ｔ１７〜ｔ１８（時間Ｔ１）の区間における抵抗値Ｑ１からＱ２の変化量に対応する変化量20%（開度60%→80%）である。変化量算出部２２１は、計測開度の変化量Ｐ１に対応する基準開度の変化量Ｐ２の区間を特定し追従度Ｐ３を算出する。

変化量算出部２２１は、１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置と、この１回分の指令信号ＭＶの出力が継続した時間の長さとから、計測開度の変化量Ｐ１に対応する変化量の区間を特定する。これにより、調節器２は、現在の電動弁３２の性能を判断するのに最適な基準開度の変化量Ｐ２を特定できる。変化量算出部２２１は、例えば、計測開度の変化量Ｐ１における１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置が開度60%の場合で、この１回分の指令信号ＭＶの出力が継続した時間の長さ時間ｔ１７〜ｔ１８までの時間の長さ（時間Ｔ１）と同じ長さのときは、基準変化パターンＢＰのうちの時間ｔ１７〜ｔ１８の区間の基準変化量を特定する。時間ｔ１７〜ｔ１８の区間の基準変化量は、抵抗値の変化量ｒ７に対応する開度の変化量が20%であり、この変化量が現在の計測開度Ｐ１に対応する基準開度の変化量Ｐ２となる。

図３を参照して計測開度の変化量Ｐ１と基準開度の変化量Ｐ２と追従度Ｐ３との関係について説明する。図３は、本実施の形態に従う計測開度の変化量Ｐ１と基準開度の変化量Ｐ２と追従度Ｐ３との関係を示す図である。図３の横軸は変化量の値（変化率）を示す。

例えば、上述の時間ｔ１７〜ｔ１８の区間の変化量を当てはめて、基準開度の変化量Ｐ２を20%とした場合、計測開度の変化量Ｐ１が14%のときは、追従度Ｐ３は70％となる。すなわち、電動弁３２は、正常時（100%）に比べて現在の性能が70%となっている。言い換えると、現在の電動弁の劣化量は30%であり、基準変化パターンＢＰの変化量を基準とした乖離度合いが30%となる。このように乖離度合いは、電動弁３２の正常時に対する現在の劣化度合いを示す指標であり、追従度と乖離度合いとは相反する関係となる。

図４を参照して、基準変化パターンＢＰの具体的な算出方法について説明する。図４は、本実施の形態に従う基準変化パターンＢＰの導出について説明する図である。図４の横軸は時間（秒）を示し、各時間軸では上から第１の指令信号のＯＮ／ＯＦＦ状態、第２の指令信号のＯＮ／ＯＦＦ状態、および、開度の変化量を示す。

時間ｔ１０で指令信号出力部２１が第１の指令信号をコントロールバルブ３に出力する（第１の指令信号ＯＮ）ことで、モータ３１が正転を開始する。モータ３１の正転により電動弁３２は全閉の位置から開方向に変化し開度が変化する。変化量算出部２２１は、第１の指令信号がＯＮになったタイミング（時間ｔ１０）から第１の指令信号がＯＦＦになるタイミング（時間ｔ２０）までの電動弁３２の開度の変化量をポテンショメータ３４の抵抗値の変化に基づく電圧の変化量から算出する。

具体的には、変化量算出部２２１は、第１の指令信号がＯＮとなるタイミング（時間ｔ１０）から全閉の位置にある電動弁３２が開方向への変化を開始し、第１の指令信号がＯＦＦとなるタイミング（時間ｔ２０）までに全開の位置に変化するまでの電圧の変化を示すフィードバック信号ＦＢを取得する。変化量算出部２２１は、取得したフィードバック信号ＦＢに基づいて、電動弁３２の位置が全閉から全開の位置に変化するまでの抵抗値の変化と、開度の変化とを示す基準変化パターンＢＰ１を導出して記憶装置２３に保持する。

時間ｔ２０からｔ３０の間は第１の指令信号および第２の指令信号は出力されることないため、電動弁３２の位置は全開の位置ままであり、開度の変化は生じない。

時間ｔ３０で指令信号出力部２１が第２の指令信号をコントロールバルブ３に出力する（第２の指令信号ＯＮ）ことで、モータ３１が反転を開始する。モータ３１の反転により電動弁３２は全開の位置から閉方向に変化し開度が変化する。変化量算出部２２１は、第２の指令信号がＯＮになったタイミング（時間ｔ３０）から第２の指令信号がＯＦＦになるタイミング（時間ｔ４０）まで電動弁３２の開度の変化量をポテンショメータ３４の抵抗値の変化に基づく電圧の変化量から算出する。

具体的には、変化量算出部２２１は、第２の指令信号がＯＮとなるタイミング（時間ｔ３０）から全開の位置にある電動弁３２が閉方向への変化を開始し、第２の指令信号がＯＦＦとなるタイミング（時間ｔ４０）までに全閉の位置に変化するまでの電圧の変化を示すフィードバック信号ＦＢを取得する。変化量算出部２２１は、取得したフィードバック信号ＦＢに基づいて、電動弁３２の位置が全開から全閉の位置に変化するまでの抵抗値の変化と、開度の変化とを示す基準変化パターンＢＰ２を導出して記憶装置２３に保持する。

なお、上述の電動弁３２の全閉から全開までの基準変化パターンＢＰ１と全開から全閉までの基準変化パターンＢＰ２との時間ごとの開度の値は異なる値となる。このように異なる値となるのは、モータ３１の正転と反転とのトルクの違いや、電動弁３２が開方向に移動する場合と、閉方向に移動するときの速度の違い等によるものである。

このように、変化量算出部２２１は、指令信号出力部２１による指令信号ＭＶに基づいて、基準変化パターンＢＰ１を導出する。指令信号出力部２１は、電動弁３２の位置が全閉の位置のときに１回分の指令信号ＭＶを発生（ＯＮ）させて、開方向に変化している間は指令信号ＭＶの出力を継続して、全開の位置となったときに指令信号ＭＶの出力を終了（ＯＦＦ）させる。また、変化量算出部２２１は、指令信号出力部２１による指令信号ＭＶに基づいて、基準変化パターンＢＰ２を導出する。指令信号出力部２１は、電動弁３２の位置が全開の位置のときに１回分の指令信号ＭＶを発生（ＯＮ）させて、閉方向に変化している間は指令信号ＭＶの出力を継続して、全閉の位置となったときに指令信号ＭＶの出力を終了（ＯＦＦ）させる。なお、以下では、基準変化パターンＢＰ１とＢＰ２とを総称して基準変化パターンＢＰという場合もある。

なお、基準変化パターンＢＰの導出は、上述のように調節システム１の最初の稼働時や、調節システム１のメンテナンス時などのキャリブレーション時に行われる。すなわち電動弁３２が正常な状態のときに行われる。そのため、基準変化パターンＢＰのうちの基準開度の変化量Ｐ２は、電動弁３２が正常な状態での変化量である。基準変化パターンＢＰは、記憶装置２３に保持される。なお、基準変化パターンＢＰが記憶装置２３に格納された後に新たな基準変化パターンＢＰが算出された場合は、更新後の基準変化パターンＢＰが記憶装置２３に保持される。記憶装置２３は、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置などで構成される。

＜Ａ−３．状態推定部の機能（有効時間算出部）＞
図２に戻り、状態推定部２２の有効時間算出部２２３は、指令信号ＭＶの出力が継続した時間から、むだ時間ＴＤを減じることで、有効時間ＴＥを算出する。有効時間ＴＥは、電動弁３２が実質的に動作した時間である。最初に、図５および図６を参照して、むだ時間ＴＤについて説明する。

図５は、本実施の形態に従う電動弁３２が全閉の位置から開方向に開度が変化する場合のむだ時間ＴＤ１について説明する図である。図６は、本実施の形態に従う電動弁３２が全開の位置から閉方向に開度が変化する場合のむだ時間ＴＤ２について説明する図である。

図５の基準変化パターンＢＰ１と、図６の基準変化パターンＢＰ２とは、図４で説明した基準変化パターンＢＰ１と、基準変化パターンＢＰ２と同じパターンである。図５および図６の横軸は時間（秒）を示し、縦軸は電動弁３２の開度（％）を示す。図５において、指令信号出力部２１は、時間ｔ１０〜ｔ２０まで継続して指令信号ＭＶ（第１の指令信号）を出力する。このように第１の指令信号の出力がＯＮとなる時間ｔ１０から第１の指令信号の出力がＯＦＦとなる時間ｔ２０までの時間を以下ではトラベル時間ＴＲ１という。時間ｔ１０〜ｔ２０のトラベル時間ＴＲ１のうち、時間ｔ１０からｔ１１までの間は電動弁３２の位置を開方向に変化させる第１の指令信号が発せられているにもかかわらず、実際には電動弁３２の開度が変化しない、むだ時間ＴＤ１が発生している。

有効時間算出部２２３は、第１の指令信号の出力の開始タイミングと電動弁３２の開度の変化の開始タイミングとに基づき、むだ時間ＴＤ１を算出する。すなわち、有効時間算出部２２３は、第１の指令信号が出力された時点から電動弁３２の開度の変化が開始する時点までのむだ時間ＴＤ１を算出する。

また、図６において、指令信号出力部２１は、時間ｔ３０〜ｔ４０まで継続して指令信号ＭＶ（第２の指令信号）を出力する。このように第２の指令信号がＯＮとなる時間ｔ３０から第２の指令信号がＯＦＦとなる時間ｔ４０までの時間を以下ではトラベル時間ＴＲ２という。時間ｔ３０〜ｔ４０のトラベル時間ＴＲ２のうち、時間ｔ３０からｔ３１までの間は電動弁３２の位置を開方向に変化させる第２の指令信号が発せられているにもかかわらず、実際には電動弁３２の開度が変化しない、むだ時間ＴＤ２が発生している。

有効時間算出部２２３は、第２の指令信号の出力の開始タイミングと電動弁３２の開度の変化の開始タイミングとに基づき、電動弁３２が全開状態から開度が変化するまでのむだ時間ＴＤ２を算出する。すなわち、有効時間算出部２２３は、第２の指令信号が出力された時点から電動弁３２の開度の変化が開始する時点までのむだ時間ＴＤ２を算出する。これにより、調節器２は、指令信号ＭＶの出力が開始されてから終了するまでの間で、電動弁３２が実質的に動作した時間の算出に必要な情報を取得できる。

以下では、むだ時間ＴＤ１とむだ時間ＴＤ２とを第１のむだ時間という場合がある。また、むだ時間ＴＤ１とむだ時間ＴＤ２とを総称してむだ時間ＴＤという場合がある。むだ時間ＴＤは、モータ３１の駆動に関する摩擦力による生じるものであり、例えば、モータ３１が停止状態から駆動し始めたときに、その駆動力が軸回りの摩擦力よりも大きくなるまでにかかる時間である。なお、むだ時間ＴＤ１とＴＤ２との時間の長さは、基本的には異なる時間となる。モータの正転と反転とではトルクが異なることが多いためである。むだ時間ＴＤは記憶装置２３に保持される。

また、以下では、上述のトラベル時間ＴＲ１とトラベル時間ＴＲ２とを総称してトラベル時間ＴＲという場合がある。有効時間算出部２２３は、トラベル時間ＴＲからむだ時間ＴＤを減じることで、電動弁３２が実質的に動作した時間である有効時間ＴＥを算出する。

なお、有効時間算出部２２３が電動弁３２の全閉状態から全開状態となるまでの間の第１のむだ時間（むだ時間ＴＤ１、ＴＤ２）を算出することについて説明した。これに対して、有効時間算出部２２３は、むだ時間ＴＤ３とむだ時間ＴＤ４とを算出するようにしてもよい。むだ時間ＴＤ３は、電動弁３２が全閉から全開までの途中の位置にある場合に、電動弁３２の現在の変化方向と直前の変化方向とが同じ方向のときのむだ時間である。むだ時間ＴＤ４は、電動弁３２が全閉から全開までの途中の位置にある場合に、電動弁３２の現在の変化方向と直前の変化方向とが異なる方向のときのむだ時間である。

むだ時間ＴＤ３とむだ時間ＴＤ４は基本的には異なる時間となる。具体的には、むだ時間ＴＤ３よりもむだ時間ＴＤ４が長い時間となる。モータ３１の回転方向が逆回転となるため、モータが駆動するまでに時間を要するためである。なお、以下では、むだ時間ＴＤ３とむだ時間ＴＤ４とを総称して第２のむだ時間という場合がある。また、むだ時間ＴＤ３およびむだ時間ＴＤ４を、上述のむだ時間ＴＤ１およびＴＤ２とともに総称してむだ時間ＴＤという場合がある。

また、第２のむだ時間は、第１のむだ時間よりも短い時間となる。有効時間算出部２２３は、例えば第２のむだ時間を第１のむだ時間の半分（１／２）の時間として算出する。

有効時間算出部２２３は、このようにしてむだ時間ＴＤを算出し、１回の指令信号の出力が継続した時間の長さであるトラベル時間ＴＲからむだ時間ＴＤを減じることで、電動弁３２が実質的に動作した時間である有効時間ＴＥを算出する。これにより、調節器２は、電動弁３２が全閉から全開までのいずれの位置にある場合でもむだ時間ＴＤを用いて正確な有効時間ＴＥを算出できる。

＜Ａ−４．状態推定部の機能（判断部）＞
図２に戻り、状態推定部２２は、変化量算出部２２１が算出した追従度Ｐ３と、有効時間算出部２２３が算出した有効時間ＴＥとに基づいて、基準変化パターンＢＰの変化量を基準とした、単位時間あたりの追従度を算出する。

判断部２２５は、単位時間あたりの追従度に基づく乖離度合いから電動弁３２が予め定められた異常状態であるか否かを判断する。これにより、調節器２は、目標値ＳＶに対する制御を行う場合に、電動弁３２の状態を判断できる。また、調節器２は、目標値ＳＶと制御量ＰＶとに差が生じる原因の少なくとも一つを特定できる。

＜Ａ−５．まとめ＞
このように、調節器２の指令信号出力部２１は、ユーザの使用する端末から取得した目標値ＳＶと、制御対象４から取得した制御量ＰＶとの入力を受け付ける。指令信号出力部２１は、目標値ＳＶと制御量ＰＶとに基づく指令信号ＭＶをコントロールバルブ３に出力する。状態推定部２２の変化量算出部２２１は、指令信号ＭＶに基づくモータ３１の回転によるポテンショメータ３４の電圧の変化を示すフィードバック信号ＦＢを取得して、電動弁３２の開度の現在の変化量である計測開度の変化量Ｐ１を算出する。

状態推定部２２の変化量算出部２２１は、電動弁３２の現在の開度の変化量を示す計測開度の変化量Ｐ１を、電動弁３２の正常時の開度の変化量を示す基準開度の変化量Ｐ２で除算することで、電動弁３２の正常時の開度の変化量に対する現在の開度の変化量の割合を示す追従度Ｐ３を算出する。基準開度の変化量Ｐ２は、キャリブレーションにより取得された電動弁３２の弁開度の基準変化パターンのうちのある区間（時間）の変化量である。計測開度の変化量Ｐ１に対する基準開度の変化量Ｐ２の特定は、計測開度の変化量Ｐ１における１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置と、１回分の指令信号ＭＶが出力が計測した時間の長さとに基づいて行われる。

状態推定部２２の有効時間算出部２２３は、１回分の指令信号ＭＶの出力の開始タイミングと電動弁３２の開度の変化の開始タイミングとに基づきむだ時間ＴＤを算出する。有効時間算出部２２３は、出力が継続した時間の長さを示すトラベル時間ＴＲからむだ時間ＴＤを減じることで、電動弁３２が実質的に動作した時間である有効時間ＴＥを算出する。

判断部２２５は、追従度Ｐ３と有効時間ＴＥとに基づく単位時間あたりの追従度ＰＴと、予め定められた閾値である異常判断閾値２３ａとに基づいて電動弁３２の状態が異常状態であるか否かを判断する。判断部２２５は、例えば、単位時間あたりの追従度ＰＴが異常判断閾値２３ａの未満の場合に電動弁３２の状態が異常状態であると判断する。言い換えると、判断部２２５は、例えば、単位時間あたりの乖離度合いが異常判断閾値２３ａ以上の場合に電動弁３２の状態が異常状態であると判断する。これにより、調節器２は、目標値ＳＶに対する制御を行う場合に、電動弁３２の状態を判断できる。また、調節器２は、目標値ＳＶと制御量ＰＶとに差が生じる原因の少なくとも一つを特定できる。

＜Ｂ．異常判断処理の具体例＞
＜Ｂ−１．基準開度の変化量と抵抗値の変化量についての説明＞
次に、図７および図８を参照して、異常判断処理の具体例について詳細に説明する。図７は、本実施の形態に従う基準開度の変化量Ｐ２と抵抗値変化量について説明する図である。図７の横軸は時間（秒）を示し、縦軸の左側は電動弁３２の開度（％）を示す。また、縦軸の右側は、抵抗値（Ω）を示す。

有効時間算出部２２３は、時間ｔ１０で第１の指令信号がＯＮになってから、時間ｔ２０で第１の指令信号がＯＦＦになるまでの第１の指令信号の継続した時間の長さ（トラベル時間ＴＲ１）を算出する。有効時間算出部２２３は、トラベル時間ＴＲ１（時間ｔ１０〜ｔ２０）からむだ時間ＴＤ（時間ｔ１０〜ｔ１１）を減じた有効時間ＴＥ（時間ｔ１１〜ｔ２０）を算出する。

有効時間算出部２２３は、１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置に応じて、複数のむだ時間のうち有効時間の算出に用いるむだ時間を選択する。具体的には、有効時間算出部２２３は、１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置が例えば全閉の場合は、むだ時間ＴＤ１〜ＴＤ４のうち有効時間ＴＥの算出に用いるむだ時間ＴＤ１を選択する。むだ時間ＴＤ１は、電動弁３２が全閉状態から開度が変化するときのむだ時間である。

また具体的には、有効時間算出部２２３は、１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置が例えば全開の場合は、むだ時間ＴＤ１〜ＴＤ４のうち有効時間ＴＥの算出に用いるむだ時間ＴＤ２を選択する。電動弁３２が全開状態から開度が変化するときのむだ時間である。これにより、調節器２は、指令信号ＭＶの出力が開始された時点の電動弁３２の現在位置が全閉または全開の位置の場合に、その位置に応じたむだ時間を適切に選択できる。調節器２は、電動弁３２の位置が全閉位置の場合と全開位置の場合のそれぞれの位置に応じたむだ時間を選択できる。また、調節器２は、電動弁３２の位置が全閉位置または全開位置の場合に、有効時間ＴＥの算出に必要な情報を選択できる。

有効時間算出部２２３は、１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置および１回分の指令信号ＭＶが指示する電動弁３２の現在の変化方向と、１回分の指令信号ＭＶが指示する電動弁３２の直前の変化方向とに応じて、複数のむだ時間ＴＤのうち有効時間ＴＥの算出に用いるむだ時間ＴＤを選択する。具体的には、有効時間算出部２２３は、１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置が、例えば全閉から全開の途中の位置で、１回分の指令信号ＭＶが指示する電動弁３２の現在の変化方向が開方向で、１回分の指令信号ＭＶが指示する電動弁３２の直前の変化方向が開方向の場合、むだ時間ＴＤ３ａ（ＴＤ３）を有効時間ＴＥの算出に用いるむだ時間として選択する。なお、むだ時間ＴＤ３は、電動弁３２の位置が全閉から全開の途中の位置で直前の変化方向と同じ方向に変化するときのむだ時間である。

また、具体的には、有効時間算出部２２３は、１回分の指令信号ＭＶが出力された時点の電動弁３２の現在位置が、例えば全閉から全開の途中の位置で、１回分の指令信号ＭＶが指示する電動弁３２の現在の変化方向が開方向で、１回分の指令信号ＭＶが指示する電動弁３２の直前の変化方向が閉方向の場合、むだ時間ＴＤ４ａ（ＴＤ４）を有効時間ＴＥの算出に用いるむだ時間として選択する。むだ時間ＴＤ４は、電動弁３２の位置が全閉から全開の途中の位置で直前の変化方向と異なる方向に変化するときのむだ時間ＴＤである。このように、調節器２は、調節器２は、電動弁３２が全閉から全開までの途中に位置する場合にその変化方向に応じた適切なむだ時間ＴＤを選択できる。また、調節器２は、電動弁３２の位置が全閉から全開の途中の位置の場合に、有効時間ＴＥの算出に必要な情報を選択できる。

なお、図７および図８では時間ｔ１０〜ｔ２０の間の時間ｔ１４の直前で第１の指令信号がＯＦＦとなり、時間ｔ１４でＯＮになることで、時間ｔ１４〜ｔ１４ａにおいてむだ時間ＴＤ３ａが発生している。このように電動弁３２の開度の変化が、基準変化パターンＢＰ破線で示されている。なお、基準変化パターンＢＰは、基準変化パターンＢＰ１を例に説明する。

状態推定部２２の変化量算出部２２１は、基準変化パターンＢＰ１の時間ｔ１０〜ｔ２０間を例えば１０等分して、それぞれの区間における基準開度の変化量Ｐ２を算出する。具体的には、変化量算出部２２１は、時間ｔ１０〜ｔ１１、時間ｔ１１〜ｔ１２、時間ｔ１２〜ｔ１３、・・・・・、時間ｔ１８〜ｔ１９、および、時間ｔ１９〜ｔ２０の各時間の区間における基準開度の変化量Ｐ２を算出する。具体的には、変化量算出部２２１は、ポテンショメータ３４の可変抵抗器の抵抗の変化量（電圧の変化量）と算出して、これに対応する基準開度の変化量Ｐ２を算出する。

変化量算出部２２１は、時間ｔ１０〜ｔ１１の間の抵抗値の変化量0Ωを算出して、この間の電動弁３２の基準開度の変化量Ｐ２が0％であることを算出する。この時間は第１の指令信号がＯＮ状態であるにも関わらず、開度の変化量が0%であることからむだ時間ＴＤとなる。また、変化量算出部２２１は、時間ｔ１１以降の各区間から抵抗値の変化量を算出して、それぞれの区間の電動弁３２の基準開度の変化量Ｐ２を算出する。例えば、変化量算出部２２１は、時間ｔ１５〜ｔ１６の間の抵抗値の変化量ｒ５Ωを算出して、この抵抗値の変化量に対応する電動弁３２の基準開度の変化量Ｐ２を10%（開度40%→50%）として算出する。また、別の例としては時間ｔ１６〜ｔ１７の間の抵抗値の変化量ｒ６Ωを算出して、この抵抗値の変化量に対応する電動弁３２の基準開度の変化量Ｐ２を10％（開度50％→60％）として算出する。このようにして、変化量算出部２２１は、各区間の抵抗値の変化量を算出し、抵抗値の変化量に対応する基準開度の変化量Ｐ２ａを記憶装置２３に格納する。なお、抵抗値の変化量は、上述のフィードバック信号ＦＢの電圧の変化量に対応する値である。

ここで、図７、８の破線で示す基準変化パターンＢＰ１は非線形の曲線となっている。変化量算出部２２１は、各区間の曲線に対して線形補完を行うことで、基準変化パターンＢＰ１を直線に近似する処理を行う。変化量算出部２２１は、例えば、時間ｔ１７における抵抗値Ｑ１と、時間ｔ１８における抵抗値Ｑ２との間の曲線に対して線形補完を行うことで曲線を直線に近似する。変化量算出部２２１は、他の区間でもこのような線形補完を行うことで、非線形性を有する曲線を複数の直線をつないで近似した折線近似を実行し、折線推移線ＰＬを算出する。これにより、調節器２は、電動弁３２の開度の変化量に対する抵抗値の変化量を容易に算出できる。

＜Ｂ−２．異常判定処理＞
次に、異常判定処理の具体例について、図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態に従う異常判定処理の具体例について説明する図である。図８に示すように、電動弁３２の今回の開度変化の開始位置が、全閉から全開までの途中の位置にあるとして説明する。具体的には、電動弁３２が全閉状態である開度0%から開方向に22%移動した開度22%の位置にあり、トラベル時間が時間ｔ１４〜１７に相当する時間（トラベル時間ＴＲ３）であるとして説明する。

変化量算出部２２１は、計測開度の変化量Ｐ１に関し、電動弁３２の開度の変化が開始した位置が開度22％であり、トラベル時間ＴＲ３の場合、抵抗値Ｑ３〜Ｑ４まで変化する計測パターンＲＬが得られ、抵抗値の変化量Ｒ１（ｒ４ｂ＋ｒ５）を算出する。変化量算出部２２１は、基準変化パターンＢＰ１の変化量の区間を電動弁３２の現在位置（22％）とトラベル時間ＴＲ３から時間ｔ１４〜ｔ１７として特定する。この区間における抵抗値Ｑ３〜Ｑ５までの抵抗値の変化量Ｒ２（ｒ４ｂ＋ｒ５＋ｒ６）を算出する。

なお、時間ｔ１４〜ｔ１４ａの間はむだ時間ＴＤ３ａとなるため、抵抗の変化量ｒ４ａは0Ωとなる。このむだ時間ＴＤ３ａは、例えば、指令信号出力部２１が時間ｔ１０〜ｔ２０（第１の指令信号ＯＮ〜ＯＦＦ）の間において、時間ｔ１４の例えば直前に電動弁３２を開方向に変化させる第１の指令信号の出力をＯＦＦして、時間ｔ１４で第１の指令信号の出力をＯＮすることで算出される。また、むだ時間ＴＤ１の半分の時間をむだ時間ＴＤ３ａとしてもよい。

有効時間算出部２２３は、第１の指令時間のＯＮからＯＦＦまでにトラベル時間ＴＲ３からむだ時間ＴＤ３を減じて有効時間ＴＥ３を算出する。

状態推定部２２は、（Ｐ１／Ｐ２）＝Ｐ３、Ｐ３／ＴＥ３＝ＢＴの計算を行う。状態推定部２２は、抵抗の変化量Ｒ１に対応する計測開度の変化量Ｐ１を、抵抗の変化量Ｒ２に対応する基準開度の変化量Ｐ２で除算して、追従度Ｐ３を算出する。また、状態推定部２２は、追従度Ｐ３を有効時間ＴＥ３で除算して、単位時間あたりの追従度ＰＴを算出する。

判断部２２５は、単位時間あたりの追従度ＰＴに基づいて、電動弁３２が予め定められた異常状態であるか否かを判断する。具体的には、判断部２２５は、記憶装置２３に格納されている異常判断閾値２３ａを読み出す。判断部２２５は、例えば、単位時間あたりの追従度ＰＴが異常判断閾値２３ａ未満の場合に電動弁３２の状態が異常であると判断し、弁追従度ＰＴが異常判断閾値以上のときに電動弁３２の状態が正常であると判断する。言い換えると、判断部２２５は、例えば、単位時間あたりの乖離度合いが異常判断閾値２３ａ以上の場合に電動弁３２の状態が異常であると判断し、乖離度合いが異常判断閾値未満のときに電動弁３２の状態が正常であると判断する。これにより、調節器２は、目標値ＳＶに対する制御を行う場合に、電動弁３２の状態を判断できる。また、調節器２は、目標値ＳＶと制御量ＰＶとに差が生じる原因の少なくとも一つを特定できる。

＜Ｃ．ハードウェア構成＞
図９は、本実施の形態に従う調節システム１のハードウェア構成例を示すブロック図である。図９を参照して、調節システム１は、炉等の制御対象４における温度の調節を行うシステムであって、調節器２と、コントロールバルブ３と、警報器５とを含む。

調節器２は、制御対象４の温度を検出して、コントロールバルブ３に指令を行う。そのため、コントロールバルブ３は調節器２の操作要素となる。調節器２は、プロセッサ２０と記憶装置２３と、定電流回路２４と、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ-ｔｏ-Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ２５と、第１のスイッチ部ＳＷ１と、第２のスイッチ部ＳＷ２と、検知部３０と、警報信号出力部５０とを含む。

プロセッサ２０は、記憶装置２３に格納されたプログラムを読み出して処理を実行することで、電動弁３２を操作要素として利用し、制御対象４を制御する。プロセッサ２０は記憶装置２３に格納された指令信号出力プログラム２１ａを読み出して実行する。具体的には、プロセッサ２０は、ユーザが操作する外部端末（図示せず）から入力された目標値ＳＶと、制御対象４からの受け付けた制御量ＰＶとにより、制御量ＰＶが目標値ＳＶに近づくような操作量を指示する指令信号ＭＶを第１のスイッチ部ＳＷ１と第２のスイッチ部ＳＷ２のいずれかに出力する。

第１のスイッチ部ＳＷ１および第２のスイッチ部ＳＷ２は、電動弁３２の開閉を切替える。本実施の形態では、第１のスイッチ部ＳＷ１および第２のスイッチ部ＳＷ２は、開動作用リレー１３１、および、閉動作用リレー１３２を含んでいる。第１のスイッチ部ＳＷ１および第２のスイッチ部ＳＷ２は、プロセッサ２０からの指令信号ＭＶに基づき、開動作用リレー１３１、および、閉動作用リレー１３２のいずれかをＯＮ（導通状態）とする。開動作用リレー１３１がＯＮされると、コントロールバルブ３に対して第１の指令信号が出力され、閉動作用リレー１３２がＯＮされると、第２の指令信号が出力される。

目標値ＳＶは、例えば炉等の制御対象４における希望温度であり、制御量ＰＶは炉内の実際の温度である。また、指令信号ＭＶは、炉内の希望温度と実際の温度との差を減少させるために、第１のスイッチ部ＳＷ１と第２のスイッチ部ＳＷ２のいずれかがＯＦＦ状態からＯＮ状態となることで、コントロールバルブ３に含まれるモータ３１を駆動する。

制御対象４には、熱電対４１が設けられており、熱電対４１の端子間に発生する熱起電力に基づき、制御対象４の実際温度に対応する温度を検知部３０が検知して、制御量ＰＶとしてプロセッサ２０に出力する。

コントロールバルブ３は、調節器２からの指令信号ＭＶに基づいて、制御対象４へ供給される流体の流量を調節する。コントロールバルブ３は、モータ３１と、電動弁３２と、配管３３と、ポテンショメータ３４とを有する。モータ３１は、指令信号ＭＶに含まれる第１の指令信号により第１のスイッチ部ＳＷ１がＯＮ状態となることで、ある方向に回転（例えば、正転）する。また、モータ３１は、指令信号ＭＶに含まれる第２の指令信号により第２のスイッチ部ＳＷ２がＯＮ状態となることで、ある方向とは逆方向に回転（例えば、反転）する。第１の指令信号および第２の指令信号は、指令信号出力部２１から間欠的に出力される信号である。

なお、指令信号出力部２１は、いずれか一方のスイッチへ信号を出力している場合、他方のスイッチへの信号は出力しない。このように、モータ３１は、指令信号出力部２１から出力される１回分の指令信号ＭＶの継続する時間に応じて、正転または逆転することで、電動弁３２は開方向または閉方向のいずれかの方向に移動する。

電動弁３２は、第１の指令信号に基づくモータの正転により開方向に移動する。このように電動弁３２が開方向に動作することで、配管３３を介して制御対象４に流入するガスの流量が増加する。また、電動弁３２は、第２の指令信号に基づくモータの反転により閉方向に移動する。このように電動弁３２が閉方向に動作することで、配管３３を介して制御対象４に流入するガスの流量が減少する。

電動弁３２の動作により配管３３内のガスの流量を調節することで、制御対象４側の配管３３の一端に設けられるバーナ３５の火力が調整される。具体的には、バーナ３５の火力が大きくなれば制御対象４内の温度が上昇し、バーナの火力が小さくなれば制御対象４内の温度が低下する。このように調節された温度を示す制御量ＰＶが、制御対象４からプロセッサ２０に出力される。

また、モータ３１の回転によりポテンショメータ３４からプロセッサ２０に入力される電圧が変化する。ポテンショメータ３４は、モータの３１の回転に伴う移動量や回転角を電圧に変換する機器であり、具体的には可変抵抗器３４０である。可変抵抗器３４０は、摺動子（摺動する端子）Ｗ、端子Ｃおよび端子Ｏを有し、モータ３１の回転に連動して、摺動子Ｗが端子Ｃと端子Ｏとの間を摺動する。摺動子Ｗの摺動により、可変抵抗器３４０の抵抗値は変化する。例えば電動弁３２が開方向に制御されている場合、摺動子Ｗは端子Ｃ側へ摺動し、電動弁３２が閉方向に制御されている場合には、摺動子Ｗは端子Ｏ側へ摺動する。摺動子Ｗが端子Ｃに到達すると、電動弁３２の位置は全開位置となるためモータ３１の回転は停止する。摺動子Ｗが端子Ｏに到達すると、電動弁３２の位置は全閉位置となるためモータ３１の回転は停止する。

可変抵抗器３４０を含むポテンショメータ３４は、モータ３１の回転により生じる移動量に応じたフィードバック信号ＦＢを出力する。具体的には、ポテンショメータ３４は、モータ３１が回転することで開度が変化する電動弁３２の弁の開度の変化量に応じたフィードバック信号ＦＢをＡＤコンバータ２５に出力する。

ＡＤコンバータ２５は、可変抵抗器３４０の上記３つの端子Ｗ、Ｃ、Ｏそれぞれと接続される。ＡＤコンバータ２５は、フィードバック信号ＦＢに基づき、可変抵抗器３４０の端子Ｗと端子Ｃと間の電圧を検出する。ＡＤコンバータ２５により検出された電圧は、プロセッサ２０に出力される。また、定電流回路２４から可変抵抗器３４０の端子Ｏと端子Ｃとの間を通る電流が供給される。

プロセッサ２０は、記憶装置２３に格納された状態推定プログラム２２ａを読み出して実行する。具体的には、プロセッサ２０は指令信号出力部２１から出力された指令信号ＭＶと、ポテンショメータ３４から出力されたフィードバック信号ＦＢとに基づいて電動弁３２の状態を推定する。

プロセッサ２０は、計測開度の変化量Ｐ１と基準開度の変化量Ｐ２とに基づいて、追従度Ｐ３を算出する。

また、プロセッサ２０は、トラベル時間ＴＲからむだ時間ＴＤを減じることで有効時間ＴＥを算出する。プロセッサ２０は、追従度Ｐ３を有効時間ＴＥで除算して、単位時間あたりの追従度ＰＴを算出する。

プロセッサ２０は、電動弁３２の単位時間あたりの追従度ＰＴ（単位時間あたりの乖離度合い）に基づいて、電動弁３２が予め定められた異常状態であるか否かを判断する。具体的には、プロセッサ２０は、記憶装置２３に格納されている異常判断閾値２３ａを読み出して、例えば、単位時間あたりの追従度ＰＴが、異常判断閾値２３ａの速度未満（の場合に電動弁３２の状態が異常であると判断する。また、プロセッサ２０は、単位時間あたりの追従度ＰＴが異常判断閾値以上のときに電動弁３２の状態が正常であると判断する。

プロセッサ２０は、電動弁３２の状態が異常であると判断した場合は、警報信号出力部５０に指示信号を出力する。プロセッサ２０からの指示信号を受け付けた警報信号出力部５０は、ユーザへの画像や音等で警告に関する信号を警報器５に出力する。警報器５は警報信号出力部５０から出力された信号を受け付けてユーザに対する警告を出力する。これにより、調節器２は電動弁３２が異常状態であることをユーザに対して確実に通知できる。

＜Ｄ．プロセッサの制御構造＞
図１０を参照して、調節器２のプロセッサ２０の制御構造について説明する。図１０は、本実施の形態に従うプロセッサ２０が実行する処理の一部を表すフローチャートである。プロセッサ２０は、記憶装置２３に記憶されている指令信号出力プログラム２１ａ、状態推定プログラム２２ａ、基準変化パターンＢＰ、および、異常判断閾値２３ａを読み出して実行することで実現される。

ステップＳ１０１の処理において、プロセッサ２０は、追従度Ｐ３と有効時間ＴＥとに基づいて、単位時間あたりの追従度ＰＴを算出する。

ステップＳ１０３の処理において、プロセッサ２０は、単位時間あたりの追従度ＰＴに基づいて、電動弁３２が予め定められた異常状態であるか否かを判断する。具体的には、プロセッサ２０は、記憶装置２３に格納されている異常判断閾値２３ａを読み出して、単位時間あたりの追従度ＰＴが異常判断閾値２３ａ未満の場合は（ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１０５に切り替える。また、単位時間あたりの追従度ＰＴが異常判断閾値２３ａ以上のときは（ステップＳ１０３においてＮＯ）、この処理を終了する。

ステップＳ１０５の処理において、プロセッサ２０は、電動弁３２の状態が異常であると判断した場合は、警報信号出力部５０に指示信号を出力する。プロセッサ２０からの指示信号を受け付けた警報信号出力部５０は、ユーザに対して画像や音等で警告に関する信号を警報器５に出力する。警報器５は警報信号出力部５０からの信号を受け付けてユーザに対する警告を出力する。これにより、調節器２は電動弁３２が異常状態であることをユーザに対して確実に通知できる。

次に、図１１を参照して、むだ時間ＴＤの設定の処理について説明する。図１１は、本実施の形態に従うプロセッサ２０が実行するむだ時間ＴＤの設定についての処理の一部を表すフローチャートである。

ステップＳ２０１の処理において、プロセッサ２０は、むだ時間ＴＤの設定を開始するか否かを判定する。具体的には、プロセッサ２０が、図１０において説明したステップＳ１０１の処理における単位時間あたりの抵抗値の変化量Ｒ４を算出する場合に、ステップＳ２０１の処理が実行される。プロセッサ２０は、むだ時間ＴＤの設定を開始すると判断した場合は（ステップＳ２０１においてＹＥＳ）、制御をステップＳ２０３に切り替える。また、プロセッサ２０は、むだ時間ＴＤの設定を開始しないと判断したときは（ステップＳ２０１においてＮＯ）、この処理を終了する。

ステップＳ２０３の処理において、プロセッサ２０は電動弁３２の現在位置が全閉から全開までの途中の位置か否かを判断する。プロセッサ２０は、現在の位置が全閉から全開までの途中の位置の場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、制御をステップＳ２１１に切り替える。プロセッサ２０は、現在位置が全閉から全開までの途中の位置ではない場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、制御をステップＳ２０５に切り替える。

ステップＳ２０５の処理において、プロセッサ２０は電動弁３２の位置が全閉の位置か否かを判断する。プロセッサ２０は電動弁３２の位置が全閉の位置の場合は、（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、制御をステップＳ２０７に切り替える。プロセッサ２０は、電動弁３２の位置が全開の位置の場合は、（ステップＳ２０５でＮＯ）、制御をステップＳ２０９に切り替える。

ステップＳ２０７の処理において、プロセッサ２０は電動弁３２の現在位置が全閉の位置であるため、むだ時間ＴＤ１（全閉→開方向）を選択して処理を終了する。

ステップＳ２０９の処理において、プロセッサ２０は電動弁３２の現在位置が全開の位置であるため、むだ時間ＴＤ２（全開→閉方向）を選択して処理を終了する。

ステップＳ２１１の処理において、プロセッサ２０は、電動弁３２の現在の変化方向が開方向か否かを判断する。プロセッサ２０は、現在の変化方向が開方向の場合は（ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、制御をステップＳ２１３に切り替える。プロセッサ２０は、現在の変化方向が開方向でない場合、すなわち閉方向の場合は（ステップＳ２１１においてＮＯ）、制御をステップＳ２１９に切り替える。

ステップＳ２１３の処理において、プロセッサ２０は、電動弁３２の直前の変化方向が開方向か否かを判断する。プロセッサ２０は、直前の変化方向が開方向の場合は（ステップＳ２１３においてＹＥＳ）、制御をステップＳ２１５に切り替える。プロセッサ２０は、直前の変化方向が開方向ではない場合、すなわち閉方向の場合は（ステップＳ２１３においてＮＯ）、制御をステップＳ２１７に切り替える。

ステップＳ２１５の処理において、プロセッサ２０は、指令信号ＭＶ（第１の指令信号）の出力の開始タイミング（トラベル時間ＴＲの開始タイミング）から電動弁３２の開度が変化するタイミングまでのむだ時間をむだ時間ＴＤ３ａとして設定して処理を終了する。このむだ時間ＴＤ３ａは、電動弁３２の位置が全閉から全開の間の途中の位置で、直前の変化方向が開方向であり現在の変化方向も開方向に変化する場合のむだ時間となる。

ステップＳ２１７の処理において、プロセッサ２０は、指令信号ＭＶ（第１の指令信号）の出力の開始タイミングから電動弁３２の開度が変化するタイミングまでのむだ時間をむだ時間ＴＤ４ａとして設定して処理を終了する。このむだ時間ＴＤ４ａは、電動弁３２の位置が全閉から全開の間の途中の位置で、直前の変化方向が閉方向であり現在の変化方向が開方向に変化する場合のむだ時間となる。

ステップＳ２１９の処理において、プロセッサ２０は、電動弁３２の直前の変化方向が開方向か否かを判断する。プロセッサ２０は、直前の変化方向が開方向の場合は（ステップＳ２１９においてＹＥＳ）、制御をステップＳ２２１に切り替える。プロセッサ２０は、直前の移動方向が開方向ではない場合、すなわち閉方向の場合は（ステップＳ２１９においてＮＯ）、制御をステップＳ２２３に切り替える。

ステップＳ２２１の処理において、プロセッサ２０は、指令信号ＭＶ（第２の指令信号）の出力の開始タイミングから電動弁３２の開度が変化するタイミングまでのむだ時間をむだ時間ＴＤ４ｂとして設定して処理を終了する。このむだ時間ＴＤ４ｂは、電動弁３２の位置が全閉から全開の間の途中の位置で、直前の変化方向が開方向であり現在の変化方向が閉方向に変化する場合のむだ時間となる。

ステップＳ２２３の処理において、プロセッサ２０は、指令信号ＭＶ（第２の指令信号）の出力の開始タイミングから電動弁３２の開度が変化するタイミングまでのむだ時間をむだ時間ＴＤ３ｂとして設定して処理を終了する。このむだ時間ＴＤ３ｂは、電動弁３２が全閉から全開の間の途中の位置にある状態で、直前の移動方向が閉方向であり現在の移動方向も閉方向に移動する場合のむだ時間となる。

このように、プロセッサ２０は電動弁３２の現在と直前の移動状況に応じたむだ時間ＴＤを設定することで、有効時間ＴＥを精度良く算出して、電動弁３２の開度の状態を正確に判断できる。

次に、プロセッサ２０がむだ時間ＴＤを設定して有効時間ＴＥを算出する処理の具体例について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施の形態に従うプロセッサ２０の有効時間ＴＥの算出処理について説明する図である。

プロセッサ２０は、状態推定プログラム２２ａの有効時間を算出する機能部として、動作状態導出部２０１と、むだ時間設定部２０２と、むだ時間格納部２０３と、動作時間算出部２０４と、有効時間算出部２２３とを含む。

動作状態導出部２０１は、電動弁３２の現在の移動方向に関する指令信号ＭＶと、直前の移動方向に関する指令信号ＭＶ（−１）とから、電動弁３２の直前の移動方向と現在の移動方向を導出する。動作状態導出部２０１は、例えば、直前の移動方向が閉方向であり現在の移動方向が開方向であることを導出する。

むだ時間設定部２０２は、動作状態導出部２０１により導出された電動弁３２の直前の移動方向（閉方向）と現在の移動方向（開方向）とに基づき、むだ時間格納部２０３に格納された複数種類のむだ時間ＴＤ（例えば、むだ時間ＴＤ１〜ＴＤ４ｂ）の中から、むだ時間ＴＤ１を選択する。

むだ時間格納部２０３は、記憶装置２３から読み出した情報を展開するメモリであり、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性記憶装置などで構成される。

動作時間算出部２０４は、現在の移動方向に関する指令信号ＭＶの出力が継続した時間の長さを示すトラベル時間ＴＲを算出する。

有効時間算出部２２３は、トラベル時間ＴＲからむだ時間ＴＤ１を減じた有効時間ＴＥを算出する。これによりプロセッサ２０は、電動弁３２が実際に動作を開始して終了するまでの正確な時間を算出できる。

＜Ｅ．変形例＞
本実施の形態では、上述のように制御対象４を炉としてこの炉内の温度を制御するために、流体をガスとして制御対象４へ放出されるガスの流量の調節を例として説明したが、制御対象４はこれに限定されることなく他（例えば、水槽等）を対象とするものであってもよい。この場合、制御対象４へ放出される流体は水であり、水槽内の水位を制御するために、水の流量を調節するようにしてもよい。

本実施の形態では、変化量算出部２２１は、基準開度の変化量Ｐ２を算出するための区間の設定に関して、基準変化パターンＢＰの時間を１０分割することを説明した。分割する数は例示であって、１０よりも多くても少なくてもよい。また、変化量算出部２２１は、分割せずに計測開度の変化量Ｐ１の時間に対応する基準開度の変化量Ｐ２の時間を基準変化パターンＢＰのうちから選択してもよい。例えば、変化量算出部２２１は、全閉から全開までの時間ｔ１０〜ｔ２０のうち、計測開度の変化量Ｐ１が生じた１回の指令信号ＭＶが出力された時間（ＯＮ時間）から出力が終了した時間（ＯＦＦ時間）までの時間と、同じ時間を時間ｔ１０〜ｔ２０の間で選択し、その時間における基準開度の変化量Ｐ２を比較の対象としてもよい。

本実施の形態では、基準開度の変化量Ｐ２が非線形性を有する場合に、各区間の変化量を線形補完して折線近似することについて説明した。これに対して、基準開度の変化量Ｐ２が線形性を有している場合は、折線近似の処理を実行することなく、各区間の変化量をそのまま用いてもよい。

また、本実施の形態では、目標値に対する制御を行う場合に、電動弁３２の状態を判断する処理として、計測開度の変化量Ｐ１を基準開度の変化量Ｐ２で除算した追従度Ｐ３を有効時間ＴＥで除算した単位時間あたりの追従度ＰＴを閾値と比較する処理について説明した。これに対して、他の処理方法で電動弁３２の状態を判断するようにしてもよい。例えば、計測開度の変化量Ｐ１を有効時間ＴＥで除算した値を閾値と比較して電動弁３２が異常状態か否かを判断するようにしてもよい。

本実施の形態では、図７および図８を用いて、電動弁３２の全閉から全開の基準開度の変化量（基準開度の変化量Ｐ２ａ）についての説明を行ったが、電動弁３２の全開から全閉の基準開度の変化量（基準開度の変化量Ｐ２ｂ）についても時間を複数の区間に分けて、区間ごとの抵抗値の変化量から電動弁３２の開度の変化量の算出する処理や、折線近似の処理等が上記図７および図８で説明した内容と同様に行われる。

本実施の形態では、変化量算出部２２１が、各区間の曲線に対して線形補完を行うことで、基準変化パターンＢＰ１を直線に近似する処理を行うことについて説明した。これに対して、変化量算出部２２１は、計測パターンＲＬに対して線形補完を行って、直線に近似する処理を行ってもよい。

本実施の形態では、むだ時間ＴＤについて、むだ時間ＴＤ１（全閉→開方向）、むだ時間ＴＤ２（全開→閉方向）、むだ時間ＴＤ３ａ（開方向→開方向）、むだ時間ＴＤ３ｂ（閉方向→閉方向）、むだ時間ＴＤ４ａ（閉方向→開方向）、むだ時間ＴＤ４ｂ（開方向→閉方向）の合計６つを例に示した。すなわち、（１）全閉または全開から電動弁３２の開度が変化するむだ時間ＴＤ１およびＴＤ２のグループと、（２）全閉から全開までの途中の位置で直前と現在の変化方向が同じむだ時間ＴＤ３のグループと、（３）全閉から全開までの途中の位置で直前と現在の変化方向異なるむだ時間ＴＤ４のグループとの３種類を例に説明した。そして、目標値ＳＶに対する制御を行う場合に、電動弁３２の状態を判断する場合、これら３種類すべてを実施してもよいし、（１）および（２）の２種類（４つのむだ時間）を用いて電動弁３２の状態の判断を実施するようにしてもよい。

＜Ｆ．付記＞
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。

［構成１］
第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁（３２）を操作要素として利用し、制御対象（４）を制御する調節器（２）であって、
前記制御対象（４）から取得される制御量（ＰＶ）が予め設定された目標値（ＳＶ）と一致するように、前記第１の指令信号および前記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力する指令信号出力部（２１）と、
事前のキャリブレーションにより取得された前記電動弁（３２）の弁開度の基準変化パターンを保持する保持部（２３）と、
前記指令信号出力部（２１）から出力される指令信号（ＭＶ）と、前記電動弁（３２）の弁開度の度合いを示すフィードバック信号（ＦＢ）とに基づいて、前記電動弁（３２）の状態を推定する状態推定部（２２）とを備え、
前記状態推定部（２２）は、
前記指令信号出力部（２１）から間欠的に出力される１回分の指令信号に応じた、前記電動弁（３２）の弁開度の変化量（Ｐ３）を算出する変化量算出部（２２１）と、
前記１回分の指令信号（ＭＶ）の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間（ＴＤ）を減じることで、前記電動弁（３２）が実質的に動作した時間である有効時間（ＴＥ）を算出する有効時間算出部（２２３）と、
前記電動弁（３２）の弁開度の変化量（Ｐ３）と、弁開度変化パターンのうち前記１回分の指令信号（ＭＶ）に対応する変化量と、前記有効時間（ＴＥ）とに基づいて算出される、前記弁開度変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、前記電動弁（３２）が予め定められた異常状態であるか否かを判断する判断部（２２５）とを含む、調節器。

［構成２］
前記有効時間算出部（２２３）は、前記１回分の指令信号が出力された時点の前記電動弁（３２）の現在位置に応じて、複数の前記むだ時間（ＴＤ）のうち前記有効時間（ＴＥ）の算出に用いるむだ時間（ＴＤ）を選択する、構成１に記載の調節器。

［構成３］
前記複数のむだ時間（ＴＤ）は、前記電動弁（３２）の位置が全閉の位置から開度が変化するときのむだ時間と、前記電動弁（３２）の位置が全開の位置から開度が変化するときのむだ時間とを含む、構成２に記載の調節器。

［構成４］
前記有効時間算出部（２２３）は、前記１回分の指令信号が出力された時点の前記電動弁（３２）の現在位置および前記１回分の指令信号（ＭＶ）が指示する前記電動弁（３２）の現在の変化方向と、前記１回分の指令信号（ＭＶ）が指示する前記電動弁（３２）の直前の変化方向とに応じて、複数の前記むだ時間（ＴＤ）のうち前記有効時間（ＴＥ）の算出に用いるむだ時間（ＴＤ）を選択する構成１に記載の調節器。

［構成５］
前記複数のむだ時間（ＴＤ）は、前記電動弁（３２）の位置が全閉から全開の途中の位置で直前の変化方向と同じ方向に変化するときのむだ時間と、前記電動弁の位置が前記途中の位置で直前の変化方向と異なる方向に変化するときのむだ時間とを含む、構成４に記載の調節器。

［構成６］
前記変化量算出部（２２１）は、前記１回分の指令信号（ＭＶ）が出力された時点の前記電動弁（３２）の現在位置と、前記１回分の指令信号（ＭＶ）の出力が継続した時間の長さとに基づいて、前記１回分の指令信号（ＭＶ）に対応する前記基準変化パターン（ＢＰ）の変化量の区間を特定する、構成１〜５のいずれか１項に記載の調節器。

［構成７］
前記変化量算出部（２２１）は、前記弁開度変化パターンが非線形性を有する曲線となる場合に、線形性を有する複数の直線で近似する、構成５に記載の調節器。

［構成８］
前記変化量算出部（２２１）により前記異常状態であると判断された場合に、警報信号を出力する警報信号出力部（５０）をさらに含む構成１〜７のいずれか１項に記載の調節器。

［構成９］
第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁（３２）を操作要素として利用し、制御対象（４）を制御する調節器（２）の調節方法であって、
前記制御対象（４）から取得される制御量（ＰＶ）が予め設定された目標値（ＳＶ）と一致するように、前記第１の指令信号および前記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力するステップ（Ｓ１０１）と、
事前のキャリブレーションにより取得された前記電動弁（３２）の弁開度の基準変化パターンを保持するステップと、
前記間欠的に出力するステップにより出力される指令信号（ＭＶ）と、前記電動弁（３２）の弁開度の度合いを示すフィードバック信号（ＦＢ）とに基づいて、前記電動弁（３２）の状態を推定するステップ（Ｓ１０１）とを備え、
前記状態を推定するステップ（Ｓ１０１）は、
前記間欠的に出力するステップにより間欠的に出力される１回分の指令信号（ＭＶ）に応じた、前記電動弁（３２）の弁開度の変化量を算出するステップ（Ｓ１０１）と、
前記１回分の指令信号（ＭＶ）の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間（ＴＤ）を減じることで、前記電動弁（３２）が実質的に動作した時間である有効時間（ＴＥ）を算出するステップ（Ｓ１０１）と、
前記電動弁（３２）の弁開度の変化量と、弁開度変化パターンのうち前記１回分の指令信号（ＭＶ）に対応する変化量と、前記有効時間（ＴＥ）とに基づいて算出される、前記弁開度変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、前記電動弁（３２）が予め定められた異常状態であるか否かを判断するステップ（Ｓ１０３）とを含む、調節方法。

［構成１０］
第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁（３２）と、
前記電動弁（３２）を操作要素として利用して、制御対象（４）を制御する調節器（２）であって、
前記制御対象（４）から取得される制御量（ＰＶ）が予め設定された目標値（ＳＶ）と一致するように、前記第１の指令信号および前記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力する指令信号出力部（２１）と、
事前のキャリブレーションにより取得された前記電動弁（３２）の弁開度の基準変化パターンを保持する保持部（２３）と、
前記指令信号出力部（２１）から出力される指令信号（ＭＶ）と、前記電動弁（３２）の弁開度の度合いを示すフィードバック信号（ＦＢ）とに基づいて、前記電動弁（３２）の状態を推定する状態推定部（２２）とを備え、
前記状態推定部（２２）は、
前記指令信号出力部（２１）から間欠的に出力される１回分の指令信号（ＭＶ）に応じた、前記電動弁（３２）の弁開度の変化量を算出する変化量算出部（２２１）と、
前記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間（ＴＤ）を減じることで、前記電動弁（３２）が実質的に動作した時間である有効時間（ＴＥ）を算出する有効時間算出部（２２３）と、
前記電動弁（３２）の弁開度の変化量と、弁開度変化パターンのうち前記１回分の指令信号（ＭＶ）に対応する変化量と、前記有効時間（ＴＥ）とに基づいて算出される、前記弁開度変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、前記電動弁（３２）が予め定められた異常状態であるか否かを判断する判断部（２２５）とを備えた調節器（２）とを含む、調節システム。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 調節システム、２ 調節器、３ コントロールバルブ、４ 制御対象、５ 警報器、２０ プロセッサ、２１ 指令信号出力部、２１ａ 指令信号出力プログラム、２２ 状態推定部、２２ａ 状態推定プログラム、２３ 記憶装置、２３ａ 異常判断閾値、２４ 定電流回路、３０ 検知部、３１ モータ、３２ 電動弁、３３ 配管、３４ ポテンショメータ、３５ バーナ、４１ 熱電対、５０ 警報信号出力部、１３１ 開動作用リレー、１３２ 閉動作用リレー、２０１ 動作状態導出部、２０２ むだ時間設定部、２０３ むだ時間格納部、２０４ 動作時間算出部、２２１ 変化量算出部、２２３ 有効時間算出部、２２５ 判断部、３４０ 可変抵抗器、ＦＢ フィードバック信号、ＭＶ 指令信号、ＰＬ 折線推移線、ＰＶ 制御量、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５ 抵抗値、ＳＶ 目標値、ＳＷ１ 第１のスイッチ部、ＳＷ２ 第２のスイッチ部、ＴＤ，ＴＤ１，ＴＤ２，ＴＤ３，ＴＤ４ むだ時間、ＴＥ，ＴＥ３ 有効時間、ＴＲ，ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３ トラベル時間、Ｗ 摺動子。

Claims (10)

1. 第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁を操作要素として利用し、制御対象を制御する調節器であって、
   前記制御対象から取得される制御量が予め設定された目標値と一致するように、前記第１の指令信号および前記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力する指令信号出力部と、
   事前のキャリブレーションにより取得された前記電動弁の弁開度の基準変化パターンを保持する保持部と、
   前記指令信号出力部から出力される指令信号と、前記電動弁の弁開度の度合いを示すフィードバック信号とに基づいて、前記電動弁の状態を推定する状態推定部とを備え、
   前記状態推定部は、
   前記指令信号出力部から間欠的に出力される１回分の指令信号に応じた、前記電動弁の弁開度の変化量を算出する変化量算出部と、
   前記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間を減じることで、前記電動弁が実質的に動作した時間である有効時間を算出する有効時間算出部と、
   前記電動弁の弁開度の変化量と、前記基準変化パターンの前記１回分の指令信号に対応する弁開度の変化量と、前記有効時間とに基づいて算出される、前記基準変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、前記電動弁が予め定められた異常状態であるか否かを判断する判断部とを含む、調節器。
2. 前記有効時間算出部は、前記１回分の指令信号が出力された時点の前記電動弁の現在位置に応じて、複数の前記むだ時間のうち前記有効時間の算出に用いるむだ時間を選択する、請求項１に記載の調節器。
3. 前記複数のむだ時間は、前記複数のむだ時間は、前記電動弁の位置が全閉の位置から開度が変化するときのむだ時間と、前記電動弁の位置が全開の位置から開度が変化するときのむだ時間とを含む、請求項２に記載の調節器。
4. 前記有効時間算出部は、前記１回分の指令信号が出力された時点の前記電動弁の現在位置および前記１回分の指令信号が指示する前記電動弁の現在の変化方向と、前記１回分の指令信号が指示する前記電動弁の直前の変化方向とに応じて、複数の前記むだ時間のうち前記有効時間の算出に用いるむだ時間を選択する、請求項１に記載の調節器。
5. 前記複数のむだ時間は、前記電動弁の位置が全閉から全開の途中の位置で直前の変化方向と同じ方向に変化するときのむだ時間と、前記電動弁の位置が前記途中の位置で直前の変化方向と異なる方向に変化するときのむだ時間とを含む、請求項４に記載の調節器。
6. 前記変化量算出部は、前記１回分の指令信号が出力された時点の前記電動弁の現在位置と、前記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さとに基づいて、前記１回分の指令信号に対応する前記基準変化パターンの変化量の区間を特定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の調節器。
7. 前記変化量算出部は、前記基準変化パターンが非線形性を有する曲線となる場合に、線形性を有する複数の直線で近似する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の調節器。
8. 前記判断部により前記異常状態であると判断された場合に、警報信号を出力する警報信号出力部をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の調節器。
9. 第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁を操作要素として利用し、制御対象を制御する調節器の調節方法であって、
   前記制御対象から取得される制御量が予め設定された目標値と一致するように、前記第１の指令信号および前記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力するステップと、
   事前のキャリブレーションにより取得された前記電動弁の弁開度の基準変化パターンを保持するステップと、
   前記間欠的に出力されるステップにより出力される指令信号と、前記電動弁の弁開度の度合いを示すフィードバック信号とに基づいて、前記電動弁の状態を推定するステップとを備え、
   前記状態を推定するステップは、
   前記間欠的に出力するステップにより間欠的に出力される１回分の指令信号に応じた、前記電動弁の弁開度の変化量を算出するステップと、
   前記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間を減じることで、前記電動弁が実質的に動作した時間である有効時間を算出するステップと、
   前記電動弁の弁開度の変化量と、前記基準変化パターンの前記１回分の指令信号に対応する変化量と、前記有効時間とに基づいて算出される、前記基準変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、前記電動弁が予め定められた異常状態であるか否かを判断するステップとを含む、調節方法。
10. 第１の指令信号を受けて開方向に動作するとともに、第２の指令信号を受けて閉方向に動作する電動弁と、
    前記電動弁を操作要素として利用して、制御対象を制御する調節器であって、
    前記制御対象から取得される制御量が予め設定された目標値と一致するように、前記第１の指令信号および前記第２の指令信号のいずれかを間欠的に出力する指令信号出力部と、
    事前のキャリブレーションにより取得された前記電動弁の弁開度の基準変化パターンを保持する保持部と、
    前記指令信号出力部から出力される指令信号と、前記電動弁の弁開度の度合いを示すフィードバック信号とに基づいて、前記電動弁の状態を推定する状態推定部とを備え、
    前記状態推定部は、
    前記指令信号出力部から間欠的に出力される１回分の指令信号に応じた、前記電動弁の弁開度の変化量を算出する変化量算出部と、
    前記１回分の指令信号の出力が継続した時間の長さを取得するとともに、当該出力が継続した時間の長さから予め定められたむだ時間を減じることで、前記電動弁が実質的に動作した時間である有効時間を算出する有効時間算出部と、
    前記電動弁の弁開度の変化量と、前記基準変化パターンの前記１回分の指令信号に対応する変化量と、前記有効時間とに基づいて算出される、前記基準変化パターンの変化量を基準とした時間あたりの乖離度合いに基づいて、前記電動弁が予め定められた異常状態であるか否かを判断する判断部とを備えた調節器を含む、調節システム。

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