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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-13
(45)【発行日】2024-11-21
(54)【発明の名称】制御装置
(51)【国際特許分類】
G05D 7/06 20060101AFI20241114BHJP
F16K 11/07 20060101ALI20241114BHJP
G05B 11/36 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
G05D7/06 Z
F16K11/07 J
G05B11/36 N
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021004383
(22)【出願日】2021-01-14
(65)【公開番号】P2022109059
(43)【公開日】2022-07-27
【審査請求日】2023-08-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000002107
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(74)【代理人】
【識別番号】100116274
【弁理士】
【氏名又は名称】富所 輝観夫
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 まりの
(72)【発明者】
【氏名】近藤 章
(72)【発明者】
【氏名】濱田 慎哉
(72)【発明者】
【氏名】吉田 達矢
【審査官】渡邊 捷太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－９４３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－１５１６０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２６８３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１８９０１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－２８９９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－１７８１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２９８１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－２３１４０２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｄ ７／０６
Ｆ１６Ｋ １１／０７
Ｇ０５Ｂ １１／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御対象に対するスプール型流量制御弁による気体の給排の流量を制御することによって当該制御対象の制御量を目標値へと制御する制御装置であって、目標値に基づいて前記スプール型流量制御弁のスプール位置指令を生成する制御器と、
生成されたスプール位置指令に、前記スプール型流量制御弁の非線形な流量特性を線形補償するための補正を適用し、前記スプール型流量制御弁に出力する非線形補償器と、
を備え、
前記補正は、前記スプール型流量制御弁の流量特性の逆関数を乗じることである制御装置。
【請求項2】
前記制御対象はエアステージである請求項１に記載の制御装置。
【請求項3】
前記線形補償は、目標値に基づいて生成されたスプール位置指令と、補正を適用されたスプール位置指令に対応する流量との関係を線形にすることである請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項4】
前記非線形補償器は、前記スプール型流量制御弁のスプールのストローク範囲のうちの中立位置を含む中央範囲におけるスプール位置指令と、前記中央範囲に隣接する隣接範囲におけるスプール位置指令に対して異なる補正を適用する請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項5】
前記隣接範囲に適用される補正は、前記隣接範囲における前記スプール型流量制御弁の流量特性を、前記中央範囲における前記スプール型流量制御弁の流量特性に連続し、かつ、同じ傾きをする流量特性とする補正である請求項４に記載の制御装置。
【請求項6】
前記非線形補償器は、前記スプールの位置が前記中央範囲と前記隣接範囲との間で切り替わる場合、スプール位置指令に適用する補正を、一方の範囲における補正から、他方の範囲における補正に徐々に変化させる請求項４または５に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
エアステージなどの制御対象に対する気体の給排気の流量を制御するスプール型流量制御弁が知られている。スプール型流量制御弁は、スプールが動作することにより、供給ポートから制御ポートひいては制御対象に気体を供給し、また、制御ポートひいては制御対象から排気ポートに気体を排出する。
【0003】
従来では、静圧空気軸受を介して非接触でスプールがスリーブに支持されるスプール型流量制御弁が提案されている（特許文献１）。このスプール型流量制御弁によれば、スリーブとスプールとの間に摺動摩擦が生じないため、高精度にスプールを位置決めでき、したがって制御対象に供給する気体の流量を高精度に制御できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００２－２９７２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者は、スプール型流量制御弁の流量特性について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。
【0006】
スプール型流量制御弁は、スプールの弁体と制御ポートの開口部との隙間の関係で、スプールが中立位置付近にあるときと、そうでないときとで流量特性に非線形性が生じている。この非線形性は、制御ポートに接続される制御対象の制御性を悪化させる。
【0007】
本発明はかかる状況においてなされたものであり、スプール型流量制御弁により気体が給排気される制御対象の制御性を向上できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御装置は、制御対象に対するスプール型流量制御弁による気体の給排の流量を制御することによって当該制御対象の制御量を目標値へと制御する制御装置であって、目標値に基づいてスプール型流量制御弁のスプール位置指令を生成する制御器と、生成されたスプール位置指令に、スプール型流量制御弁の非線形な流量特性を線形補償するための補正を適用し、スプール型流量制御弁に出力する非線形補償器と、を備える。
【0009】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0010】
本発明のある態様によれば、スプール型流量制御弁により気体が給排気される制御対象の制御性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して示す。
【0013】
図１は、スプール型流量制御弁（サーボ弁）１００を概略的に示す図である。スプール型流量制御弁１００は、制御対象に供給する気体の流量を制御する流量制御弁である。スプール型流量制御弁１００の制御対象は、特に限定しないが例えばエアアクチュエータであり、この場合、スプール型流量制御弁１００は、エアアクチュエータに供給する気体すなわち空気の流量を制御する。
【0014】
スプール型流量制御弁１００は、円筒状のスリーブ１０４と、スリーブ１０４に収容されるスプール１０６と、スリーブ１０４の一端側に設けられ、スプール１０６がスリーブ１０４内を移動するよう駆動するアクチュエータ１０８と、スリーブ１０４の他端側に設けられ、スプール１０６の位置を検出する位置検出部１１０と、スリーブ１０４の他端側に接続され、位置検出部１１０を収容するカバー１１４と、を備える。
【0015】
以下では、スリーブ１０４の中心軸に平行な方向を軸方向とよぶ。また、スリーブ１０４に対してアクチュエータ１０８が設けられる側を左側、スリーブ１０４に対して位置検出部１１０が設けられる側を右側として説明する。
【0016】
スプール１０６は、第１支持部１１８と、第２支持部１２２と、弁体１２０と、第１連結軸１２４と、第２連結軸１２６と、駆動軸１２８と、を含む。第１支持部１１８、弁体１２０、第２支持部１２２は、いずれも円柱状であり、左側から軸方向にこの順で並ぶ。第１連結軸１２４は、軸方向に延在し、第１支持部１１８と弁体１２０とを連結する。第２連結軸１２６は、軸方向に延在し、弁体１２０と第２支持部１２２とを連結する。駆動軸１２８は、第１支持部１１８から左側に向かって軸方向に突出する。
【0017】
アクチュエータ（リニア駆動部）１０８は、駆動軸１２８ひいてはスプール１０６を軸方向に移動させる。アクチュエータ１０８は、特に限定はしないが、図示の例ではボイスコイルモータである。
【0018】
スプール１０６の第１支持部１１８および第２支持部１２２は、静圧気体軸受によってスリーブ１０４から浮上した状態で、すなわちスリーブ１０４とは非接触で支持される。
【0019】
本実施の形態では第１支持部１１８の外周面には、静圧気体軸受としてのエアパッド１６８が設けられている。エアパッド１６８は、図示しない給気系から供給される圧縮気体を、第１支持部１１８とスリーブ１０４との隙間である第１隙間１４８に噴出する。これにより、第１隙間１４８に高圧の気体層が形成され、エアパッド１６８ひいては第１支持部１１８がスリーブ１０４から浮上する。なお、エアパッド１６８は、第１支持部１１８の外周面の代わりに、第１支持部１１８と対向するスリーブ１０４の内周面１０４ａの部分に設けられてもよい。
【0020】
同様に、第２支持部１２２の外周面には、静圧気体軸受としてのエアパッド１７０が設けられている。エアパッド１７０は、図示しない給気系から供給される圧縮気体を、第２支持部１２２とスリーブ１０４との隙間である第２隙間１５０に噴出する。これにより、第２隙間１５０に高圧の気体層が形成され、エアパッド１７０ひいては第２支持部１２２がスリーブ１０４から浮上する。なお、エアパッド１７０は、第２支持部１２２の外周面の代わりに、第２支持部１２２と対向するスリーブ１０４の内周面１０４ａの部分に設けられてもよい。
【0021】
なお、図１では、第１隙間１４８および第２隙間１５０を誇張して描いている。実際には、第１隙間１４８および第２隙間１５は、静圧気体軸受を形成するためには、数ミクロン程度であることが好ましい。
【0022】
位置検出部１１０は、特には限定しないが、この例ではスプール１０６を非接触で検出可能に構成される。位置検出部１１０には、例えばレーザセンサが使用される。
【0023】
カバー１１４は、円筒部１１４ａと底部１１４ｂとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部１１４ｂを右にして、すなわちスリーブ１０４の右端の開口部と開口部同士が向かい合わせになるようにして、スリーブ１０４の右端に接続される。
【0024】
なお、カバー１１４は、スリーブ１０４と一体に形成されてもよい。言い換えると、スプール型流量制御弁１００がカバー１１４を備えない代わりに、スリーブ１０４は左端のみが開口した有底筒状に形成されてもよい。
【0025】
アクチュエータ１０８は、ヨーク１１２と、マグネット１６２と、コイルボビン１６４と、コイル１６６と、を含む。ヨーク１１２は、例えば鉄などの磁性体で構成される。ヨーク１１２は、円筒部１１２ａと底部１１２ｂとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部１１２ｂを左にして、すなわちスリーブ１０４の左端の開口部と開口部同士が向かい合わせになるようにして、スリーブ１０４の左端に接続される。
【0026】
ヨーク１１２は、底部１１２ｂから右側に向かって軸方向に突出する円柱状の凸部１１２ｃをさらに有する。マグネット１６２は、凸部１１２ｃを環囲するように円筒部１１２ａの内周面に接着固定される。マグネット１６２は、周方向に連続していてもよく、周方向に不連続であってもすなわち間欠的に設けられてもよい。
【0027】
コイルボビン１６４は、マグネット１６２の内側に設けられる。コイルボビン１６４は、凸部１１２ｃを環囲するとともに、一端側が駆動軸１２８に接続される。コイル１６６は、コイルボビン１６４の外周に巻回される。アクチュエータ１０８は、コイル１６６への供給電流量および電流の向きに応じて、コイル１６６が巻回されたコイルボビン１６４ひいてはスプール１０６を軸方向のいずれかに移動させる力を発生させる。なお、マグネット１６２とコイル１６６の位置関係が逆であってもよい。すなわちマグネット１６２が、コイル１６６の内側、具体的には凸部１１２ｃの外周面に設けられてもよい。
【0028】
スリーブ１０４とアクチュエータ１０８のヨーク１１２との間、スリーブ１０４とカバー１１４との間は、それぞれ、Ｏリングやメタルシールなどのシール部材１４６によってシールされる。したがって、スリーブ１０４、ヨーク１１２およびカバー１１４の内部は、後述の複数のポートを除いて、密閉されている。
【0029】
スリーブ１０４には、供給ポート１３０、制御ポート１３２および排気ポート１３４が形成される。供給ポート１３０、制御ポート１３２、排気ポート１３４はそれぞれ、スリーブ１０４の内側と外側とを連通する連通孔であり、軸方向に直交する方向に延びる。
【0030】
供給ポート１３０は、チューブやマニホールド（いずれも不図示）を介して圧縮気体供給源（不図示）に接続される。制御ポート１３２は、チューブやマニホールド（いずれも不図示）を介して、制御対象（不図示）に接続される。制御ポート１３２は、径方向に見て、軸方向および周方向に平行な４辺を有する矩形状に形成される。排気ポート１３４は、チューブやマニホールド（いずれも不図示）を介して大気に開放される。図１では、スプール１０６が中立位置にあり、弁体１２０により制御ポート１３２が塞がれている。中立位置は、弁体１２０の軸方向中央部と制御ポート１３２の軸方向中央部との軸方向位置が一致するスプール１０６の位置をいう。
【0031】
【0032】
図２（ａ）は、図１の状態にあったスプール１０６が、アクチュエータ１０８に駆動されて軸方向右側に移動した状態を示す。この状態では、弁体１２０で塞がれていた制御ポート１３２が開放され、かつ、供給ポート１３０と制御ポート１３２とが連通し、圧縮気体供給源からの圧縮気体が供給ポート１３０、スリーブ１０４の内側および制御ポート１３２を通って制御対象に供給される。この際、位置検出部１１０による検出結果に基づいてスプール１０６の位置を制御し、弁体１２０によって制御ポート１３２の開口面積を制御することで、制御対象に供給される圧縮気体の流量を制御する。
【0033】
図２（ｂ）は、図１の状態にあったスプール１０６が、アクチュエータ１０８に駆動されて軸方向左側に移動した状態を示す。この状態では、弁体１２０で塞がれていた制御ポート１３２が開放され、かつ、制御ポート１３２と排気ポート１３４とが連通し、制御対象からの圧縮気体が制御ポート１３２、スリーブ１０４の内側および排気ポート１３４を通って大気中に排気される。この際、位置検出部１１０による検出結果に基づいてスプール１０６の位置を制御し、弁体１２０によって制御ポート１３２の開口面積を制御することで、制御対象から排気される圧縮気体の流量を制御する。
【0034】
図３（ａ）～（ｃ）は、スプール型流量制御弁の流量特性を説明する図である。図３（ａ）～（ｃ）において、正の流量は供給ポートから制御ポートひいては制御対象に供給される流量を示し、負の流量は制御ポートひいては制御対象から排気ポートに排気される流量を示す。
【0035】
図３（ａ）は、理想的な流量特性を示す。図３（ｂ）は、非線形性を有する流量特性を示す。流量特性の非線形性は、流量の制御性の低下を招く。図３（ｃ）は、中立位置付近に不感帯を有する流量特性を示す。ラップ量が大きいと、このような流量特性になる。ラップ量は、スリーブ１０４が中立位置にあるときに、弁体１２０が制御ポート１３２よりも軸方向に突出する長さ、言い換えると弁体１２０とスリーブ１０４とが制御ポート１３２の軸方向外側で重なる（オーバーラップする）長さをいう。不感帯があると、制御対象が高い応答性を実現できないため、好ましくない。
【0036】
【0037】
理論上、図３（ａ）に示す理想的な流量特性を実現するには、少なくとも、（i）弁体２２０の左右の軸方向端面２２０ａ，２２０ｂと外周面２２０ｃとが接続する角部２３２ｄ，２３２ｅをいわゆるピン角に形成、すなわち弁体２２０の中心軸を通る断面において角部２２０ｄを直角に形成し、（ii）制御ポート２３２の内周面側の開口部周縁２３２ａ，２３２ｂをいわゆるピン角に形成、すなわちスリーブ２０４の中心軸を通る断面において開口部周縁２３２ａを直角に形成し、(iii)図４（ａ）に示すようにスプール２０６が中立位置にあるときに弁体２２０の左右の軸方向端面２２０ａ，２２０ｂと制御ポート２３２の左右の周面２３２ｃ，２３２ｄとが面一になるように弁体２２０および制御ポート２３２を形成する必要がある。
【0038】
しかしながら、現実は、加工技術の限界により、弁体２２０の角部２３２ｄ，２３２ｅも制御ポート１３２の開口部周縁２３２ａ，２３２ｂも厳密にはピン角に形成できず、微視的には丸角となる。したがって、例えば、スプール２０６が中立位置にあるときに弁体２２０の左右の軸方向端面２２０ａ，２２０ｂと制御ポート２３２の左右の周面２３２ｃ，２３２ｄとが面一になるように弁体２２０および制御ポート２３２を構成すると、スプール２０６が中立位置にあるときの弁体２２０の外周面２２０ｃと制御ポート１３２の開口部周縁２３２ａ，２３２ｂとの隙間Ｇ１が、弁体２２０の外周面２２０ｃとスリーブ２０４の内周面２０４ａとの隙間Ｇ０よりも広くなり、その結果、参考例に係るスプール型流量制御弁の流量特性は、図３（ｂ）に示すような非線形性を有する流量特性になる。
【0039】
例えば不感帯が生じない程度に弁体２２０とスリーブ２０４とをオーバーラップさせて隙間Ｇ１を隙間Ｇ０に近づけるなどして、図３（ａ）に示す理想的な流量特性にある程度近づけることができる。
【0040】
しかしながら、図３（ａ）に示す理想的な流量特性を実現するのは実際には不可能であり、程度の差はあるものの、スプール型流量制御弁の流量特性は非線形となる。
【0041】
そこで本発明者らは、スプール型流量制御弁１００の流量特性の非線形性を制御により線形補償することに想到した。以下、具体的に説明する。
【0042】
図５は、スプール型流量制御弁１００が気体を給排する制御対象の制御系３００の基本構成を示すブロック図である。制御系３００は、コントローラ３１０と、非線形補償器３２０と、スプール型流量制御弁１００と、制御対象３３０と、を含む。制御対象３３０は、ここではエアアクチュエータとする。また、スプール型流量制御弁１００に対するスプール位置指令（操作量）ｕを入力、エアアクチュエータのストローク位置（すなわち制御量）ｘを出力とする。エアアクチュエータのストローク位置ｘは、不図示の位置検出器で検出される。
【0043】
コントローラ３１０は、この例ではフィードバックコントローラであり、減算器３１２と、制御器３１４と、を含む。コントローラ３１０は、ストローク位置ｘの検出値ｘｆｂが目標位置（目標値）ｘｒｅｆに近づくようにスプール型流量制御弁１００に対するスプール位置指令ｕを生成する。目標位置ｘｒｅｆは例えば、上位の別のコントローラによりコントローラ３１０に与えられる。
【0044】
具体的には、減算器３１２は、エアアクチュエータのストローク位置ｘの検出値ｘｆｂとその目標位置ｘｒｅｆとの誤差（差分）ｘｅを生成する。制御器３１４は、この誤差ｘｅがゼロとなるようにＰＩ（比例・積分）制御演算を行い、スプール型流量制御弁１００に対するスプール位置指令ｕを生成する。制御器３１４は、ＰＩ制御演算に代えて、Ｐ（比例）制御演算、ＰＩＤ（比例・積分・微分）制御演算、その他の制御演算を行ってもよい。制御器３１４の処理は、誤差増幅器を用いたアナログ回路でも実現可能である。
【0045】
図６は、非線形補償器３２０の機能を説明するための図である。非線形補償器３２０は、スプール型流量制御弁１００の非線形な流量特性（実線のグラフ）を線形補償するための補正を、スプール位置指令ｕに適用する。そして非線形補償器３２０は、補正が適用されたされたスプール位置指令（以下、補正スプール位置指令ｕ’という）をスプール型流量制御弁１００に出力する。
【0046】
「線形補償」は、流量特性を線形にすること、具体的には、スプール位置指令ｕと、当該スプール位置指令ｕに対応する補正スプール位置指令ｕ’に対応するスプール型流量制御弁１００の流量Ｑとの関係を線形にすることである。
【0047】
本実施の形態において、流量特性を線形補償するための補正は、当該流量特性の逆関数（破線のグラフ）を乗ずることである。スプール位置指令ｕと、スプール位置指令ｕに逆関数を乗じて得られる補正スプール位置指令ｕ’に対応する流量Ｑとの関係は、Ｑ＝ｕ（ｙ＝ｘ）の直線（線形）となる。
【0048】
流量特性の逆関数は、予め導出してコントローラ３１０の不図示の記憶装置に記憶しておけばよい。逆関数は、例えば、スプール１０６のストローク範囲全体にわたる多数のスプール位置について実測した流量に基づいて導出すればよい。
【0049】
スプール型流量制御弁１００は、スプール位置指令ｕ’に応じてスプール１０６が移動し、制御対象３３０に対して気体が給排される。これにより、エアアクチュエータのストローク位置ｘが目標位置ｘｒｅｆに近づくように変化する。
【0050】
以上説明した本実施の形態によれば、スプール型流量制御弁１００の非線形な流量特性が線形に補償されるため、つまりスプール型流量制御弁１００を線形な流量特性を有するスプール型流量制御弁として挙動させることができるため、スプール位置指令の全域にわたって制御対象の制御性を高めることができる。
【0051】
また、本実施の形態によれば、制御によってスプール型流量制御弁１００の非線形な流量特性が線形に補償されるため、スプール型流量制御弁１００を加工によって理想的な流量特性に近づける必要がなく、スプール型流量制御弁１００の製造コストを低減できる。
【0052】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0053】
（変形例１）
流量特性を線形補償するための補正として、実施の形態ではスプール１０６のストローク範囲全体におけるスプール位置指令ｕに対して同じの補正（補正式）を適用したが、当該ストローク範囲のうちの中立位置を含む中央範囲におけるスプール位置指令ｕと、中央範囲に隣接する２つの隣接範囲におけるスプール位置指令ｕとに対して異なる補正を適用してもよい。
流量特性を線形補償するための補正として、実施の形態ではスプール１０６のストローク範囲全体におけるスプール位置指令ｕに対して同じの補正（補正式）を適用したが、当該ストローク範囲のうちの中立位置を含む中央範囲におけるスプール位置指令ｕと、中央範囲に隣接する２つの隣接範囲におけるスプール位置指令ｕとに対して異なる補正を適用してもよい。
【0054】
図７は、変形例に係る非線形補償器３２０の機能を説明するための図である。
【0055】
非線形補償器３２０は、スプール型流量制御弁１００の中央領域Ｒｃにおける流量特性を１次式で近似する。以下に中央領域Ｒｃにおける近似式を示す。
Ｑ＝ａ×ｕ （－ｕｂ≦ｕ≦ｕｂ） ・・・（１）
ここで、
ａ：係数
ｕｂ，－ｕｂ：中央範囲Ｒｃと２つの隣接範囲Ｒａとの境界のスプール位置
である。
Ｑ＝ａ×ｕ （－ｕｂ≦ｕ≦ｕｂ） ・・・（１）
ここで、
ａ：係数
ｕｂ，－ｕｂ：中央範囲Ｒｃと２つの隣接範囲Ｒａとの境界のスプール位置
である。
【0056】
また、非線形補償器３２０は、スプール型流量制御弁１００の２つの隣接領域Ｒａにおける流量特性を１次式で近似する。以下に、２つの隣接領域Ｒａにおける近似式を示す。
Ｑ＝ｂ×ｕ＋ｃ （ｕ＞ｕｂ） ・・・（２）
Ｑ＝ｂ×ｕ－ｃ （ｕ＜－ｕｂ） ・・・（３）
ここで、
ｂ，ｃ：係数
である。
Ｑ＝ｂ×ｕ＋ｃ （ｕ＞ｕｂ） ・・・（２）
Ｑ＝ｂ×ｕ－ｃ （ｕ＜－ｕｂ） ・・・（３）
ここで、
ｂ，ｃ：係数
である。
【0057】
スプール型流量制御弁１００の流量特性が式（１）～（３）で近似される場合、非線形補償器３２０は、中央範囲Ｒｃのスプール位置指令ｕに対しては以下の式で表される補正を適用する。
ｕ’＝ｎ×ｕ （ｎは任意の正の実数） （－ｕｂ≦ｕ≦ｕｂ）・・・（４）
ｕ’＝ｎ×ｕ （ｎは任意の正の実数） （－ｕｂ≦ｕ≦ｕｂ）・・・（４）
【0058】
また、非線形補償器３２０は、２つの隣接範囲Ｒａのスプール位置指令ｕに対しては以下の式で表される補正を適用する。
ｕ’＝（ｎ×ａ×ｕ－ｃ）／ｂ （ｕ＞ｕｂ） ・・・（５）
ｕ’＝（ｎ×ａ×ｕ＋ｃ）／ｂ （ｕ＜－ｕｂ） ・・・（６）
ｕ’＝（ｎ×ａ×ｕ－ｃ）／ｂ （ｕ＞ｕｂ） ・・・（５）
ｕ’＝（ｎ×ａ×ｕ＋ｃ）／ｂ （ｕ＜－ｕｂ） ・・・（６）
【0059】
スプール位置指令ｕと、スプール位置指令ｕにこれらの式（４）～（６）の補正を適用することにより得られる補正スプール位置指令ｕ’に対応する流量との関係は、Ｑ＝ｎａ×ｕの直線（一点鎖線の直線）となる。
【0060】
なお、図示の例はｎ＝１の場合を示している。ｎ＝１の例は、中央範囲のスプール位置指令ｕに対しては補正を適用していないと捉えることもできる。
【0061】
本変形例では、スプール１０６の位置が中央範囲Ｒｃから隣接範囲Ｒａに切り替わる際と、隣接範囲Ｒａから中央範囲Ｒｃに切り替わる際に、スプール位置指令ｕに適用される補正が切り替わる。適用される補正が急に切り替わると挙動が不安定になりうる。そこで、スプール１０６の位置が中央範囲Ｒｃと隣接範囲Ｒａとの間で切り替わる場合、適用する補正を時間とともに徐々に変化させる。すなわち緩やかにあるいは階段的に変化させる。
【0062】
具体的には、例えば、中央範囲Ｒｃから隣接範囲Ｒａに移動する場合、式（５）、（６）において（ｕ－ｃ）、（ｕ＋ｃ）に乗じる値をｎからｎａ／ｂに時間とともに徐々に変化させる。また例えば、隣接範囲Ｒａから中央範囲Ｒｃに移動する場合は、式（４）においてｕに乗じる値をｎａ／ｂからｎに時間経過とともに徐々に変化させる。
【0063】
本変形例によれば、実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0064】
また、本変形例によれば、位置が中央範囲Ｒｃと隣接範囲Ｒａとの間で切り替わる場合に、スプール位置指令ｕに適用する補正を時間とともに徐々に変化させるため、補正が急に切り替わることによる不安定な挙動を抑止できる。また、中央範囲Ｒｃと隣接範囲Ｒａとの間を頻繁に行ったり来たりする場合に、適用される補正が振動的に切り替わるのを防ぐことができる。
【0065】
（変形例２）
実施の形態では、コントローラ３１０がフィードバック制御によりスプール位置指令ｕを生成する場合について説明したが、コントローラ３１０はフィードバック制御に加えて、あるいはフィードバック制御に代えて、フィードフォワード制御によりスプール位置指令ｕを生成してもよい。
実施の形態では、コントローラ３１０がフィードバック制御によりスプール位置指令ｕを生成する場合について説明したが、コントローラ３１０はフィードバック制御に加えて、あるいはフィードバック制御に代えて、フィードフォワード制御によりスプール位置指令ｕを生成してもよい。
【0066】
上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【0067】
１００ スプール型流量制御弁、 １０４ スリーブ、 １０６ スプール、 １０８ アクチュエータ、 １２０ 弁体、 １３０ 供給ポート、 １３２ 制御ポート、 １３４ 排気ポート、 １６８，１７０ エアパッド。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】