(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触摺動部を有する可動部の変位を検出する変位検出手段と、
前記変位より第１の状態量を算出する第１の演算手段と、
前記変位より第２の状態量を算出する第２の演算手段と、
予め求めてある前記可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納した特性記憶部と、
前記特性記憶部に格納されている関係を利用し、前記第１の演算手段が算出した第１の状態量より前記第２の状態量を推定して推定状態量を算出する状態量推定手段と、
前記第２の演算手段が算出した第２の状態量と前記推定状態量とを比較することで前記可動部の異常を判断する診断演算手段と
を有する前記可動部の異常を判断する診断部と、
前記可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、前記診断部の判断動作を停止する診断動作制御部と
を備えることを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項２】
接触摺動部を有する可動部の変位を検出する変位検出手段と、
前記変位より第１の状態量を算出する第１の演算手段と、
前記変位より第２の状態量を算出する第２の演算手段と、
予め求めてある前記可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納した特性記憶部と、
前記第１の演算手段が算出した第１の状態量および前記第２の演算手段が算出した第２の状態量の間の関係と、前記特性記憶部に格納された関係とを比較することで、前記可動部の異常を判断する診断演算手段と
を有する前記可動部の異常を判断する診断部と、
前記可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、前記診断部の判断動作を停止する診断動作制御部と
を備えることを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のスティックスリップ検出装置において、
前記診断動作制御部は、前記制御指令値をもとに前記第１の演算手段および前記第２の演算手段の動作を停止することで、前記診断部の判断動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のスティックスリップ検出装置において、
前記診断動作制御部は、前記制御指令値をもとに前記診断演算手段の動作を停止することで前記診断部の判断動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出装置において、
前記診断動作制御部は、
前記制御指令値の変化量を算出する変化量算出手段と、
この変化量算出手段が算出した変化量が予め設定されているしきい値を超えたことを検出して前記診断部の判断動作を停止する動作制御手段と
を備えることを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出装置において、
前記診断動作制御部は、
前記制御指令値より第３の状態量を算出する第３の演算手段と、
前記制御指令値より第４の状態量を算出する第４の演算手段と、
前記第１の状態量に対する前記第２の状態量の割合を示す第１の比を、前記第３の状態量に対する前記第４の状態量の割合を示す第２の比が超えたことを検出して前記診断部の判断動作を停止する動作制御手段と
を備えることを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出装置において、
前記第１の状態量は前記変位の微小変化量であり、
前記第２の状態量は前記変位の微小変化量の微小変化量である
ことを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出装置において、
前記第１の状態量は前記変位の１階差分値の絶対値の平均であり、
前記第２の状態量は前記変位の１階差分値の２乗平均の平方根である
ことを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出装置において、
前記第１の演算手段は、
前記変位検出手段が検出した変位の１階差分値を計算する差分演算手段と、
この差分演算手段により得られた１階差分値の絶対値の和を計算する第１の総和演算手段と、
この第１の総和演算手段より得られた１階差分値の絶対値の和の一部もしくは全部の平均より第１の状態量を算出する第１の平均演算手段と
を含み、
前記第２の演算手段は、
前記差分演算手段により得られた１階差分値の２乗和を計算する第２の総和演算手段と、
この第２の総和演算手段より得られた１階差分値の２乗和の一部もしくは全部の平均より第２の状態量を算出する第２の平均演算手段と
を含むことを特徴とするスティックスリップ検出装置。
【請求項１０】
接触摺動部を有する可動部の変位を検出し、
前記変位より第１の状態量を算出し、
前記変位より第２の状態量を算出し、
予め求めてある前記可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を利用し、前記算出した第１の状態量より前記第２の状態量を推定して推定状態量を算出し、
前記算出した第２の状態量と前記推定状態量とを比較することで前記可動部の異常を判断し、
前記可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、前記異常の判断動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１１】
接触摺動部を有する可動部の変位を検出し、
前記変位より第１の状態量を算出し、
前記変位より第２の状態量を算出し、
予め求めてある前記可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係と、前記第１の演算手段が算出した第１の状態量および前記第２の演算手段が算出した第２の状態量の間の関係とを比較することで、前記可動部の異常を判断し、
前記可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、前記異常の判断動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載のスティックスリップ検出方法において、
前記異常の判断動作の停止では、前記制御指令値をもとに前記第１の状態量の算出および前記第２の状態量の算出の動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１３】
請求項１０または１１記載のスティックスリップ検出方法において、
前記異常の判断動作の停止では、前記制御指令値をもとに前記判断動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出方法において、
前記異常の判断動作の停止では、
前記制御指令値の変化量を算出し、
算出した変化量が予め設定されているしきい値を超えたことを検出して前記判断動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出方法において、
前記異常の判断動作の停止では、
前記制御指令値より第３の状態量を算出し、
前記制御指令値より第４の状態量を算出し、
前記第１の状態量に対する前記第２の状態量の割合を示す第１の比を、前記第３の状態量に対する前記第４の状態量の割合を示す第２の比が超えたことを検出して前記判断動作を停止する
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出方法において、
前記第１の状態量は前記変位の微小変化量であり、
前記第２の状態量は前記変位の微小変化量の微小変化量である
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１７】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出方法において、
前記第１の状態量は前記変位の１階差分値の絶対値の平均であり、
前記第２の状態量は前記変位の１階差分値の２乗平均の平方根である
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のスティックスリップ検出方法において、
前記第１の状態量の算出では、
前記変位検出手段が検出した変位の１階差分値を計算し、
前記１階差分値の絶対値の和を計算し、
前記１階差分値の絶対値の和の一部もしくは全部の平均より第１の状態量を算出し、
前記第２の状態量の算出では、
前記１階差分値の２乗和を計算し、
前記１階差分値の２乗和の一部もしくは全部の平均より第２の状態量を算出する
ことを特徴とするスティックスリップ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調節弁やガスガバナなどの接触摩擦部を有する摺動面をもつ装置の動作におけるスティックスリップを検出するスティックスリップ検出装置および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
調節弁やガスガバナの故障は、摺動部分におけるスティックスリップの発生を検出することで、診断することが可能である。スティックスリップは、例えば、図１２に示すように、ピストン１２０１とシリンダ１２０２との接触摺動部１２０３の状態によって発生するものである。例えば、このスティックスリップは、接触摺動部１２０３に異物が混入したときなどに発生する。従って、ピストン１２０１の変位を計測し、計測した変位の状態を監視することでスティックスリップを検出できる（特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載されたスティックスリップ検出について簡単に説明する。この検出技術では、ピストン１２０１の変位を検出し、検出した変位より第１の状態量を算出し、また、検出した変位より第２の状態量を算出し、正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係と、算出した第１の状態量および算出した第２の状態量の間の関係とを比較することで、スティックスリップを検出（判断）している。
【０００４】
例えば、第１の状態量として変位の１階差分値の絶対値の平均を用い、第２の状態量として変位の１階差分値の２乗平均の平方根を用いている。ピストン１２０１の変位を離散的に検出する場合、ｉ番目に検出した変位をＸｉとすると、各状態量は以下の式（１）および式（２）ように表される（ただし、Ｎは状態量の算出に用いた変位データの数である）。
【０００５】
【数１】
0005571346.tif 000002
【０００６】
変位の１階差分値の絶対値（｜Ｘi+1−Ｘi｜）の頻度分布は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すようになる。図１３Ａは、正常時の状態を示し、差分値が大きくなるにつれ発生頻度が緩やかに減少している。一方、スティックスリップが発生している場合、大半の時間は固着状態にあり、時々滑り状態が発生している。このため、１階差分値の頻度は、図１３Ｂに示すように、高い頻度で０に近い値を取る一方で（固着状態に対応）、低い頻度ながら比較的大きな値を取ることもある（滑り状態に対応）。このようなスティックスリップが発生している状態では、第１の状態量（１階差分値の絶対値平均）と第２の状態量（１階差分値の２乗平均の平方根）の比が正常時より大きくなるので、２つの状態量の比を監視することでスティックスリップの検出ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３２５４６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した技術では、可動部（ピストン）の制御状態によっては、誤ってスティックスリップ状態であると判断する場合が発生するという問題がある。
【０００９】
上述した技術では、スティックスリップの検出対象の動作が固着状態と滑り状態の２つに分かれていることを、可動部の変位から算出される２つの状態量とこれらの関係から検出する。これは、可動部の変位のみを用いて判断していることになる。このため、可動部の動き（変位）がスティックスリップの状態と同様であれば、スティックスリップが実際には発生していなくてもスティックスリップと判断されることになる。しかしながら、これは、誤検知ということになる。
【００１０】
例えば、ポジショナによる弁軸位置の制御において、弁軸変位の制御指令値（設定値、セットポイント）が大きく変更される場合、制御指令値が変更されるときの弁（可動部）の変位の挙動は、スティックスリップの状態と同様となる場合がある。
【００１１】
図１４の（ａ）に示すような、２つの値が交互に取られ、時系列信号が矩形波となっている変位に対する制御指令値が与えられると、これに対応し、調節弁の弁軸変位の応答は、図１４の（ｂ）に示すような時系列信号の変位測定値として測定される。このような変位測定値の１階差分値は、図１４の（ｃ）に示すようになる。この場合、図１４の（ｃ）に示されるように、１階差分値は大半の時間は０に近い値を取るが、制御指令値が変わった直後のみ大きな値を取る。
【００１２】
この挙動は、大半の時間は固着状態にあり、時々滑り状態となって速い動きをするというスティックスリップ現象の挙動と同様である。この結果、上述した技術では、図１４の（ａ）に示すような制御を行っているときに、スティックスリップが発生しているものとして誤検知を起こしてしまう。このような誤検知は、弁の動作速度が速い場合に起きやすく、小型の弁で特に問題となる。
【００１３】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、制御の状態に対応してより正確にスティックスリップの状態が判断できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の変位を検出する変位検出手段と、変位より第１の状態量を算出する第１の演算手段と、変位より第２の状態量を算出する第２の演算手段と、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納した特性記憶部と、特性記憶部に格納されている関係を利用し、第１の演算手段が算出した第１の状態量より第２の状態量を推定して推定状態量を算出する状態量推定手段と、第２の演算手段が算出した第２の状態量と推定状態量とを比較することで可動部の異常を判断する診断演算手段とを有する可動部の異常を判断する診断部と、可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、診断部の判断動作を停止する診断動作制御部とを備える。
【００１５】
また、本発明に係るスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の変位を検出する変位検出手段と、変位より第１の状態量を算出する第１の演算手段と、変位より第２の状態量を算出する第２の演算手段と、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納した特性記憶部と、第１の演算手段が算出した第１の状態量および第２の演算手段が算出した第２の状態量の間の関係と、特性記憶部に格納された関係とを比較することで、可動部の異常を判断する診断演算手段とを有する可動部の異常を判断する診断部と、可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、診断部の判断動作を停止する診断動作制御部とを備える。
【００１６】
上記いずれかのスティックスリップ検出装置において、診断動作制御部は、制御指令値をもとに第１の演算手段および第２の演算手段の動作を停止することで、診断部の判断動作を停止すればよい。また、診断動作制御部は、制御指令値をもとに診断演算手段の動作を停止することで診断部の判断動作を停止してもよい。
【００１７】
上記スティックスリップ検出装置において、診断動作制御部は、制御指令値の変化量を算出する変化量算出手段と、この変化量算出手段が算出した変化量が予め設定されているしきい値を超えたことを検出して診断部の判断動作を停止する動作制御手段とを備えるようにすればよい。また、診断動作制御部は、制御指令値より第３の状態量を算出する第３の演算手段と、制御指令値より第４の状態量を算出する第４の演算手段と、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比を、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比が超えたことを検出して診断部の判断動作を停止する動作制御手段とを備えるようにしてもよい。
【００１８】
上記スティックスリップ検出装置において、第１の状態量は変位の微小変化量であり、第２の状態量は変位の微小変化量の微小変化量であればよい。例えば、この微小変化量は例えば、１階微分値もしくは１階差分値の二乗平均であり、微小変化量の微小変化量は２階微分値もしくは２階差分値の二乗平均である。また、第１の状態量は変位の１階差分値の絶対値の平均であり、第２の状態量は変位の１階差分値の２乗平均の平方根であってもよい。また、第１の演算手段は、変位検出手段が検出した変位の１階差分値を計算する差分演算手段と、この差分演算手段により得られた１階差分値の絶対値の和を計算する第１の総和演算手段と、この第１の総和演算手段より得られた１階差分値の絶対値の和の一部もしくは全部の平均より第１の状態量を算出する第１の平均演算手段とを含み、第２の演算手段は、差分演算手段により得られた１階差分値の２乗和を計算する第２の総和演算手段と、この第２の総和演算手段より得られた１階差分値の２乗和の一部もしくは全部の平均より第２の状態量を算出する第２の平均演算手段とを含むようにしてもよい。
【００１９】
また、本発明に係るスティックスリップ検出方法は、接触摺動部を有する可動部の変位を検出し、変位より第１の状態量を算出し、変位より第２の状態量を算出し、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を利用し、算出した第１の状態量より第２の状態量を推定して推定状態量を算出し、算出した第２の状態量と推定状態量とを比較することで可動部の異常を判断し、可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、異常の判断動作を停止する。
【００２０】
また、本発明に係るスティックスリップ検出方法は、接触摺動部を有する可動部の変位を検出し、変位より第１の状態量を算出し、変位より第２の状態量を算出し、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係と、第１の演算手段が算出した第１の状態量および第２の演算手段が算出した第２の状態量の間の関係とを比較することで、可動部の異常を判断し、可動部の変位を制御する制御指令値について、制御指令値変化量が規定された基準値を超える制御指令値が与えられたときに、異常の判断動作を停止する。
【００２１】
上記スティックスリップ検出方法において、異常の判断動作の停止では、制御指令値をもとに第１の状態量の算出および第２の状態量の算出の動作を停止すればよい。また、異常の判断動作の停止では、制御指令値をもとに判断動作を停止してもよい。また、異常の判断動作の停止では、制御指令値の変化量を算出し、算出した変化量が予め設定されているしきい値を超えたことを検出して判断動作を停止すればよい。また、異常の判断動作の停止では、制御指令値より第３の状態量を算出し、制御指令値より第４の状態量を算出し、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比を、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比が超えたことを検出して判断動作を停止してもよい。
【００２２】
上記スティックスリップ検出方法において、第１の状態量は変位の微小変化量であり、第２の状態量は変位の微小変化量の微小変化量であればよい。例えば、この微小変化量は例えば、１階微分値もしくは１階差分値の二乗平均であり、微小変化量の微小変化量は２階微分値もしくは２階差分値の二乗平均である。また、第１の状態量は変位の１階差分値の絶対値の平均であり、第２の状態量は変位の１階差分値の２乗平均の平方根であってもよい。また、第１の状態量の算出では、変位検出手段が検出した変位の１階差分値を計算し、１階差分値の絶対値の和を計算し、１階差分値の絶対値の和の一部もしくは全部の平均より第１の状態量を算出し、第２の状態量の算出では、１階差分値の２乗和を計算し、１階差分値の２乗和の一部もしくは全部の平均より第２の状態量を算出してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、可動部の変位を制御する制御指令値をもとに異常の判断動作を停止するようにしたので、制御の状態に対応してより正確にスティックスリップの状態が判断できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態５におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態６におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態７におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図８】制御指令値、制御指令値の１階差分、指令値変更信号、変位測定値、および測定値の１階差分の変化を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態８におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態９におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。
【図１１Ａ】与えられた制御指令値と変位信号との関係を示す特性図である。
【図１１Ｂ】与えられた制御指令値と変位信号との関係を示す特性図である。
【図１２】摺動部分を有する装置の構成を示す構成図である。
【図１３Ａ】往復摺動している部位より得られる変位信号の１階差分値の発生頻度分布を示すヒストグラムである。
【図１３Ｂ】往復摺動している部位より得られる変位信号の１階差分値の発生頻度分布を示すヒストグラムである。
【図１４】制御指令値と変位測定値と変位測定値の１階差分値との変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２６】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、まず、例えば、ポジショナにより弁軸変位が制御されている調節弁などの接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部１００を備える。また、弁体などの可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部１００の動作を停止する診断動作制御部１０７を備える。
【００２７】
また、診断部１００は、変位検出部１０１，第１状態量算出部（第１の演算手段）１０２，第２状態量算出部（第２の演算手段）１０３，特性記憶部１０４，第２状態量推定部１０５，および診断演算部１０６を備える。
【００２８】
変位検出部１０１は、弁体などの可動部の変位を検出（計測）する。第１状態量算出部１０２は、検出された可動部の変位より第１の状態量を算出する。第２状態量算出部は、検出された可動部の変位より第２の状態量を算出する。特性記憶部１０４は、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納している。第２状態量推定部１０５は、特性記憶部１０４に格納されている関係を利用し、第１状態量算出部１０２が算出した第１の状態量より第２の状態量を推定して推定状態量を算出する。診断演算部１０６は、第２状態量算出部１０３が算出した第２の状態量と推定状態量とを比較することで可動部の異常を判断する。
【００２９】
次に、診断動作制御部１０７についてより詳細に説明する。例えば、ポジショナには、外部より弁軸（可動部）の変位を制御するための制御指令値（変位指令値）が制御信号として与えられ、この制御信号をもとに弁軸の変位を制御している。このような制御信号をもとに、診断動作制御部１０７は、診断部１００の動作を制御する。
【００３０】
例えば、診断動作制御部１０７は、弁軸の変位に対する制御指令値の変化の幅と、予め設定されている基準値とを比較し、制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えた場合、診断部１００における異常の判断動作を停止する。制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えている場合は、正常な動作であってもスティックスリップが発生している場合と同様に判断される場合がある。これに対し、診断動作制御部１０７は、制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えると、診断部１００の動作を停止するので、スティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００３１】
ここで、基準値について簡単に説明する。
【００３２】
スティックスリップ状態ではない正常な可動部（検出対象）に対し、Ａ１とＡ２の２値の間で往復するような矩形波状の制御指令値を与える。制御指令値を切り替える時間間隔は、実際の動作時において起こりうる最も頻繁な指令値変更間隔と同程度にすることが望ましい。この制御指令値で可動部を動作させた結果測定される変位測定値から２つの状態量を算出し、特許文献１に記載の方法にあてはめて、正常か異常かを判定する。この判定で異常と判定された場合は、与えた制御指令値の変化量は誤検知を起こしうる値ということになるので、もう少しＡ１とＡ２の差を小さくして再度実験する。
【００３３】
このようにして、試験的に与えた制御指令値で動作させることで、Ａ１とＡ２との幅（制御指令値変化量）をどの程度まで大きくすれば、異常と誤検知されるかが判定できる。従って、上述した試験動作により、異常と判断される制御指令値変化量の下限を求め、この下限値を基準値とすればよい。このようにして決定した基準値を超える制御指令値が与えられた場合、上述したことより、診断部１００はスティックスリップが発生したものと誤判断するものと考えられる。言い換えると、上記基準値を超える制御指令値が与えられた場合、診断動作制御部１０７が診断部１００の動作を停止すれば、誤判断を抑制することができる。
【００３４】
なお、正常な検出対象の数学モデルがあれば、上述した基準値の決定方法に代えて、コンピュータシミュレーションを用いて同様に所定のしきい値を決めることができる。ただしこの場合は、変位検出部１０１の誤差と同程度の外乱を加えた上で状態量を算出する必要がある。
【００３５】
また、診断動作制御部１０７は、上述した第１状態量算出部１０２と同様にすることで、制御指令値より第３の状態量を算出し、上述した第２状態量算出部１０３と同様にすることで第４の状態量を算出し、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比を、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比が超えると、診断部１００の判断動作を停止する。
【００３６】
診断部１００でスティックスリップが発生していると判断される動作を行わせる制御指令値が与えられた場合、正常な動作をする可動部の変位は、制御指令値より滑らかな挙動となる。従って、このような状態で可動部の測定される変位より算出される第１の状態量に対する第２の状態量の割合（第２の状態量／第１の状態量）は、制御指令値より算出される第３の状態量に対する第４の状態量の割合（第４の状態量／第３の状態量）より大きくなる。従って、「第４の状態量／第３の状態量」が「第２の状態量／第１の状態量」を超えたことを検出したら診断部１００の判断動作を停止することでも、スティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００３７】
なお、診断動作制御部１０７は、例えば、第１状態量算出部１０２および第２状態量算出部１０３における算出動作を停止することで、診断部１００における判断の動作を停止すればよい。また、例えば、診断演算部１０６の動作を停止することで、診断部１００における判断の動作を停止してもよい。また、診断動作制御部１０７は、上述したように診断部１００の動作を停止した後、設定されている時間の後に診断部１００の動作を再開（開始）させる。ここで、上述したように制御指令値に問題があることが検出された時点で，第１の状態量および第２の状態量が既に算出されている場合もある。このような場合、各状態量算出部の動作の停止では、誤検知の抑制が不確実となる。従って、診断部１００における判断の動作を停止する方が、より確実な誤検出の抑制が行える。
【００３８】
上述したように、本実施の形態では、まず、接触摺動部を有する可動部の変位を検出し、次に、変位より第１の状態量を算出し、次に、算出した変位より第２の状態量を算出し、次に、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を利用し、算出した第１の状態量より第２の状態量を推定して推定状態量を算出し、次に、算出した第２の状態量と推定状態量とを比較することで可動部の異常を判断し、加えて、可動部の変位を制御する制御指令値をもとに異常の判断動作を停止するようにしたところに特徴がある。
【００３９】
この本実施の形態によれば、診断動作制御部１０７が、可動部に対する制御指令値をもとに診断部１００の動作を制御するようにしたので、スティックスリップの誤判断が抑制できるなど、制御の状態に対応してより正確にスティックスリップの状態が判断できるようになる。
【００４０】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部２００および可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部２００の動作を停止する診断動作制御部２０７を備える。診断部２００は、変位検出部２０１，第１状態量算出部２０２（第１の演算手段），第２状態量算出部２０３（第２の演算手段），特性記憶部２０４，第２状態量推定部２０５，および診断演算部２０６を備える。
【００４１】
変位検出部２０１は、弁体などの可動部の変位を検出（計測）してデジタル信号の変位信号を出力する。
【００４２】
第１状態量算出部２０２は、検出された可動部の変位を示す計測値として変位検出部２０１より出力された変位信号より第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出する。また、第２状態量算出部２０３は、変位検出部２０１より出力された変位信号より第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出する。１階差分値の二乗平均および２階差分値の二乗平均は、以下の式（３）および式（４）を用いて算出すればよい。
【００４３】
【数２】
0005571346.tif 000003
【００４４】
ただし、δｘはΔｔの間のｘの差分であり、以下の式（５）により求める。また、δ2ｘはΔｔの間のδｘの差分であり、同様に求められる。
【００４５】
【数３】
0005571346.tif 000004
【００４６】
特性記憶部２０４は、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納している。例えば、特性記憶部２０４には、可動部の摺動が正常である状態の変位信号の１階差分値の二乗平均と２階差分値の二乗平均との関係（特性式）として、例えば、以下の式（６）に示すような、２つの定数Ａ，Ｂにより１次近似した特性式が格納されている。
【００４７】
【数４】
0005571346.tif 000005
【００４８】
第２状態量推定部２０５は、特性記憶部２０４に格納されている関係を利用し、第１状態量算出部２０２が算出した第１の状態量（１階差分値の二乗平均）より第２の状態量（２階差分値の二乗平均）を推定して推定状態量を算出する。例えば、第２状態量推定部２０５は、式（６）に第１状態量算出部２０２が算出した１階差分値の二乗平均を代入し、２階差分値に相当する推定状態量を算出する。
【００４９】
診断演算部２０６は、第２状態量算出部２０３が算出した第２の状態量と推定状態量とを比較することで可動部の異常を判断する。例えば、診断演算部２０６は、第２状態量算出部２０３が算出した２階差分値の二乗平均と、第２状態量推定部２０５が推定した推定状態量との差を求め、例えば、求めた差が所定の値より大きい場合にスティックスリップの発生が起きたものと判断する。
【００５０】
上述したように、診断部２００がスティックスリップ（可動部の異常）を判断している中で、本実施の形態では、診断動作制御部２０７が、可動部に対する制御指令値をもとに第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３の動作を停止することで、診断部２００の判断動作を停止する。例えば、弁体などの可動部に対する制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えた場合、診断動作制御部２０７は、第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３における算出動作を停止する。これにより、診断部２００においては、スティックスリップの判断が停止され、上述したような可動部に対する制御指令値に起因するスティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００５１】
ところで、上述では、変位検出部２０１より出力される変位信号がデジタル信号であり、第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出し、第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出したが、これに限るものではない。例えば、式（１）のように、第１の状態量として１階差分値の絶対値平均を算出し、第２の状態量として１階差分値の二乗平均の平方根を算出してもよい。また、変位信号がアナログ信号の場合、第１の状態量として１階微分値の二乗平均を算出し、第２の状態量として２階微分値の二乗平均を算出してもよい。
【００５２】
例えば、まず、第１状態量算出部２０２は、摺動する２つの物体（例えば、ピストンとシリンダ）の相対変位ｘを計測しているときの変位信号の１階微分値から、以下に示す式（７）に示すように、時間Ｔの間の二乗平均を求める。また、第２状態量算出部２０３は、変位信号の２階微分値から、以下の式（８）に示すように、時間Ｔの間の二乗平均を求める。
【００５３】
【数５】
0005571346.tif 000006
【００５４】
一方、特性記憶部２０４には、摺動が正常である状態の変位信号の１階微分値の二乗平均と２階微分値の二乗平均との関係（特性式）として、例えば、最も簡単なものとして以下の式（９）に示すように、２つの定数Ａ，Ｂにより１次近似した特性式が格納されている。
【００５５】
【数６】
0005571346.tif 000007
【００５６】
第２状態量推定部２０５においては、式（９）で示した特性式を用い、計測値から得られた１階微分値の二乗平均より２階微分値の二乗平均を推定する。また、診断演算部２０６では、第２状態量推定部２０５が推定（算出）した２階微分値の二乗平均（推定状態量）と第２状態量算出部２０３が算出した２階微分値の二乗平均との差を求める。この差が所定の値より大きい場合に、診断演算部２０６は、スティックスリップが発生したものと判断する。なお、２階微分値の二乗平均より１階微分値の二乗平均を推定し、この推定１階微分値の二乗平均と変位より求めた実際の１階微分値の二乗平均とを比較してもよい。
【００５７】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態３におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部３００および可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部３００の動作を停止する診断動作制御部３０７を備える。診断部３００は、変位検出部３０１，第１状態量算出部３０２（第１の演算手段），第２状態量算出部３０３（第２の演算手段），特性記憶部３０４，第２状態量推定部３０５，および診断演算部３０６を備える。
【００５８】
変位検出部３０１は、弁体などの可動部の変位を検出（計測）してデジタル信号の変位信号を出力する。
【００５９】
第１状態量算出部３０２は、検出された可動部の変位を示す計測値として変位検出部３０１より出力された変位信号より第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出する。また、第２状態量算出部３０３は、変位検出部３０１より出力された変位信号より第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出する。
【００６０】
特性記憶部３０４は、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納している。例えば、特性記憶部３０４には、可動部の摺動が正常である状態の変位信号の１階差分値の二乗平均と２階差分値の二乗平均との関係（特性式）が格納されている。
【００６１】
第２状態量推定部３０５は、特性記憶部３０４に格納されている関係を利用し、第１状態量算出部３０２が算出した第１の状態量（１階差分値の二乗平均）より第２の状態量（２階差分値の二乗平均）を推定して推定状態量を算出する。
【００６２】
診断演算部３０６は、第２状態量算出部３０３が算出した第２の状態量と推定状態量とを比較することで可動部の異常を判断する。例えば、診断演算部３０６は、第２状態量算出部３０３が算出した２階差分値の二乗平均と、第２状態量推定部３０５が推定した推定状態量との差を求め、例えば、求めた差が所定の値より大きい場合にスティックスリップの発生が起きたものと判断する。
【００６３】
上述したように、診断部３００がスティックスリップ（可動部の異常）を判断している中で、本実施の形態では、診断動作制御部３０７が、可動部に対する制御指令値をもとに診断演算部３０６の動作を停止することで、診断部３００の判断動作を停止する。例えば、弁体などの可動部の変位に対する制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えた場合、診断動作制御部３０７は、診断演算部３０６におけるスティックスリップ発生の判断動作を停止する。これにより、診断部３００においては、スティックスリップの判断が停止され、上述したような可動部に対する制御指令値に起因するスティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００６４】
なお、診断動作制御部３０７が、可動部の変位に対する制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えたことを検出した場合に判断停止信号を出力し、診断演算部３０６がスティックスリップが発生したと判断したときに、上記判断停止信号が出力されていた場合、診断部３００（診断演算部３０６）が判断結果の出力を停止してもよい。
【００６５】
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態４におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、まず、例えば、ポジショナにより弁軸変位が制御されている調節弁などの接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部４００を備える。また、弁体などの可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部４００の判断動作を停止する診断動作制御部４０７を備える。
【００６６】
また、診断部４００は、変位検出部４０１，第１状態量算出部４０２（第１の演算手段），第２状態量算出部４０３（第２の演算手段），特性記憶部４０４，および診断演算部４０６を備える。
【００６７】
変位検出部４０１は、弁体などの可動部の変位を検出（計測）する。第１状態量算出部４０２は、検出された変位より第１の状態量を算出する。第２状態量算出部４０３は、検出された変位より第２の状態量を算出する。特性記憶部４０４は、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納している。診断演算部４０６は、第１状態量算出部４０２が算出した第１の状態量および第２状態量算出部４０３が算出した第２の状態量の間の関係と、特性記憶部４０４に格納された関係とを比較することで、可動部の異常を判断する。
【００６８】
次に、診断動作制御部４０７についてより詳細に説明する。例えば、ポジショナには、外部より弁軸（可動部）の変位を制御するための変位指令値（制御指令値）が制御信号として与えられ、この制御信号をもとに弁軸の変位を制御している。このような制御信号をもとに、診断動作制御部４０７は、診断部４００の動作を制御する。
【００６９】
例えば、診断動作制御部４０７は、弁軸の変位に対する制御指令値の変化の幅と、予め設定されている基準値とを比較し、制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えた場合、診断部４００における異常の判断動作を停止する。制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えている場合は、正常な動作であってもスティックスリップが発生している場合と同様に判断される場合がある。これに対し、診断動作制御部４０７は、制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えると、診断部４００の動作を停止するので、スティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。これらの動作は、前述した実施の形態１と同様である。
【００７０】
上述した本実施の形態においても、前述した実施の形態１と同様に、診断動作制御部４０７が、可動部に対する制御指令値をもとに診断部４００の動作を制御するようにしたので、スティックスリップの誤判断が抑制できるなど、制御の状態に対応してより正確にスティックスリップの状態が判断できるようになる。
【００７１】
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態５におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部５００および可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部５００の動作を停止する診断動作制御部５０７を備える。診断部５００は、変位検出部５０１，第１状態量算出部５０２（第１の演算手段），第２状態量算出部５０３（第２の演算手段），特性記憶部５０４および診断演算部５０６を備える。
【００７２】
変位検出部５０１は、弁体などの可動部の変位を検出（計測）してデジタル信号の変位信号を出力する。
【００７３】
第１状態量算出部５０２は、検出された可動部の変位を示す計測値として変位検出部５０１より出力された変位信号より第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出する。また、第２状態量算出部５０３は、変位検出部５０１より出力された変位信号より第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出する。
【００７４】
特性記憶部５０４は、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納している。診断演算部５０６は、第１状態量算出部５０２が算出した第１の状態量と第２状態量算出部５０３が算出した第２の状態量との関係を求め、求めた関係と、特定記憶部５０４に記憶されている関係とを比較することで、スティックスリップの発生を検出する。
【００７５】
上述したように、診断部５００がスティックスリップ（可動部の異常）を判断している中で、本実施の形態では、診断動作制御部５０７が、可動部に対する制御指令値をもとに第１状態量算出部５０２および第２状態量算出部５０３の動作を停止することで、診断部５００の判断動作を停止する。例えば、弁体などの可動部の変位に対する制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えた場合、診断動作制御部５０７は、第１状態量算出部５０２および第２状態量算出部５０３における算出動作を停止する。これにより、診断部５００においては、スティックスリップの判断が停止され、上述したような可動部に対する制御指令値に起因するスティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００７６】
ところで、上述では、変位検出部５０１より出力される変位信号がデジタル信号であり、第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出し、第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出したが、これに限るものではない。式（１）のように、第１の状態量として１階差分値の絶対値平均を算出し、第２の状態量として１階差分値の二乗平均の平方根を算出してもよい。変位信号がアナログ信号の場合、第１の状態量として１階微分値の二乗平均を算出し、第２の状態量として２階微分値の二乗平均を算出してもよい。
【００７７】
［実施の形態６］
次に、本発明の実施の形態６について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態６におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部６００および可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部６００の動作を停止する診断動作制御部６０７を備える。診断部６００は、変位検出部６０１，第１状態量算出部６０２（第１の演算手段），第２状態量算出部６０３（第２の演算手段），特性記憶部６０４および診断演算部６０６を備える。
【００７８】
変位検出部６０１は、弁体などの可動部の変位を検出（計測）してデジタル信号の変位信号を出力する。
【００７９】
第１状態量算出部６０２は、検出された可動部の変位を示す計測値として変位検出部６０１より出力された変位信号より第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出する。また、第２状態量算出部６０３は、変位検出部６０１より出力された変位信号より第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出する。
【００８０】
特性記憶部６０４は、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納している。診断演算部６０６は、第１状態量算出部６０２が算出した第１の状態量と第２状態量算出部６０３が算出した第２の状態量との関係を求め、求めた関係と、特定記憶部６０４に記憶されている関係とを比較することで、スティックスリップの発生を検出する。
【００８１】
上述したように、診断部６００がスティックスリップ（可動部の異常）を判断している中で、本実施の形態では、診断動作制御部６０７が、可動部に対する制御指令値をもとに診断演算部６０６の動作を停止することで、診断部６００の判断動作を停止する。例えば、弁体などの可動部の変位に対する制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えた場合、診断動作制御部６０７は、診断演算部６０６におけるスティックスリップ発生の判断動作を停止する。これにより、診断部６００においては、スティックスリップの判断が停止され、上述したような可動部に対する制御指令値に起因するスティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００８２】
なお、診断動作制御部６０７が、可動部の変位に対する制御指令値の単位時間の変化幅が基準値を超えたことを検出した場合に判断停止信号を出力し、診断演算部６０６がスティックスリップが発生したと判断したときに、上記判断停止信号が出力されていた場合、診断部２００（診断演算部６０６）が判断結果の出力を停止してもよい。
【００８３】
［実施の形態７］
次に、本発明の実施の形態７について図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態７におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部２００および可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部２００の動作を停止する診断動作制御部７０７を備える。診断部２００は、変位検出部２０１，第１状態量算出部２０２（第１の演算手段），第２状態量算出部２０３（第２の演算手段），特性記憶部２０４，第２状態量推定部２０５，および診断演算部２０６を備える。これらの構成については、前述した実施の形態２と同様である。
【００８４】
本実施の形態では、診断動作制御部７０７が、制御指令値受信部７７１，制御指令値変化量算出部７７２，および動作制御部７７３を備える。
【００８５】
制御指令値受信部７７１は、診断部２００による診断対象となる例えば調節弁のポジショナに対する制御指令値を受信する。制御指令値変化量算出部７７２は、制御指令値受信部７７１が受信している制御指令値の変化より、予め設定されている単位時間あたりの変化量を算出する。動作制御部７７３は、制御指令値変化量算出部７７２が算出している変化量が、設定されている基準値を超えたら、第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３の動作を停止することで、診断部２００の判断動作を停止する。
【００８６】
例えば、図８の（ａ）に示すような制御指令値が制御指令値受信部７７１で受信される。制御指令値変化量算出部７７２では、受信された制御指令値より、単位時間毎に１階差分値を算出する。制御指令値変化量算出部７７２が算出する１階差分値は、図８の（ｂ）に示すように時系列的に変化する。図８の（ａ）に示すように、制御指令値が時刻ｔの時点で大きく変更されると、図８の（ｂ）に示すように、１階差分値は大きな値となる。この値が基準値を超えると、動作制御部７７３が、図８の（ｃ）に示すように、時刻ｔより所定の時間継続する指令値変更信号を出力する。
【００８７】
この指令値変更信号が第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３で受けるけられると、第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３では、算出動作を停止する。第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３では、指令値変更信号を受け付けている間は、算出動作を停止する。指令値変更信号が出力されている所定の時間においては、変位検出部２０１から出力される変位信号は、図８の（ｄ）に示すように変化する。
【００８８】
このように変化する変位信号の１階差分は、図８の（ｅ）に示すように変化する。変位信号の１階差分の変化は、制御指令値の大きな変化に対応して大きな値となるが、時刻ｔより所定の時間は、第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３の動作が停止しており、状態量の算出が停止している。言い換えると、スティックスリップと判断される変位信号の１階差分値の大きな値は、算出動作から除外されることになる。従って、動作制御部７７３により指令値変更信号が出力されている所定の時間は、診断部２００においてはスティックスリップの判断が停止され、スティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００８９】
なお、上述した所定の時間は、以下のように決定すればよい。まず、検出対象の可動部の時定数をＴＣ、起こりうる変位に対する制御指令値の最大変化幅をＤ、変位検出部２０１の誤差の標準偏差をσとする。時刻がｔ＝０で変位の制御指令値をＡ1からＡ1＋Ｄに変更すると、時刻ｔにおける変位測定値は（Ａ1＋Ｄ）−Ｄｅｘｐ（−ｔ／ＴＣ）であり、目標とする変位の制御指令値（Ａ1＋Ｄ）との差異は、｜Ｄｅｘｐ（−ｔ／ＴＣ）｜である。この差が３σ（変位検出部２０１の誤差の標準偏差の３倍）と同程度以下になるまでを所定の時間とすればよい。不等式｜Ｄｅｘｐ（−ｔ／ＴＣ）｜＜３σを解けば、ｔ＞ＴCｌｎ（Ｄ/３σ）となるので、所定の時間は、ＴCｌｎ（Ｄ３/σ）より大きくなるように定めれば良い。なお、この時間を必要以上に長くすると、本来ならばスティックスリップ検知が可能な区間を検知対象から外すことになるので注意を要する。
【００９０】
［実施の形態８］
次に、本発明の実施の形態８について図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態８におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部２００を備える。診断部２００は、前述した実施の形態２，７と同様である。
【００９１】
また、本実施の形態８におけるスティックスリップ検出装置は、可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部２００の動作を停止するための判定信号を送出する診断動作制御外部システム９０７、および診断動作制御外部システム９０７より送出された判定信号をもとに診断部２００の動作を停止する動作制御部９７６を備える。診断動作制御外部システム９０７より送出された判定信号は、ネットワーク９０８を介して接続する受信部９７５で受け付けられて動作制御部９７６に送られる。
【００９２】
本実施の形態では、診断動作制御外部システム９０７が、制御指令値受信部９７１，制御指令値変化量算出部９７２，変化量判定部９７３，および送信部９７４を備える。なお、診断動作制御外部システム９０７は、可動部の変位を制御する制御指令値を決定する外部制御システムと同じシステム内にあることが望ましいが、別システムとして実現されていても構わない。
【００９３】
制御指令値受信部９７１は、診断部２００による診断対象となる例えば調節弁のポジショナに対する制御指令値を受信する。診断動作制御外部システム９０７が可動部の変位を制御する制御指令値を決定する外部制御システムと同じシステム内にある場合は、制御指令値の取得はシステム内のデータの受け渡しとして実現可能である。別システムとして実現されている場合は、可動部の変位を制御する制御指令値を決定する外部システムなどと通信を行うことで、リアルタイムに制御指令値を受信できるようにする必要がある。制御指令値変化量算出部９７２は、診断動作制御部９７６が受信している制御指令値の変化より、予め設定されている単位時間あたりの変化量を算出する。変化量判定部９７３は、制御指令値変化量算出部９７２が算出している変化量が、設定されている基準値を超えたら、動作停止信号を出力する。送信部９７４は、変化量判定部９７３から出力された動作停止信号を、ネットワーク９０８を介して受信部９７５に送信する。
【００９４】
受信部９７５では、送信部９７４から送信された動作停止信号を受信して動作制御部９７６に出力する。動作停止信号を受け付けた動作制御部９７６は、第１状態量算出部２０２および第２状態量算出部２０３の動作を停止することで、診断部２００の判断動作を停止する。これにより、診断部２００においては、前述した実施の形態７と同様にスティックスリップの判断が停止され、前述したような可動部に対する制御指令値に起因するスティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【００９５】
［実施の形態９］
次に、本発明の実施の形態９について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態９におけるスティックスリップ検出装置の構成を示す構成図である。このスティックスリップ検出装置は、接触摺動部を有する可動部の異常を判断する診断部１０００および可動部の変位を制御する制御指令値をもとに診断部１０００の動作を停止する診断動作制御部１００７を備える。診断部１０００は、変位検出部１００１，第１状態量算出部１００２（第１の演算手段），第２状態量算出部１００３（第２の演算手段），特性記憶部１００４，および診断演算部１００６を備える。
【００９６】
変位検出部１００１は、弁体などの可動部の変位を検出（計測）し、例えば、デジタル信号の変位信号を出力する。
【００９７】
第１状態量算出部１００２は、検出された可動部の変位を示す計測値として変位検出部１００１より出力された変位信号より第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出する。また、第２状態量算出部１００３は、変位検出部１００１より出力された変位信号より第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出する。
【００９８】
特性記憶部１００４は、予め求めてある可動部の正常動作時の変位より得られる第１の状態量と第２の状態量との関係を格納している。例えば、特性記憶部１００４には、可動部の摺動が正常である状態の変位信号の１階差分値の二乗平均と２階差分値の二乗平均との関係（特性式）として、２つの定数Ａ，Ｂにより１次近似した特性式が格納されている。
【００９９】
診断演算部１００６は、第１状態量算出部１００２が算出した第１の状態量と第２状態量算出部１００３が算出した第２の状態量との関係を求め、求めた関係と、特定記憶部１００４に記憶されている関係とを比較することで、スティックスリップの発生を検出する。例えば、診断演算部１００６は、第１状態量算出部１００２が算出した１階差分値の二乗平均と、第２状態量算出部１００３が算出した２階差分値の二乗平均の比と、特性記憶部１００４が格納している正常動作時の二つの状態量の比との差を求め、求めた差が所定の値より大きい場合にスティックスリップの発生が起きたものと判断する。
【０１００】
以上の構成は、前述した実施の形態６と同様である。
【０１０１】
本実施の形態では、上述したように、診断部１０００がスティックスリップ（可動部の異常）を判断している中で、本実施の形態では、診断動作制御部１００７が、可動部に対する制御指令値をもとに診断演算部１００６の動作を停止することで、診断部１０００の判断動作を停止する。
【０１０２】
以下、診断動作制御部１００７についてより詳細に説明する。診断動作制御部１００７は、指令値受信部１０７１，第３状態量算出部（第３の演算手段）１０７２，第４状態量算出部（第４の演算手段）１０７３，および動作制御部１０７４を備える。
【０１０３】
指令値受信部１０７１は、診断部１０００による診断対象となる例えば調節弁のポジショナに対する変位指令値（制御指令値）を受信する。
【０１０４】
第３状態量算出部１０７２は、指令値受信部１０７１が受信している制御指令値より、第３の状態量として１階差分値の二乗平均を算出する。これは、計測された変位信号より第１の状態量として１階差分値の二乗平均を算出する第１状態量算出部１００２と同様の動作である。
【０１０５】
また、第４状態量算出部１０７３は、指令値受信部１０７１が受信している制御指令値より、第４の状態量として２階差分値の二乗平均を算出する。これは、計測された変位信号より第２の状態量として２階差分値の二乗平均を算出する第２状態量算出部１００３と同様の動作である。
【０１０６】
動作制御部１０７４は、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比を、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比が超えたことを検出して診断部１０００の判断動作を停止する。本実施の形態において、動作制御部１０７４は、診断演算部１００６の動作を停止することで、診断部１０００の判断動作を停止する。
【０１０７】
まず、図１１Ａにおける（ａ）の点線で示すような変位の制御指令値が与えられる場合について考える。このような制御指令値に対して可動部が正常に動作すれば、変位検出部１００１で計測されて出力される変位信号も、同様の状態となり、診断部１０００では、スティックスリップが発生したものとは判断されない。また、このような制御指令値をもとに第３の状態量および第４の状態量を算出すれば、このような場合、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比は、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比より大きいものとなる。
【０１０８】
一方、スティックスリップが発生している場合、変位検出部１００１で計測されて出力される変位信号は、図１１Ａにおける（ｂ）の実線で示されるような階段状のものとなる。このような変位信号が検出されると、診断部１０００では、スティックスリップが発生しているものと判断する。この場合も、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比は、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比より大きいものとなる。
【０１０９】
以上の場合に対し、図１１Ｂにおける（ａ）の点線で示されるような変位の制御指令値が与えられる場合について考える。このような制御指令値が与えられると、可動部が正常に動作しても、変位検出部１００１で計測されて出力される変位信号は、図１１Ｂにおける（ｂ）の実線で示されるものとなる。このような状態では、診断部１０００では、スティックスリップが発生しているものと判断してしまう。ここで、（ａ）の制御指令値をもとに第３の状態量および第４の状態量を算出すれば、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比が、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比より大きいものとなる。
【０１１０】
従って、「第４の状態量／第３の状態量」が「第２の状態量／第１の状態量」を超えたことを検出したら診断部１０００の判断動作を停止することで、スティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【０１１１】
上述したように、本実施の形態では、制御指令値より第３の状態量を算出し、制御指令値より第４の状態量を算出し、第１の状態量に対する第２の状態量の割合を示す第１の比を、第３の状態量に対する第４の状態量の割合を示す第２の比が超えたことを検出して判断動作を停止するところに特徴がある。これにより、診断部１０００においては、スティックスリップの判断が停止され、前述したような可動部に対する制御指令値に起因するスティックスリップの誤判断が抑制できるようになる。
【０１１２】
ところで、上述では、第１の状態量および第３の状態量として１階差分値の二乗平均を算出し、第２の状態量および第４の状態量として２階差分値の二乗平均を算出したが、これに限るものではない。第１の状態量および第３の状態量として１階差分値の絶対値平均を算出し、第２の状態量および第４の状態量として１階差分値の二乗平均平方根を算出してもよい。
【０１１３】
なお、上述したスティックスリップ検出は、検出された変位をコンピュータで処理することでスティックスリップを検出するようにしてもよい。例えば、コンピュータを構成するＣＰＵがバスを介して接続されているメモリに展開されているプログラムにより動作することで、得られた変位信号を処理して診断結果を出力し、また、得られた制御指令値より診断結果を得る処理を停止してもよい。ここで、上記プログラムは、前述した各実施の形態で説明したスティックスリップ検出の処理を、ＣＰＵ（コンピュータ）に行わせるものである。また、メモリに展開されているプログラムは、バスを介して外部接続される外部記憶装置に格納されているものを取り込んで展開すればよい。外部記憶装置としては、例えば、磁気ディスク記憶装置などがある。
【０１１４】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形が実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００…診断部、１０１…変位検出部、１０２…第１状態量算出部（第１の演算手段）、１０３…第２状態量算出部（第２の演算手段）、１０４…特性記憶部、１０５…第２状態量推定部、１０６…診断演算部、１０７…診断動作制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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