(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラーを動的に変化させて、クロマトグラフに関連した閉ループ気体系の特性を表す周波数応答を変更する方法であって、
前記コントローラーの制御技法として前記閉ループ気体系の周波数応答を決定するため、圧力及び流量の設定点に関する閉ループ気体系システムの最適コントローラー係数を特徴づける工程と；
選択された前記圧力及び流量の設定点に対しての前記最適なコントローラー係数を有する前記コントローラーを提供するべく、前記圧力及び流量の設定点の関数として前記コントローラー係数が変更されるコントローラー制御技法に従って、前記コントローラーを動的に変化させる工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載された、クロマトグラフに関連した閉ループ気体系の特性を表す周波数応答を変更する方法において、
前記気体系の前記最適コントローラー係数を特徴づける工程は、
前記気体系に試験信号を提供する工程と；
出力信号をモニターする工程と；
前記試験信号により前記出力信号を分割することによって前記閉ループ気体系の周波数応答に対応する伝達関数を決定する工程と；
圧力及び流量の項により伝達関数を記述する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載された、クロマトグラフに関連した閉ループ気体系の特性を表す周波数応答を変更する方法において、
前記伝達関数を決定する工程は、
前記閉ループ気体系のハードウエア・パラメータ群に関して気体系を特徴づける工程と；
ユーザ限定のパラメータ群に関してクロマトグラフを特徴づける工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載された、クロマトグラフに関連した閉ループ気体系の特性を表す周波数応答を変更する方法において、
前記伝達関数を記述する工程が、更に、一組の圧力と流量の設定点対の各対において閉ループ性能を実質上最適化しながらその一組の圧力と流量の設定点対に依存する検索テーブルを作り出す工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２に記載された、クロマトグラフに関連した閉ループ気体系の特性を表す周波数応答を変更する方法において、
前記伝達関数を記述する工程が、更に、選択した圧力設定点と流量設定点において閉ループ性能を実質上最適化する関数を作り出す工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載された、クロマトグラフに関連した閉ループ気体系の特性を表す周波数応答を変更する方法において、
前記コントローラーを動的に変化させる工程は、
選択流量設定点に関して利得補償項を作り出す工程と；
その利得補償項に従って圧力コントローラーと流量コントローラーを調節する工程と；
選択圧力設定点に関して帯域幅補償項を作り出す工程と；
その帯域幅補償項に従って圧力コントローラーと流量コントローラーを調節する工程と；
それぞれ流量及び圧力に係る第１及び第２弁のドライブ信号を発生させて圧力と流量の設定点の広い範囲にわたって閉ループ帯域幅を維持する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
動的に可変できる周波数応答を有する閉ループ気体系システムであって、
第１比例弁と；
該第１比例弁に接続される流量センサと；
該流量センサに接続され、最適コントローラー係数として記述される物理的特性を有する気体系とを有し、
前記周波数応答は、圧力及び流量の項により最適コントローラー係数を特徴づける伝達関数として記述され、
更に、
前記気体系に接続される圧力センサと；
前記気体系に接続される第２比例弁と；
前記流量センサ及び前記圧力センサに接続されるアナログ-ディジタル変換器と；
該アナログ-ディジタル変換器に接続され、前記第１比例弁及び前記第２比例弁のドライブ信号を生成し、前記伝達関数に従って閉ループ気体系の周波数応答を自動的に変更する制御手段とを有し、
前記最適コントローラー係数と前記圧力と前記流量の設定点との間の相関は、コントローラー係数が現在の圧力及び流量の設定点に対して最適となるように、圧力及び流量の設定点の関数として、前記コントローラー係数を変更するよう動作するコントローラー制御技法として決定され、
更に、
前記第１比例弁及び前記第２比例弁を制御するための弁駆動装置であって、前記第１比例弁及び前記第２比例弁と前記制御装置との間を接続し、前記第１比例弁及び前記第２比例弁のドライブ信号を受信し且つ該ドライブ信号に応じて前記第１比例弁及び前記第２比例弁を調節することのできる弁駆動装置を有することを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の動的に可変できる周波数応答を有する閉ループ気体系システムであって、
圧力コントローラー補償項を有し、前記第１比例弁のドライブ信号を発生する圧力コントローラーと；
流量コントローラー補償項を有し、前記第２比例弁のドライブ信号を発生する流量コントローラーと；
前記圧力コントローラーと前記流量コントローラーとに接続され、前記圧力コントローラー補償項及び前記流量コントローラー補償項を、選択流量設定点に従って調節する利得補償手段と；
前記圧力コントローラーと前記流量コントローラーとに接続され、前記圧力コントローラー補償項及び前記流量コントローラー補償項を、選択圧力設定点に従って調節する帯域幅補償手段とを有することを特徴とする閉ループ気体系システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスクロマトグラフに関連した気体系（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ）を制御する方法及びその実施に適用される閉ループ気体系に関する。さらに、特に詳細には、気体系の物理的パラメーターの特性を明らかにし、且つリアルタイムに、該情報を用いてコントローラーのパラメーターを修正し、よって閉ループ気体制御系の安定動作範囲改善（拡大、変更）方法、及び該方法の実施に適用される閉ループ気体系に関する。
【０００２】
【技術背景】
分析化学において、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）とガスクロマトグラフィー（ＧＣ）の技術は、化学試料の成分を同定する上で重要なツールとなっている。全てのクロマトグラフ技術が拠り所とする基本的原理は、多孔性保持媒体を通してキャリヤー流体に含まれる試料の化学的混合体を搬送することによってその混合体を個々の成分に分離することである。キャリヤー流体は移動相に相当し、保持媒体は固定相に相当する。液体とガスクロマトグラフィーの間の主なる差異は、その移動相がそれぞれ液体か又はガスかということである。
【０００３】
ＧＣ機器では、不活性キャリヤーガスは、典型的に、多孔性吸着媒体の形で固定相を含んでいる温度制御したカラム中を通過する。ガスクロマトグラフィー用カラムはまた、固定相がコートされた内径数百ミクロンの中空毛細管から成ることも知られている。対象とする混合体の試料は注入口を通してキャリヤーガスの流れの中に注入され、そのカラムを通過する。対象（被検）混合体がカラムを通過するとき、それはその個々の成分に分離するのである。分離は、固定相対移動相における各試料成分の分圧の差異に主として起因する。これらの差異は、カラム内部の温度の関数である。カラムの外部端末に置かれた検出器は、キャリヤー流体中に含まれる各分離成分をそれらがカラムを出る時に検出するのである。
【０００４】
クロマトグラフ分析のための、気体系の閉ループ・コントローラーによって電子的に制御される注入圧力と流量の設定点は、圧力／流量の組合せ使用の際のダイナミックレンジが大きい故、高精度且つ使用の容易性を提供する。適用上この大きいダイナミックレンジは、注入圧力と流量を変化させるために、電子式コントローラーで用いられる電子式弁に対する駆動の変更に関連して気体系の自然応答に本質的影響を及ぼす。弁ドライブ（駆動）の変更に対する気体応答（圧力又は流量）は、伝達関数と考えてよい。この応答は周波数の関数であって、“周波数応答”（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）と呼ばれる。圧力及び流量に加えて、注入の範囲内の他の変数も、利得と帯域幅によって記述されるところの注入気体系の周波数応答に顕著な影響を及ぼすものである。これらの変数には、タンク圧力（主として利得に影響する）、ガスの種類（利得と帯域幅に影響する）、ライナーの種類と充填物（利得と帯域幅に影響する）、分割ラインにおける化学トラップの存在の有無と方式（利得と帯域幅に影響する）、及び比例弁の“流量利得”（ｆｌｏｗ  ｇａｉｎ）（主として利得に影響）が含まれる。この大きいダイナミックレンジ及び多くの相互依存変数によって、注入圧力と流量用コントローラーのための比例積分偏差（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ−ＰＩＤ）補償ループの設計者に１つの問題が提起される。もしＰＩＤの係数が安定性に関し最悪の場合の条件で最適化されるなら、その性能は、これらの最悪ケースの条件下で注入を行わない顧客にとっては反応が鈍いものとなる。“典型的な場合”の注入を制御するためにＰＩＤループを同調させることによって、“ユーザ空間”の外辺で、即ち、顧客が選択したガスの種類、ライナーの種類、化学トラップ、等が安定性に関して最悪ケースの条件となるところで運用される分析に対して不安定動作を招来するかも知れない。ユーザが注入装置の構成を変更する時、注入の圧力制御が変動し始める可能性がある。
【０００５】
任意の気体系に関して、流量が増えると、注入の“利得”は増大し、しかも注入圧力が増えると、注入の帯域幅は増える。これらの両方の関係は注入気体系の電子制御ループに対する制御係数に著しく影響する。例えば、もし比例積分偏差（ＰＩＤ）コントローラー利得が、高注入流量（即ち、高“利得”条件）において、多すぎるなら、注入流量は非常に大きい全体利得に起因して変動するかも知れない。従って、もしＰＩＤ補償が高圧力に対して適切に“同調”され、且つ圧力設定点が低圧力（即ち、“帯域幅”条件）へ変更されるなら、圧力制御ループは非常に大きい系内部の位相シフトによって変動する可能性がある。
【０００６】
図６は、Ｆｉｓｏｎｓによって提案された気体系解決法の機能的ブロック図を示すものである。注入装置は、ただ１つの、圧力か又は流量の電子制御ループと、分割通気流（ｓｐｌｉｔ  ｖｅｎｔ  ｆｌｏｗ）を制御するため２つのリストリクター（Ｒ１、Ｒ２）の１つに対する機械的圧力調節器とを有する。その系は、圧力か流量のどちらかを制御し且つプログラマブル柔軟性に乏しい単一の電子制御ループを有する。それは１つの変数が他に及ぼす影響を補償できない（例えば、高流量設定点によって生じた高“利得”条件は、圧力制御ループを補償するのに使用できない）。さらに、試料経路には多くの構成部品が存在する。各部品は有効ユーザ空間を減ずるのみならず、各部品は伝達関数に変数を追加し、単一電子制御ループの安定性に影響する可能性がある。
【０００７】
電子制御に対する別の技法は、図７にＳｈｉｍａｚｕ１７Ａ型の機能的ブロック図で示される、島津製作所製の分割／非分割注入ガスクロマトグラフである。マスフロー（質量流量）コントローラーが入力点で注入装置に接続され、背圧調節器が注入装置の出力点で接続される。緩衝器（ｂｕｆｆｅｒ）と充填細管はこの系に含まれる。制御ループはプログラム可能であるが、緩衝器と充填細管によって帯域幅が減らされ且つ従って設定点変更又は妨害拒否（例えば、注入溶媒の気化中に起こる圧力“パルス”）に対する注入の応答時間が長くなる。
【０００８】
ガスクロマトグラフの気体系を伝達関数として特徴付けることは有利であろう。そこでは全変数が圧力か又は流量の何れかに換算して記述される。もし、気体系の電子制御を改変して系の安定性並びにユーザの圧力と流量についての広範囲の設定点にわたる設定点の変更に対する応答時間を改善するのにその伝達関数が用いられるとすれば、さらに有利であろう。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、ガスクロマトグラフの気体系を伝達関数として特徴付けることで、気体系の電子制御を改変して系の安定性並びにユーザの圧力と流量についての広範囲の設定点にわたる設定点の変更に対する応答時間を改善することができる閉ループ気体制御系の安定動作範囲改善方法、及び該方法の実施に適用される閉ループ気体系を提供することを目的とする。
【００１０】
【発明の概要】
電子弁群とセンサ群を内蔵する気体系は、“ブラックボックス”と考えてよく、そこでは、入力は電子弁への電圧であり、また出力は電子式圧力又は流量センサからの出力である。この“ブラックボックス”の入力に対する出力の関係は、普通、その伝達関数と呼ばれるものである。ほとんどの物理系の伝達関数は、周波数依存（即ち、入力周波数の関数としての入力対出力の関係）である。ガスクロマトグラフの制御に用いられる気体系の周波数依存は、ループ閉路直接測定法（ｌｏｏｐ−ｃｌｏｓｅｄ  ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を適用することによって決定してよい。周波数応答は、入力信号が印加される時、線形時間不変系をもつ系の安定性を決めるのに用いることができる。掃引周波数正弦波が閉ループ・コントローラーに印加される。電子弁への電圧（気体“ブラックボックス”への入力）と圧力又は流量センサの出力（気体“ブラックボックス”の出力）の両方が測定される。その出力信号を入力信号で割ることによって、伝達関数として記述された周波数応答が計算できるのである。その振幅と位相情報の両方ともその周波数応答として発生させることができる。
【００１１】
周波数応答は、ユーザ選択可能な圧力と流量の設定及び一連のハードウェア動作パラメータの範囲について決定される。組合せ時のプロットは、気体“ブラックボックス”の全周波数応答を説明するものである。その全周波数応答は、ハードウェア動作パラメータ、流量、及び圧力の関数として周波数基点テーブルに用いられてよい。周波数応答の利得と位相は、流量と圧力の設定点で左右されるので、これらのパラメータが伝達関数に対する入力として選択される。各変数が流量と圧力の関数として記述される補償テーブルは、その系に対する制御を変更して動作範囲を広げるのに用いられる。
【００１２】
ＰＩＤコントローラーは、そのコントローラーの全出力項に適用するため補償テーブルから補正利得乗数を選択する。一具体例では、周波数応答は流量に換算して記述される。何故なら、系の利得はほとんどこの変数に依存するからである。得られるコントローラー・エラーの計算値は、次いで、補正利得乗数でかけ算され、これは気体系に及ぼす流量設定点の影響を調整するために用いられる。例えば、もし流量が低い値に設定されるなら（ここでは、気体系の利得は非常に低い）、ＰＩＤコントローラーは大きい乗数項を生じ、その結果そのコントローラーの出力は、相対的に低い利得系に対してより大きくなる（これによって制御ループの全利得が安定に保たれる）。
【００１３】
気体系の圧力と流量の両コントローラーは、各ＰＩＤ計算中の特性付けのために上記方法を使用している。加えて、圧力コントローラーはさらに、圧力の設定点が変えられたときの帯域幅の変化を補償するＰＩＤ係数を補正する。圧力と流量の設定点の関数としてＰＩＤ係数を動的に調節することによって、広範囲のユーザ設定点にわたって最適のＰＩＤ係数がもたらされるのである。即ち、ユーザは、その伝達関数に従い所望の圧力と流量値を特定することによって、より最適に気体系を制御できるのである。
【００１４】
【実施例】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、ガスクロマトグラフを制御するために用いられる気体系の機能ブロック図を示す。
【００１５】
図１（Ａ）は、気体系１０の分割モード動作を説明するもので、第１比例弁１２は、流量センサ１４で測定されるような全注入流量に対するマス・フロー・コントローラーとして作用する。第２比例弁１６は、背圧調節器として挙動し、圧力センサ１８で測定されるような注入圧力を制御するものである。“ブラックボックス”調節器２０はセプタム・パージ・フロー（ｓｅｐｔｕｍ  ｐｕｒｇｅ  ｆｌｏｗ）を制御する。これは、分割／非分割注入で用いられる分割構成である。
【００１６】
図１（Ｂ）は、気体系１０の分割モード動作を説明するもので、第１比例弁１２は、圧力センサ１８で測定されるような圧力を制御する。弁２２は、分割通気口からの流れが無いようにターン・オフされるオン／オフ弁である。第２比例弁１６は、弁２２に背圧が無いよう公称値でターン・オンされる。流量センサ１４は全流量を測定するが、第１比例弁１２を制御しない。この構成では、注入装置への全流量は、カラム・フローとセプタム・パージ・フローである。
【００１７】
図２は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示された気体系１０の周波数応答を特徴付けるのに用いられるブロック図である。気体系１０は、その系の開ループ周波数応答を推論するため、動的信号アナライザ２０１によるループ閉路直接法を使って種々の点で試験される。ループ閉路直接法は、時間不変の線形系の周波数応答を記述し、且つ任意の入力信号に対する系の安定性を予測するのに用いられるものである。
【００１８】
動的信号アナライザ２０３は、掃引周波数の正弦波を閉ループコントローラーの入力に印加する。制御系アナライザ２０３は、電子弁への電圧（気体系への入力）と圧力センサ１８又は流量センサ１４からの出力（気体系の出力）の両方を監視する。その出力信号を入力信号で割ることにより、伝達関数として記述される、気体系に関する周波数応答が計算できる。その振幅及び位相情報の両方ともその周波数応答として発生される。
【００１９】
周波数応答は、ユーザ選択可能な圧力と流量の設定及び一連のハードウェア動作パラメータ、例えば、化学トラップ付き及び無し、３種類の注入ライナー、清浄対汚染の化学トラップ、カラム長、カラム径、及びガスの種類、の範囲について評価される。振幅と位相のプロットは、各組合せに関して測定される。組合せ時のプロットは、気体系の全周波数応答を記述するものである。
【００２０】
その全周波数応答は、ガスの種類、ライナーの種類、カラム長と径、流量、及び圧力の関数として周波数基点テーブルに用いられてよい。周波数応答の利得と振幅は流量と圧力の設定点で左右されるので、これらのパラメータは非線形特性付けのための選択可能入力として選択された。各変数が流量又は圧力の関数として記述される補償テーブルは、その系を制御するのに用いられる。
【００２１】
ＰＩＤコントローラーはその補償テーブルを使って、コントローラーの項の全出力に適用される補正利得乗数を検索する。一具体例では、このテーブルに対する入力ポインタが流量に換算して記述される。何故なら、系の利得はほとんどこの変数に依存するからである。得られるコントローラー・エラーの計算値は、次いで、補正利得乗数でかけ算され、これは、ガスクロマトグラフの流量設定点から独立した気体系のループ利得をなすコントローラーの利得を調節するために用いられる。例えば、もし流量が低い値に設定されるなら（ここでは、気体系の利得は非常に低い）、テーブル検索で大きい乗数項を生じ、その結果、そのコントローラーの出力は、相対的に低い利得系に対してより大きくなる（これによって制御ループの全利得が安定に保たれる）。
【００２２】
各制御ループ（例えば、圧力又は流量）について、４つの変数がＰＩＤ制御ループとして特定される。最初の３つの項（変数）は、比例（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｐ）、積分（ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｉ）、及び偏差（微分）（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ−Ｄ）係数であり、最後のものは非線形係数である。この最後の項は、ＰＩＤの変更を決定するために利得テーブルを検索するか又は直接計算に入るために用いられる。
【００２３】
圧力コントローラーのＰＩＤの各項は利得及び帯域幅の両効果について変更され、一方、流量コントローラーのＰＩＤの各項はただ利得効果についてのみ変更される。非線形利得補償項は、利得テーブルを検索するのに用いられる。この項によって、全注入流量が増加すると圧力と流量の両ＰＩＤコントローラーのＰ、Ｉ、及びＤの利得が減らされるのである。線形帯域幅補償項は、Ｄ項を減少させながらＩ項を増やすかもしくはＤ項を増やしながらＩ項を減らすのに用いられる。従って、伝達関数の“ゼロ群”がＰＩＤコントローラーからシフトされる方向は、注入圧力設定点によって決定される。Ｐ項は作用されない状態で留まる。
【００２４】
要約すれば、気体系に対する圧力と流量の両コントローラーは、各ＰＩＤ計算中に“利得”補償するための上記方法を使用するものである。加えて、圧力コントローラーはさらに、圧力設定点が変更されるとき帯域幅の変化の原因となるＰＩＤコントローラーの項を補正する。あるいは、伝達関数はテーブル検索というよりはむしろ補償のために用いてよい。
【００２５】
図３は、気体系１０の周波数応答を利用してユーザ設定点の拡張範囲にわたってより安定な気体制御を実現できるところの、ヒューレット−パッカード社製ガスクロマトグラフ、ＨＰ６８９０型、の分割／非分割気体系のブロック図を示すものである。圧力源として働く第１比例弁１２は流量センサ１４に接続される。気体系１０は、流量センサ１４と背圧調節器として作用する第２比例弁１６との間を接続する。気体系１０はさらに、圧力センサ１８に接続される。多重アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）２４は流量と圧力の両センサ１４、１６に接続される。コントローラー２６は、ＡＤＣ２４と弁ドライバ２８間に接続される。弁ドライバ２８は第１及び第２の比例弁１２、１６に接続される。
【００２６】
ＡＤＣ２４は、流量センサと圧力センサからアナログ信号を受信する。ＡＤＣ２４は、そのアナログ信号をディジタル信号に変換し、それらはコントローラー２６で受信される。コントローラー２６は、弁の信号群を通して気体系１０の物理的パラメータを変調する。弁の信号群は弁ドライバ２８によって受信され、これらが第１及び第２の比例弁１２、１６を制御するのである。
【００２７】
図４は、図３に示す制御装置２６についてのブロック図の実施態様を示すものである。圧力コントローラー３４は、流量利得調整ファクター手段３０と圧力帯域幅調整ファクター手段３２とに接続される。流量コントローラー３６も流量利得調整ファクター手段３０と圧力帯域幅調整ファクター手段３２とに接続される。
【００２８】
第１比例弁を制御するために第１弁ドライブ信号を発生する圧力コントローラー３４は、関連した流量利得調整ファクターと圧力帯域幅調整ファクターを有する。第２比例弁を制御するために第２弁ドライブ信号を発生する圧力コントローラー３６は、流量利得調整ファクターと圧力帯域幅調整ファクターを有する。圧力コントローラー３４は、流量利得調整ファクターと圧力帯域幅調整ファクターに応じて圧力コントローラーの補償項を調整する。圧力コントローラー３６は、流量利得調整ファクターと圧力帯域幅調整ファクターに応じて圧力コントローラーの補償項を調整する。
【００２９】
流量利得調整ファクター手段３０は、利得が異なった圧力設定点で記述される利得検索テーブルであるか、もしくは利得が流量によって記述されるファンクション（機能）であってよい。圧力帯域幅調整ファクター手段３２は、帯域幅が異なった流量設定点で記述される帯域幅検索テーブルであるか、もしくは帯域幅が圧力によって記述されるファンクションであってよい。
【００３０】
図５は、図３に示すコントローラーで実行される処理のフローチャートを説明するものである。ステップ１００で、圧力コントローラー３４と流量コントローラー３６の両方とも選択された流量設定点に応じて流量利得調整ファクターを受信する。ステップ１１０Ａでは、圧力コントローラー３４は、その流量利得調整ファクターに従って圧力コントローラーの補償項を調整し、流量コントローラー３６は、その流量利得調整ファクターに従って流量コントローラーの補償項を調整する。ステップ１１０Ｂでは、流量コントローラー３６は、その流量利得調整ファクターに従って流量コントローラーの補償項を調整する。ステップ１２０で、圧力コントローラー３４と流量コントローラー３６の両方とも選択された圧力設定点に応じて圧力帯域幅利得調整ファクターを受信する。ステップ１３０Ａでは、圧力コントローラーはさらに、その圧力帯域幅利得調整ファクターに従って圧力コントローラーの補償項を調整する。ステップ１３０Ｂでは、流量コントローラーはさらに、その圧力帯域幅利得調整ファクターに従って流量コントローラーの補償項を調整する。ステップ１４０Ａでは、圧力コントローラーは、最終の圧力コントローラーの補償項と、実際の圧力と、及び所望圧力とから第１弁ドライブ信号を発生する。ステップ１４０Ｂでは、流量コントローラーは、流量コントローラーの補償項と、実際の流量と、及び所望流量とから第２弁ドライブ信号を発生する。
【００３１】
以上述べたように、本発明のガスクロマトグラフ気体系の安定制御範囲改善方法は、〔１〕コントローラー（１００）を動的に変化させてクロマトグラフに関連した閉ループ気体系の特性を表す周波数応答を変更する方法であって、
圧力と流量に関して閉ループ気体系を特徴付けること、
コントローラーを動的に変化させて選択圧力設定点及び選択流量設定点において閉ループ気体系の閉ループ性能を実質的に最適化すること、
を特徴とするもので、〔２〕〜〔６〕のような好適な実施態様を含む。
【００３２】
〔２〕上記〔１〕において気体系を特徴付ける処理が、
試験信号を気体系に印加すること、
その出力信号を監視すること、によって閉ループ気体系の特性を表す伝達関数を決定すること、さらに、
圧力と流量によってその伝達関数を記述すること（１００）、
を含んで成る〔１〕記載の方法。
【００３３】
〔３〕上記〔２〕において伝達関数を決定する処理が、さらに、
閉ループ気体系のハードウェア・パラメータ群に関して気体系（１１０Ａ、１１０Ｂ）を特徴付けること、
ユーザ限定のパラメータ群に関してクロマトグラフ（１１０Ａ、１１０Ｂ）を特徴付けること、
から成る〔２〕記載の方法。
【００３４】
〔４〕上記〔２〕において伝達関数を記述する処理が、さらに、
一組の圧力と流量の設定点対の各対において閉ループ性能を実質上最適化しながらその一組の圧力と流量の設定点対に依存する検索テーブル（１２０）を作り出すこと、
から成る〔２〕記載の方法。
【００３５】
〔５〕上記〔２〕において伝達関数を記述する処理が、さらに、
選択した圧力設定点と流量設定点において閉ループ性能を実質上最適化するファンクション（１２０）を作り出すこと、
から成る〔２〕記載の方法。
【００３６】
〔６〕上記〔１〕においてコントローラーを動的に変化させる処理が、さらに、
選択流量設定点に関して利得補償項（１２０）を作り出すこと、
その利得補償項に従って圧力コントローラーと流量コントローラー（１３０Ａ、１３０Ｂ）を調節すること、
選択圧力設定点に関して帯域幅補償項（１２０）を作り出すこと、
その帯域幅補償項に従って圧力コントローラーと流量コントローラー（１３０Ａ、１３０Ｂ）を調節すること、
第１及び第２弁のドライブ信号（１４０Ａ、１４０Ｂ）を発生させて圧力と流量の設定点の広い範囲にわたって閉ループ帯域幅を維持すること、
を特徴とする〔１〕記載の方法。
【００３７】
また、本発明の閉ループ気体系は、〔７〕動的に可変できる周波数応答を有するものであって、
第１比例弁（１２）と、
その第１比例弁（１２）に接続する流量センサ（１４）と、
その流量センサ（１４）に接続する気体系（１０）と、
その気体系（１０）に接続する圧力センサ（１８）と、
前記気体系に接続する第２の比例弁（１６）と、
前記流量センサと圧力センサに接続するアナログーディジタル変換器（２４）と、
選択流量設定点と選択圧力設定点によって閉ループ気体系の周波数応答を自動的に変化させる制御装置であって、アナログーディジタル変換器に接続し、第１及び第２弁のドライブ信号を発生させる制御装置（２６）と、
第１及び第２の比例弁を制御するための弁駆動装置であって、第１及び第２の比例弁と制御装置との間に接続し、第１及び第２弁のドライブ信号を受信し、且つ第１及び第２の比例弁を調節するための弁駆動装置（２８）と、
を含んで成る。
【００３８】
さらに、本発明の閉ループ気体系は、〔８〕動的に可変できる周波数応答を有するものであって、
第１比例弁（１２）と、
その第１比例弁（１２）に接続する流量センサ（１４）と、
その流量センサ（１４）に接続する気体系（１０）と、
その気体系（１０）に接続する圧力センサ（１８）と、
前記気体系に接続する第２の比例弁（１６）と、
前記流量センサと圧力センサに接続するアナログーディジタル変換器（２４）と、
選択流量設定点と選択圧力設定点によって閉ループ気体系の周波数応答を自動的に変化させる制御装置であって、アナログーディジタル変換器に接続し、第１及び第２弁のドライブ信号を発生させる制御装置（２６）と、
第１及び第２の比例弁を制御するための弁駆動装置であって、第１及び第２の比例弁と制御装置との間に接続し、第１及び第２弁のドライブ信号を受信し、且つ第１及び第２の比例弁を調節するための弁駆動装置（２８）と、
を含んで成り、
上記制御装置（２６）が、さらに、
圧力コントローラーの補償項を有し、第１弁のドライブ信号を発生する圧力コントローラー（３４）と、
流量コントローラーの補償項を有し、第２弁のドライブ信号を発生する流量コントローラー（３６）と、
圧力コントローラー（３４）と流量コントローラー（３６）に接続し、選択流量設定点に従って圧力コントローラーの補償項と流量コントローラーの補償項を調整するための利得補償装置（３０）と、さらに、
圧力コントローラー（３４）と流量コントローラー（３６）に接続し、選択圧力設定点に従って圧力コントローラーの補償項と流量コントローラーの補償項を調整するための帯域幅補償装置（３２）と、
を含んで成る。
【００３９】
【発明の効果】
本発明では、ガスクロマトグラフの気体系を伝達関数として特徴付けることで、気体系の電子制御を改変して系の安定性並びにユーザの圧力と流量についての広範囲の設定点にわたる設定点の変更に対する応答時間を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、ガスクロマトグラフの注入を制御するために用いられる気体系の機能的ブロック図である。
【図２】図１（Ａ）及び（Ｂ）に示された気体系に用いられるようなループ閉路直接法を説明するための図である。
【図３】ユーザ設定点の拡張範囲にわたってより安定な気体制御を実現するために気体系の諸特性を利用するガスクロマトグラフの分割／非分割気体系のブロック図である。
【図４】図３で示されたコントローラーのブロック図の実施態様を示す図である。
【図５】図３で示されたコントローラーによって実行された処理のフローチャートを説明する図である。
【図６】従来技術における、気体系解決法の機能的ブロック図を示す図である。
【図７】従来技術における、気体系解決法の他の機能的ブロック図を示す図である。
【符号の説明】
１０  気体系
１２  第１比例弁
１４  流量センサ
１６  第２比例弁
１８  圧力センサ
２０  調節器
２４  多重化ＡＤＣ
２６  計算ユニット（コントローラー）
２８  弁ドライバ（群）
３０  流量利得調整ファクター手段
３２  圧力帯域幅調整ファクター手段
３４  圧力コントローラー
３６  流量コントローラー
２０１  動的信号アナライザ
２０３  制御系アナライザ
【図１】
0003591963.tif 000002
【図２】
0003591963.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003591963.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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