(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを通る双方向駆動電流を制御するための方法であって、
方向制御信号（５０２、５２０、６０８）を受信するステップと、
前記方向制御信号（５０２、５２０、６０８）を受信することに少なくとも部分的に基づいてアクチュエータ（５１２、６１８）を通る少なくとも１つのスイッチング可能な正（５３４、６２０）電流経路及び少なくとも１つのスイッチング可能な負（５３６、６２２）電流経路を確立するように１つ又は複数のデバイス（５０８、５２６、６１０、６１２、６１４、６１６）を操作するステップと、
交流スイッチト励磁信号（２２８）を生成し、前記アクチュエータ（５１２、６１８）に少なくとも間接的に接続された位置センサの励磁巻線を介して送るステップと、
前記スイッチト励磁信号（２２８）を、前記位置センサに関連付けられた感知巻線に結合するステップと、
前記アクチュエータ（５１２、６１８）又は前記結合されたスイッチト励磁信号（２２８）に関連付けられた電流（５３８、５４０、６１７、６１９）に少なくとも基づいて電流フィードバック（５０４、５２２）又は励磁信号フィードバック（２３６）を送るステップと、
前記電流フィードバック（５０４、５２２）又は励磁信号フィードバック（２３６）に少なくとも部分的に基づいて前記電流（５３８、５４０、６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するステップと
を含み、
前記正電流経路（６２０）が、第１のスイッチングデバイス（６１０）及び第４のスイッチングデバイス（６１６）を含み、
前記電流（６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するステップが、
前記第１のスイッチングデバイス（６１０）が前記電流を制御するステップと、
前記第１のスイッチングデバイス（６１０）が前記電流を制御する間に、前記第４のスイッチングデバイス（６１６）が常時「ＯＮ」にするステップと、
を含む、
方法。
【請求項２】
前記電流（５３８、５４０、６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するステップが、前記電流フィードバック（５０４、５２２）又は前記励磁信号フィードバック（２３６）とパルス幅変調信号（５０２、５２０）との比較結果にさらに基づく請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記負電流経路（６２２）が、第２のスイッチングデバイス（６１４）及び第３のスイッチングデバイス（６１２）を含み、
前記電流（６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するステップが、第１のスイッチングデバイス（６１０）及び第４のスイッチングデバイス（６１６）が開成状態にあり、前記第２のスイッチングデバイス（６１４）がパルス幅変調に少なくとも部分的に基づいて前記電流を制御する間に、前記第３のスイッチングデバイス（６１２）を常時「ＯＮ」とするステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記負電流経路（６２２）が、第２のスイッチングデバイス（６１４）及び第３のスイッチングデバイス（６１２）を含み、
少なくとも１つの正電流経路（５３４）又は少なくとも１つの負電流経路（５３６）を確立するように１つ又は複数のデバイス（５０８、５２６）を操作するステップが、少なくとも前記第１及び第２のスイッチングデバイス（６１０、６１４）を調整することを含み、前記前記第１及び第２のスイッチングデバイス（６１０、６１４）のうちの少なくとも１つが常に開成状態にある請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記電流（５３８、５４０、６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するステップが、少なくとも１つの正電流経路（５３４、６２０）又は少なくとも１つの負電流経路（５３６、６２２）に関連付けられた少なくとも１つのスイッチ（５０８、５２６、６１０、６１２、６１４、６１６）を制御することを含む請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記電流（５３８、５４０、６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するステップが、パルス幅変調を使用して前記第４のスイッチングデバイス（６１６）を制御することを含む請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記アクチュエータ（５１２、６１８）がタービンに配置された弁に関連するアクチュエータであり、
少なくとも１つの正電流経路（５３４、６２０）又は少なくとも１つの負電流経路（５３６、６２２）を確立するように１つ又は複数のデバイス（５０８、５２６、６１０、６１２、６１４、６１６）を操作するステップが、２つの相互排他的な電流経路（５３４、５３６：６２０、６２２）をアクチュエータ（５１２、６１８）と接続することを含む請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
双方向駆動電流（５３８、５４０、６１７、６１９）を制御するためのシステムであって、
アクチュエータ（６１８）と、
励磁巻線及び感知巻線を含む位置センサと、
少なくとも１つの電源（５０９、５２７、６０２）と、
前記アクチュエータ（６１８）を通る少なくとも１つの正電流経路（５３４、６２０）及び少なくとも１つの負電流経路（５３６、６２２）と、
コントローラ（１０２）と
を備え、
前記コントローラが、
交流スイッチト励磁信号（２２８）を生成し、前記アクチュエータの位置に比例する信号強度と共に前記感知巻線に結合される該交流スイッチト励磁信号（２２８）を前記位置センサの前記励磁巻線を介して送るステップと、
前記アクチュエータ（５１２、６１８）又は前記結合されたスイッチト励磁信号（２２８）に関連付けられた電流（５３８、５４０、６１７、６１９）に少なくとも基づいて電流フィードバック（５０４、５２２）又は励磁信号フィードバック（２３６）を送るステップと、
前記電流フィードバック（５０４、５２２）又は励磁信号フィードバック（２３６）に少なくとも部分的に基づいて前記電流経路（５３４、５３６、６２０、６２２）を操作し、電流（５３８、５４０、６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するように構成されており、
前記正電流経路（６２０）が、第１のスイッチングデバイス（６１０）及び第４のスイッチングデバイス（６１６）を含み、前記第１のスイッチングデバイス（６１０）がパルス幅変調に少なくとも部分的に基づいて前記電流を制御する間に、前記第４のスイッチングデバイス（６１６）が常時「ＯＮ」となる、
ことを特徴とする、システム。
【請求項９】
前記アクチュエータ（５１２、６１８）がタービンに配置された弁に関連するアクチュエータであり、
前記コントローラ（１０２）が、前記電流フィードバック（５０４、５２２）又は前記励磁信号フィードバック（２３６）とパルス幅変調信号（５０２、５２０）との比較結果に基づいて前記電流経路（５３４、５３６、６２０、６２２）を操作し、電流（６１７、６１９）をヒステリシスＰＷＭ制御するようにさらに構成される請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記負電流経路（６２２）が、第２のスイッチングデバイス（６１４）及び第３のスイッチングデバイス（６１２）を含み、前記第２のスイッチングデバイス（６１４）がパルス幅変調に少なくとも部分的に基づいて前記電流を制御する間に、前記第３のスイッチングデバイス（６１２）が常時「ＯＮ」となる、
請求項８または９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、サーボコントローラに関し、より詳細には、双方向サーボアクチュエータを制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン及び蒸気タービンでは、タービンのさまざまな構成部品に関連付けられたアクチュエータを制御するためにサーボを利用する。アクチュエータは、典型的には、燃料弁、速度比弁、コンプレッサベーン、及びタービンシステム内の空気と燃料の流れを制御するための他の機構を駆動する。サーボアクチュエータの位置を制御するために、正確且つ制御された量のＤＣ電流（典型的には、最大±２００ｍＡまで）がアクチュエータのコイルに流され、この電流は、部分的には、機構又はアクチュエータに結合されているトランスデューサからのフィードバックに基づくものとすることができる。従来のサーボコントローラは、線形バッファ又は線形増幅器を使用してアクチュエータに駆動電流を供給することができ、したがって、駆動電子機器から発生する過剰な熱を放散するために、一般に大きなヒートシンクを必要とする。
【０００３】
多くのタービンにおいて、各種の弁及びベーンの制御に油圧アクチュエータが使用されている。油圧アクチュエータ、弁、又はベーンの位置は、レゾルバ、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）、又は線形可変差動リラクタンス（ＬＶＤＲ）デバイスなどのトランスデューサを使用して、監視し、コントローラにフィードバックすることができる。このようなデバイスは、過酷なタービン環境において非常に高い信頼性を有しているが、通常は、適切な動作をさせるためにＡＣ励磁電流を必要とする。ＡＣ励磁電流は、典型的には、線形出力増幅器を備える励磁駆動回路によって供給されるが、この回路は、駆動電子機器が発生する過剰な熱を放散させるためにかさばるヒートシンクを必要としうる。
【０００４】
タービンに多数の弁があり、各弁が関連のアクチュエータ及びＬＶＤＴを持つ場合、タービンのサーボコントローラは、駆動電流用のヒートシンクに必要な数とサイズのために極めてかさばったものとなる可能性がある。さらに、駆動エネルギーが線形駆動回路を通じて熱に変換される場合、回路のエネルギー効率が低下し、放散される熱が制御盤の全体的な温度を上げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６８３６０３２号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の一部又はすべての必要に、本発明のいくつかの実施形態によって対処することができる。本発明のいくつかの実施形態は、双方向サーボアクチュエータを制御するためのシステム、方法、及び装置を含むことができる。
【０００７】
本発明の例示的な一実施形態によれば、アクチュエータ中を流れる双方向駆動電流を制御するための方法が提供される。この方法は、方向制御信号を受信するステップと、少なくとも部分的には方向制御信号に基づいてアクチュエータを通る少なくとも１つのスイッチング可能な正電流経路及び少なくとも１つのスイッチング可能な負電流経路を確立するように１つ又は複数のデバイスを操作するステップと、アクチュエータに関連付けられた電流に少なくとも基づいてフィードバックを送るステップと、そのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて電流を制御するステップとを含むことができる。本発明の例示的な一実施形態によれば、電流の制御は、フィードバックとパルス幅変調信号との比較結果に基づいて行うことができる。いくつかの例示的な実施形態において、この方法は、パルス幅変調制御を介してアクチュエータを通る少なくとも１つの正電流経路及び少なくとも１つの負電流経路を確立するように１つ又は複数のデバイスを操作するステップを含むことができる。
【０００８】
他の例示的な実施形態によれば、双方向駆動電流を制御するためのシステムが構成される。システムは、アクチュエータ、少なくとも１つの電源、アクチュエータを通る少なくとも１つの正電流経路及び少なくとも１つの負電流経路、並びにアクチュエータに関連付けられたフィードバックに少なくとも部分的に基づいて電流経路を操作し、電流を制御するように構成されているコントローラを備えることができる。本発明の例示的な実施形態によれば、コントローラは、フィードバックとパルス幅変調信号との比較結果に基づいて、電流経路を操作し、電流を制御するようにさらに構成される。
【０００９】
他の例示的な実施形態によれば、アクチュエータを通る双方向電流を制御するための回路が構成される。回路は、アクチュエータを通る少なくとも１つの正電流経路及び少なくとも１つの負電流経路を備えることができる。回路は、アクチュエータに関連付けられたフィードバックに少なくとも部分的に基づいて電流経路を操作し、電流を制御するように構成されているコントローラを備えることができる。本発明の例示的な実施形態によれば、コントローラは、フィードバックとパルス幅変調信号との比較結果に少なくとも基づいて、電流経路を操作し、電流を制御するようにさらに構成される。
【００１０】
本発明の他の実施形態及び態様が、本明細書において詳述されており、特許請求されている発明の一部とみなされる。他の実施形態及び態様は、以下の詳細な説明、添付図面、及び請求項を参照して理解することができる。
【００１１】
添付の表及び図面を参照するが、これらは必ずしも原寸に比例して示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の例示的な一実施形態による例示的なコントローラシステムのブロック図である。
【図２】本発明の例示的な一実施形態による例示的なアクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路のブロック図である。
【図３】本発明の例示的な一実施形態による例示的な位置決め制御システムのブロック図である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態によるヒステリシス制御機能を有する例示的なスイッチングサーボアクチュエータ回路の回路図である。
【図５】本発明の例示的な一実施形態による例示的な双方向電流スイッチング回路の回路図である。
【図６】本発明の例示的な一実施形態による例示的なＨブリッジの回路図である。
【図７】本発明の例示的な一実施形態による正の電流スイッチ状態のグラフである。
【図８】本発明の例示的な一実施形態による負の電流スイッチ状態のグラフである。
【図９】本発明の例示的な一実施形態による方法例の流れ図である。
【図１０】本発明の例示的な一実施形態による他の方法例の流れ図である。
【図１１】本発明の例示的な一実施形態による他の方法例の流れ図である。
【図１２】本発明の例示的な一実施形態による他の方法例の流れ図である。
【図１３】本発明の例示的な一実施形態による他の方法例の流れ図である。
【図１４】本発明の例示的な一実施形態による他の方法例の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態が示されている、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態についてさらに詳しく以下で説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、したがって、本明細書で述べたいくつかの実施形態に限定されるものと解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が網羅的で完全であり、本発明の範囲を完全に当業者に伝えるように実現される。全体を通して、類似の番号は、類似の要素を指す。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態を使用すると、線形出力デバイスをスイッチング増幅器で置き換えることによってヒートシンクを完全になくすか、又は部分的になくすことが可能である。本発明の例示的な実施形態によれば、タービンに関連付けられたアクチュエータを駆動するためのスイッチングデバイスを実現することができる。いくつかの例示的な実施形態において、アクチュエータに関連付けられた位置センサ用の励磁信号を供給するためのスイッチングデバイスを実現することができる。例示的ないくつかの実施形態によれば、ドライバ回路を半導通状態ではなく「オン」状態又は「オフ」状態のいずれかにすることができるため、スイッチトアクチュエータ又は励磁駆動装置の効率改善及び熱放散低減を実現できる。熱放散を減らすことで、ヒートシンクをなくすか、又は線形増幅器ドライバ内のものと比べてヒートシンクのサイズを縮小することが可能になる。
【００１５】
本発明のいくつかの例示的な実施形態によれば、サーボアクチュエータとして使用するためのスイッチング出力増幅器が実現される。本発明の特定の実施形態において、スイッチング増幅器は、サーボアクチュエータを制御するために２００ｍＡまでの、さらには２００ｍＡを超える平均電流を供給することができる。本発明のいくつかの実施形態では、アクチュエータの電流を反転して、アクチュエータの方向を逆転することができる。
【００１６】
本発明のいくつかの例示的な実施形態によれば、位置センサ励磁ドライバとして使用するためのスイッチング出力増幅器が実現される。いくつかの実施形態において、共通励磁ドライバから複数の位置センサを駆動することができる。いくつかの実施形態では、単一スイッチト励磁ドライバを使用して１２個を超えるセンサに対応することができる。
【００１７】
いくつかの例示的な実施形態によれば、位置センサは、リゾルバ、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）、線形可変差動リラクタンス（ＬＶＤＲ）デバイスを備えることができる。他の例示的な実施形態では、位置センサは、回転可変差動変圧器（ＲＶＤＴ）又は回転可変差動リラクタンス（ＲＶＤＲ）デバイスを備えることができる。このようなデバイスは、もっぱらアクチュエータに（直接的に又は間接的に）結合されうる可動芯を介して励磁コイルから１つ又は複数の感知コイルへの電磁結合により、ガスタービン及び蒸気タービンに伴う過酷な環境的条件下にあっても、信頼性の高いことが実証されている。ＬＶＤＴという用語は、線形もしく回転式の類似の位置検出器を意味するものとして定義されうることに留意されたい。
【００１８】
本発明の例示的な実施形態によれば、スイッチング出力増幅器を使用して、サーボアクチュエータ及び位置センサ励磁コイルを駆動することができる。したがって、スイッチング増幅器を使用することによって、関連のヒートシンクをなくし、コストを削減し、回路内及び制御盤内に放散される熱の量を減らし、制御盤とプリント基板の両方における占有スペースを節減することができる。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、基準信号を生成することで１つ又は複数のアクチュエータを制御することができる。この基準信号に基づき、アクチュエータを操作するためのスイッチト信号を生成することができる。いくつかの例示的な実施形態では、基準信号を生成することは、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成することを含むことができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータに結合されるスイッチト信号の少なくとも一部は、基準信号又はスイッチト信号をさらに制御するためのフィードバックとして感知され、利用されうる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、アクチュエータ、弁、又はベーンの位置は、スイッチト励磁信号を生成し、その励磁信号をアクチュエータに取り付けられるかもしくは結合されているＬＶＤＴもしくは類似のデバイスの励磁巻線に印加することによって決定することができる。励磁巻線は、スイッチト信号をＬＶＤＴデバイスの二次（又は感知）巻線に結合することができ、結合強度はアクチュエータ、弁、又はベーンの位置に比例する。結合されているスイッチト励磁信号は、サーボを介してアクチュエータの位置制御用の第２のフィードバックとして利用することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、基準信号は、スイッチト励磁信号に関連付けられた第２のフィードバックに少なくとも部分的に基づいて制御されうる。
【００２１】
本発明の例示的な実施形態によれば、スイッチト駆動信号でアクチュエータを操作することは、極性信号にさらに基づくものとすることができる。例示的な実施形態では、スイッチト励磁信号を生成することは、パルス幅変調信号を生成することを含むことができる。例示的な実施形態において、基準信号を制御することは、スイッチト駆動信号に関連付けられた第２のフィードバックにさらに基づくものとしてもよい。
【００２２】
次に、本発明の例示的な実施形態による、アクチュエータ、ベーン、又は弁の位置を効率よく制御し、監視するためのさまざまなシステム構成部品について、添付図面を参照しつつ説明することにする。
【００２３】
図１は、本発明の例示的な実施形態による、コントローラシステム１００を例示している。コントローラシステム１００は、コントローラ１０２、少なくとも１つのメモリ１０４、及び１つ又は複数のプロセッサ１０６を備えることができる。例示的な実施形態によれば、コントローラ１０２は、１つ又は複数の入力／出力インターフェース１０８、及び１つ又は複数のネットワークインターフェース１１０を備えることもできる。コントローラ１０２に関連付けられたメモリ１０４には、オペレーティングシステム１１２及びデータ１１４が格納されうる。メモリには、コントローラ１０２に関連付けられたプロセスを実行するように構成されるか、プログラムされるか、又は動作可能である１つ又は複数のモジュールが格納される場合もある。いくつかの例示的な実施形態では、メモリには、アクチュエータコマンド及び感知モジュール１１８を格納することができる。いくつかの例示的な実施形態では、メモリには、励磁駆動装置及びアクチュエータ弁、又はベーン位置感知モジュール１２０を格納することができる。
【００２４】
本発明の例示的な実施形態によれば、図１は、アクチュエータ駆動及び感知回路１２１並びに励磁駆動及びアクチュエータ弁、又はベーン位置感知回路１２３も例示している。本発明の例示的な一実施形態によれば、アクチュエータ駆動及び感知回路１２１は、スイッチング増幅器１２４、フィルタリング構成部品１２６、アクチュエータ１２８、感知及びフィードバック調整回路１３０を備えることができる。例示的な一実施形態によれば、アナログ／デジタルコンバータ１３２も備えることができる。アナログ／デジタルコンバータは、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、逐次比較レジスタコンバータ（ＳＡＲ）、デルタシグマコンバータ、又はフラッシュコンバータの形をとることができる。他の例示的な実施形態では、フィードバックは、デジタル信号に変換されうる。
【００２５】
本発明の例示的な一実施形態によれば、また図１に示されているように、位置感知回路１２３は、スイッチング増幅器１２４、ＬＶＤＴを備えていることもある位置センサ１３６、感知及びフィードバック調整回路１４０を具備することができる。例示的な一実施形態によれば、位置感知回路１２３内に、アナログ／デジタルコンバータ１４２を備えることもできる。アナログ／デジタルコンバータ１４２は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、逐次比較レジスタコンバータ（ＳＡＲ）、デルタシグマコンバータ、又はフラッシュコンバータなどの形をとることができる。
【００２６】
本発明の例示的な実施形態によれば、アクチュエータ１２８は、シリンダーに充填又はシリンダーから排出する作動液又は作動油の流れを制御することができる。シリンダーは、弁に接続されているピストンを備え、弁は、シリンダー内の作動液の量によって制御されうる。位置センサ１３６は、弁に機械的に連結されうるアーマチュアを備えることができる。アーマチュアは、弁の位置に応じて励磁コイルから来る励磁信号を感知コイルに結合し、これにより弁の位置を示すことができる。
【００２７】
図２は、本発明の例示的な一実施形態による例示的なアクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路２００のブロック図である。例示的な一実施形態において、回路２００は、コントローラ／プロセッサ２０２を備えることができる。コントローラ／プロセッサ２０２は、アクチュエータ参照２０４をスイッチング電力増幅器２０８に送ることができる。例示的な一実施形態によれば、アクチュエータ参照２０４は、ＤＣコマンドであるか、又はこれは、スイッチング電力増幅器２０８を制御するために利用されるパルス幅変調信号であってもよい。
【００２８】
いくつかの例示的な実施形態では、アクチュエータ２１６は、双方向又は一方向に流れる電流を必要とするタイプのものでもよく、したがって、本発明の例示的な一実施形態によれば、コントローラ／プロセッサ２０２は、極性信号２０６をスイッチング電力増幅器２０８に送って、アクチュエータ２１６の方向を制御することもできる。
【００２９】
本発明の例示的な一実施形態によれば、スイッチング電力増幅器２０８は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号の形をとってもよい、スイッチト駆動信号２０７を供給することができる。ＰＷＭ駆動信号の利点の１つは、出力スイッチングデバイス（例えば、トランジスタもしくは電界効果デバイス）がオン状態又はオフ状態のいずれかの状態をとるためスイッチング電力増幅が発生する熱が少なくなる可能性がある点である。デバイスの動作（オン又はオフのいずれか）は、特に出力デバイスが半導通状態で動作することが可能な線形電力増幅器と比較した場合に、デバイス内の抵抗型の発熱を最小に抑える傾向がある。
【００３０】
本発明の例示的な実施形態によれば、スイッチング電力増幅器は、アクチュエータ基準信号２０４によって送られるような、信号の「オン持続時間」が指令された電流に比例するスイッチト駆動信号２０７を発生することができる。本発明のいくつかの例示的な実施形態において、スイッチング電力増幅器２０８の駆動信号２０７の周波数は、約１００ｋＨｚ程度であるものとしてもよい。本発明の他の例示的な実施形態では、スイッチング電力増幅器２０８は、スイッチングトポロジでの必要に応じてより高い周波数で、又はより低い周波数でスイッチングさせることができる。例示的な実施形態によれば、スイッチト駆動信号２０７をローパスフィルタ２０９でフィルタリングし、アクチュエータ電流２１５を発生させることができる。いくつかの例示的な実施形態では、ローパスフィルタ２０９は、１つ又は複数のフィルタインダクタ２１０、２１２、及び１つ又は複数のフィルタキャパシタ２１４を備えることができる。他のフィルタ構成部品を組み込むことで、アクチュエータの電流の高調波歪みを指定された許容範囲内に収めることができる。例えば、フィルタ２０９は、１％未満の全高調波歪みを必要とし、そのようなものとして、追加のフィルタリングキャパシタ２１４又はフィルタリングインダクタ２１２を必要とすることがある。
【００３１】
例示的な一実施形態によれば、アクチュエータ電流２１５は、アクチュエータ２１６に供給することができ、また駆動電流２１５を感知し、電流感知抵抗器２１８又は類似の電流感知デバイスを介してコントローラ／プロセッサにフィードバックすることができる。他の例示的な電流感知デバイスとして、ホール効果電流センサ、又は類似の技術が挙げられる。本発明の例示的な一実施形態において、アクチュエータ電流２１５の全部又は一部が、感知抵抗器２１８内を流れ、抵抗器２１８間の電圧降下を引き起こしうるが、これはフィードバック回路２２０によってさらに処理されうる。フィードバック回路２２０は、回路の残り部分を解釈するのに問題となる可能性のあるスパイク又は他の高周波情報を取り除くためのフィルタリング機能をさらに備えることができる。フィードバック回路２２０は、電流フィードバック信号２２１（本発明の目的に関して第２のフィードバックとして表される）をアナログ／デジタルコンバータ２２２に供給することができ、このコンバータはデジタル信号２２３をコントローラ／プロセッサ２０２に送ることができる。
【００３２】
図２には、図１に示されているような励磁駆動及び位置感知回路１２３に対応する構成部品ブロック図も示されている。本発明の例示的な実施形態によれば、コントローラ／プロセッサ２０２は、スイッチング電力増幅器２３０を制御するための励磁基準信号２３２を供給することができる。例示的な一実施形態において、励磁基準信号２３２は、正弦加重ＰＷＭ信号であるものとしてもよい。他の例示的な実施形態において、励磁基準信号２３２は、スイッチング電力増幅器２３０の構成に応じて、アナログ正弦波信号とすることもできる。本発明の例示的な一実施形態によれば、スイッチング電力増幅器２３０は、１つ又は複数の位置センサ２２６上の１つ又は複数の励磁コイルを駆動するために使用できるスイッチト励磁信号２２８を発生することができる。スイッチト励磁信号２２８は、位置センサ２２６内の１つ又は複数の感知コイルに結合され、結合された信号の強度は、位置センサ２２６内の可動芯２２４の位置に依存するものとしてよく、さらにアクチュエータ２１６に結合されうる。
【００３３】
本発明の例示的な実施形態によれば、位置センサ２２６を通じて結合される励磁信号２２８は、フィードバック回路２３４によってさらに処理され、励磁信号フィードバック２３６を発生することができる。本発明の例示的な一実施形態によれば、励磁信号フィードバック２３６は、アナログ／デジタルコンバータ２４０によってコントローラ／プロセッサ２０２用のデジタル信号２４１に変換されうる。
【００３４】
いくつかの例示的な実施形態において、スイッチング電力増幅器２３０を含む、位置センサ励磁回路は、約７Ｖの二乗平均平方根（ＲＭＳ）電圧及び約３．２キロヘルツの周波数の交流励磁信号２２８を供給することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、他の振幅及び周波数も発生させることができる。本発明のいくつかの実施形態では、複数の位置センサ２２６が、例えば、励磁バスを介して同じ励磁信号２２８を利用することができるため、単一のスイッチング電力増幅器２３０回路で、複数のＬＶＤＴ励磁コイルに対して励磁信号２２８を供給することができ、したがって、回路２００の空間及び電力の効率が改善される。例示的な実施形態において、スイッチング電力増幅器２３０によって駆動される位置センサ２２６の最大数は、熱放散のために回路上にヒートシンクを取り付けることなく特定のスイッチング電力増幅器２３０から利用可能な最大定格電力出力に基づいて決定することができる。
【００３５】
図３は、本発明の他の例示的な実施形態による、位置決めサーボ制御システム３００を例示している。位置決めサーボ制御システム３００は、サーボ位置コントローラ３０２を備えていてもよい。本発明の例示的な実施形態によれば、サーボ位置コントローラ３０２は、デジタルサーボ位置調節器３０４、１つ又は複数のアナログ／デジタルコンバータ３０６、位置センサ信号調整モジュール３０８、電流調節器３１０、電流ドライバ３１２、励磁コントローラ３１４、及び／又は励磁ドライバ３１６のうちの１つ又は複数を備えることができる。サーボ位置コントローラ３０２は、弁アセンブリ３２４に結合されたアクチュエータ３１８を制御するためにアクチュエータスイッチト駆動信号を供給することができる。アクチュエータ３１８は、１つ又は複数の位置センサ３２０、３２２と結合することもできる。本発明の例示的な一実施形態によれば、サーボ位置コントローラ３０２は、位置センサ３２０、３２２用のスイッチト励磁駆動信号を供給することもできる。本発明の例示的な一実施形態によれば、位置センサ３２０、３２２は、アクチュエータ３１８の位置に応じて、サーボ位置コントローラ３０２に位置フィードバックを送ることができる。
【００３６】
図４は、本発明の例示的な一実施形態によるヒステリシス制御機能を有する例示的なスイッチングサーボアクチュエータ回路４００の例示的な回路図を示している。パルス幅変調スイッチング回路（スイッチング周波数は一定であるが、「オン」持続時間は所望の平均電力を供給するように調整される）とは異なり、回路４００は、出力ドライバ４１０を介して「オン」と「オフ」のスイッチングを実行することができるが、一定のスイッチング周波数を必ずしも維持することなしにコマンド参照電圧４０２に比例して平均出力駆動電流４０１を調整することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、回路４００は、アナログコマンド参照電圧４０２に応答して動作し、出力電流４０１の調節は、アナログフィードバックループによって行うことができるが、出力ドライバ４１０構成部品のスイッチング（「オン」及び「オフ」）を行うことで、熱放散を最小にし、効率を改善することができる。
【００３７】
例示的な一実施形態によれば、参照電圧４０２を第１の演算増幅器４０４の非反転リードで受け取り、ゲート抵抗器４０６を介してスイッチング駆動信号を出力ドライバ４１０のゲートに供給することができる。例示的な実施形態によれば、出力ドライバ４１０は、金属酸化膜電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、又は他の類似のスイッチングデバイスとすることができる。スイッチングデバイス４１０が、アクティブ化された（又は導通状態になった）場合、出力駆動電流４０１は、電源４０８から出力ドライバ４１０を通り、感知抵抗器４１２を通り、そしてアクチュエータ４１８又は負荷を通って流れることができる。例示的な一実施形態によれば、第２の演算増幅器４２６の周りに形成される、フィードバック回路は、感知抵抗器４１２にかかる電圧を監視することができる。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態によれば、図４を引き続き参照すると、フィードバックループは、フィルタキャパシタ４２０も含むものとしてよい。第２の演算増幅器４２６上のセンサ抵抗器４１２にかかる電圧の逓倍に対する利得は、利得抵抗器４１４、４１６、４２２、及び／又は４２４によって設定されうる。例示的な実施形態によれば、スイッチングサーボアクチュエータ回路４００は、フィードバック遅延抵抗器４２８及びフィードバック遅延キャパシタ４４０も備えることができ、第１の演算増幅器４０４の反転端子への入力のため調整されたフィードバック信号４０３を供給することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、第１の演算増幅器４０４は、調整されたフィードバック信号４０３電圧と参照電圧４０２とを比較し、その差異に基づき、その差異を小さくして０になるように第１の演算増幅器４０４のデューティサイクルを調整することができる。フィードバック遅延抵抗器４２８及びフィードバック遅延キャパシタ４４０は、フィードバック４１３を遅延し、ヒステリシスを持ち込むことができる。その結果得られる出力駆動電流４０１は、小さな三角波形が重ね合わされた直流（ＤＣ）である場合がある。三角波は、出力ドライバ４１０のスイッチング特性の結果であるものとしてよい。本発明の例示的な一実施形態によれば、フィルタキャパシタ４２０の値を大きくすることで、重ね合わされた三角波の振幅を小さくすることができる。いくつかの実施形態では、フィルタキャパシタ４２０は、負荷４１８に対する平滑出力駆動電流４０１を供給するために、約１マイクロファラッド以上とすることができ、この負荷４１８はアクチュエータであってもよい。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態によれば、感知抵抗器４１２上の電圧降下は、感知抵抗器４１２上の電圧降下を測定することによって、アクチュエータ４１８を通る感知駆動電流４０１に基づくものとすることができる。例示的な一実施形態によれば、フィードバック信号４１３を増幅し、フィルタリングすることで、調整されたフィードバック信号４０３を発生させることができる。いくつかの実施形態では、平行板コンデンサ４２０をアクチュエータ４１８と平行に追加導入することによって、駆動電流、それに続いて、フィードバック信号４１３をフィルタリングすることができる。本発明の例示的な一実施形態によれば、調整されたフィードバック信号４０３は、フィードバック信号４０３を遅延させることと、フィードバック信号４０３をフィルタリングすることとを伴いうる。いくつかの実施形態では、調整されたフィードバック信号４０３は、フィードバック信号４１３の時定数を修正することを伴いうる。いくつかの実施形態では、時定数を修正することは、フィードバックループに関連付けられた抵抗及び／又は静電容量を調整することに少なくとも部分的に基づくものとすることができる。いくつかの実施形態では、調整されたフィードバック信号４１３は、アクチュエータ４１８を通る駆動電流４０１を決定することに少なくとも部分的に基づいて決定されうる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、出力駆動電流４０１の双方向制御を行うために、デュアル（正と負）電源を備えるようにスイッチングサーボアクチュエータ回路４００を修正することができる。
【００４１】
図５は、本発明の例示的な一実施形態による、双方向電流スイッチング回路５００を示している。例示的な回路５００は、第１のスイッチ制御信号５０２及び／又は第２のスイッチ制御信号５２０に応答して負荷５１２に対し双方向電流を供給することができる。例示的な実施形態において、第１のスイッチ制御信号５０２及び／又は第２のスイッチ制御信号５２０は、パルス幅変調信号を含んでいてもよい。例示的な実施形態では、負荷５１２は、図３の３１８などのアクチュエータとすることができる。本発明の例示的な実施形態では、第１のスイッチ制御信号５０２及び第２のスイッチ制御信号５２０は、第１のスイッチングデバイス５０８及び第２のスイッチングデバイス５２６が両方とも同時に閉じられないように調整される。
【００４２】
例示的な一実施形態では、第１のスイッチ制御信号５０２の電圧が第１の電流フィードバック信号５０４の電圧より高いときに、正電流経路５３４を介して正電流５３８を負荷５１２に供給することができる。いくつかの実施形態において、第１の演算増幅器５０６（又は例えば、比較器）を利用し、第１の演算増幅器５０６への入力電圧５０２、５０４に応じて、第１のスイッチングデバイス５０８を制御するためのスイッチング論理又は電流を供給することができる。例示的な一実施形態によれば、第１のスイッチングデバイス５０８が、閉成状態にある場合、正電圧電源５０９からの電流５３８は、正電流経路５３４を通り、感知抵抗器５１０を介して負荷５１２を通って流れることができる。例示的な一実施形態において、感知抵抗器５１０内を流れる電流は、感知抵抗器５１０上に電圧降下を引き起こし、この電圧降下を測定して、フィードバックに利用することができる。例えば、本発明の一実施形態では、第１の電流フィードバック信号５０４は、第１の差動型演算増幅器５１４の差動型入力端子に現れる電圧降下に基づくものとすることができる。本発明の例示的な一実施形態では、第１の差動型演算増幅器５１４の出力は、例えば、第１のフィルタ抵抗器５１６及び第１のフィルタキャパシタ５１８によってフィルタリングされ、これにより、第１の演算増幅器５０６への入力のための第１の電流フィードバック信号５０４を発生することができる。
【００４３】
類似の配置構成において、本発明の例示的な一実施形態によれば、第２のスイッチ制御信号５２０の電圧が第２の電流フィードバック信号５２２の電圧より高いときに、負電流経路５３６を介して負電流５４０を負荷５１２に供給することができる。いくつかの実施形態において、第２の演算増幅器５２４（又は例えば、比較器）を利用し、第２の演算増幅器５２４への入力電圧５２０、５２２に応じて、第２のスイッチングデバイス５２６を制御するためのスイッチング論理又は電流を供給することができる。例示的な一実施形態によれば、第２のスイッチングデバイス５２６が、閉成状態にある場合、負電圧電源５２７からの電流５４０は、負電流経路５３６を通り、負荷５１２を介して感知抵抗器５１０を通って流れることができる。例示的な一実施形態において、感知抵抗器５１０内を流れる電流は、感知抵抗器５１０上に電圧降下を引き起こし、この電圧降下を測定して、フィードバックに利用することができる。例えば、本発明の一実施形態では、第２の電流フィードバック信号５２２は、第２の差動型演算増幅器５２８の差動型入力端子に現れる電圧降下に基づくものとすることができる。本発明の例示的な一実施形態では、第２の差動型演算増幅器５２８の出力は、例えば、第２のフィルタ抵抗器５３０及び第２のフィルタキャパシタ５３２によってフィルタリングされ、これにより、第２の演算増幅器５２４への入力のための第２の電流フィードバック信号５２２を発生することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、負荷５１２は、キャパシタ、インダクタ、抵抗器などのパッシブ構成部品を含む、追加のフィルタリング構成部品を備えることができる。いくつかの実施形態では、負荷５１２は、アクティブフィルタリング構成部品を含むことができる。本発明の例示的な実施形態によれば、アクチュエータにおける作動の極性（又は方向）を制御するために、双方向電流スイッチング回路５００を利用することができる。本発明の例示的な一実施形態では、第１のスイッチ制御信号５０２及び／又は第２のスイッチ制御信号に、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含めることができ、これをアクチュエータの速度又は力を制御するために使用することができる。例示的な実施形態によれば、正電流経路５３４及び負電流経路５３６は、正電圧電源５０９と負電圧電源５２７との短絡を回避するために相互排他的に設定することができる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態において、図５のデュアル電源構成を参照すると、少なくとも１つの正電流経路５３４及び／又は少なくとも１つの負電流経路５３６を確立するように１つ又は複数のスイッチングデバイス５０８、５２６を操作することは、少なくとも２つのスイッチ５０８、５２６を調整することを含むが、ただし、スイッチ５０８、５２６のうちの少なくとも１つは、電源５０９、５２７の短絡を回避するために開成状態にあることがわかる。本発明の例示的な実施形態によれば、アクチュエータの負荷５１２を通る電流を制御するために、２つ又はそれ以上のスイッチングデバイス５０８、５２６を利用することができ、アクチュエータの動作中に、電源５０９、５２７の短絡を回避するために、スイッチ５０８、５２６の少なくとも１つは開成状態にあるものとしてよい。本発明のいくつかの実施形態は、少なくとも第１のスイッチングデバイス５０８及び第２のスイッチングデバイス５２６を調整することにより、電流５３８、５４０を制御してスイッチング可能なように構成されうるコントローラを備えることができる。例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイス５０８、５２６のうちの少なくとも１つは、開成状態にあり、デバイス５０８、５２６のうちの少なくとも１つは、パルス幅変調に少なくとも部分的に基づいて駆動電流５３８、５４０を制御するように動作可能である。いくつかの実施形態において、コントローラは、少なくとも第１のスイッチングデバイス５０８及び第２のスイッチングデバイス５２６を調整することにより、電流５３８、５４０を制御してスイッチング可能なように構成されうる。例示的な一実施形態において、スイッチングデバイス５０８、５２６のうちの少なくとも１つは、開成状態にあり、デバイス５０８、５２６のうちの少なくとも１つは、パルス幅変調に少なくとも部分的に基づいて駆動電流５３８、５４０を制御するように動作可能である。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態によれば、図５又は図６のいずれかを参照すると、電流５３８、５４０、６１７、６１９は、少なくとも１つの正電流経路５３４、６２０又は少なくとも１つの負電流経路５３６、６２２に関連付けられた少なくとも１つのスイッチ５０８、５２６、６１０、６１２、６１４、６１６によって制御することができる。いくつかの実施形態では、電流５３８、５４０、６１７、６１９は、パルス幅変調を使用して制御することができる。例示的な一実施形態において、１つ又は複数のデバイス５０８、５２６、６１０、６１２、６１４、６１６を操作することで、少なくとも１つの正電流経路５３４、６２０及び少なくとも１つの負電流経路５３６、６２２をこれらの電流経路が相互排他的になるように確立することができる。いくつかの実施形態では、相互排他的な電流経路５３４、５３６：６２０、６２２は、アクチュエータ５１２、６１８によって完結させることができる。例示的な実施形態によれば、双方向電流を制御するために、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの２つ又はそれ以上のスイッチングデバイス５０８、５２６、６１０、６１２、６１４、６１６を利用することができる。本発明の他の例示的な実施形態によれば、他のさまざまな半導体及び／又は固体スイッチングデバイスをスイッチングデバイス５０８、５２６、６１０、６１２、６１４、６１６として利用することができる。いくつかの実施形態では、還流ダイオード、キャパシタ、インダクタ、及び他の構成部品が備えられ、これらはスイッチングデバイスに関連付けられたものとしてもよい。
【００４７】
本発明の例示的な実施形態によれば、図６を参照すると、正及び／又は負の電流６１７、６１９は、Ｈブリッジ構成の少なくとも４つのスイッチ６１０、６１２、６１４、６１６を、これら４つのスイッチのうちの少なくとも２つが開成状態にあり、他方の２つのスイッチのうちの少なくとも１つがパルス幅延変調に少なくとも部分的に基づいて電流を制御するように調整することによって制御されうる。本発明のいくつかの実施形態によれば、正電流経路６２０は、第１のスイッチングデバイス６１０及び第４のスイッチングデバイス６１６を含み、負電流経路６２２は、第２のスイッチングデバイス６１４及び第３のスイッチングデバイス６１２を含むことができる。いくつかの実施形態において、コントローラ１０２は、第１のスイッチングデバイス６１０又は第４のスイッチングデバイス６１６のいずれかを制御することにより、正の駆動電流６１９を制御するように構成されうる。いくつかの実施形態において、コントローラは、第２のスイッチングデバイス６１４又は第３のスイッチングデバイス６１２のいずれかを制御することにより、負の駆動電流６１７を制御するようにさらに構成されうる。いくつかの実施形態では、第１のスイッチングデバイス６１０と第３のスイッチングデバイス６１２の導通状態は相互排他的であり、第２のスイッチングデバイス６１４と第４のスイッチングデバイス６１６の導通状態も相互排他的である。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態は、少なくとも第１のスイッチングデバイス６１０、第２のスイッチングデバイス６１４、第３のスイッチングデバイス６１２、及び第４のスイッチングデバイス６１６を調整することにより、電流６１７、６１９を制御してスイッチング可能なように構成されうるコントローラを備えることができる。本発明の例示的な実施形態において、４つのスイッチングデバイス６１０、６１２、６１４、６１６のうちの少なくとも２つは、開成状態にあり、残り２つのスイッチングデバイスのうちの少なくとも１つは、パルス幅変調に少なくとも部分的に基づいて駆動電流６１７、６１９を制御するように動作可能である。いくつかの実施形態において、電流は、第１のスイッチングデバイス６１０及び第４のスイッチングデバイス６１６が含まれていることもある正電流経路６２０内を流れる可能性がある。いくつかの実施形態において、電流は、第２のスイッチングデバイス６１４及び第３のスイッチングデバイス６１２が含まれていることもある負電流経路６２２内を流れる可能性がある。
【００４９】
本発明の実施形態は、第１のスイッチングデバイス６１０及び第４のスイッチングデバイス６１６が含まれていることもある正電流経路６２０を構成する。本発明の実施形態は、第２のスイッチングデバイス６１４及び第３のスイッチングデバイス６１２が含まれていることもある負電流経路６２２を構成することができる。例示的な一実施形態によれば、コントローラは、第１のスイッチングデバイス６１０又は第４のスイッチングデバイス６１６のいずれかを制御することによって正の駆動電流６１９を制御するように構成されうる。例示的な一実施形態によれば、コントローラは、第２のスイッチングデバイス６１４又は第３のスイッチングデバイス６１２のいずれかを制御することによって負の駆動電流６１７を制御するように構成されうる。本発明の例示的な実施形態によれば、第１のスイッチングデバイス６１０と第３のスイッチングデバイス６１２の導通状態は相互排他的であり、第２のスイッチングデバイス６１４と第４のスイッチングデバイス６１６の導通状態も相互排他的である。
【００５０】
図６は、本発明の例示的な一実施形態による例示的なＨブリッジの回路図を示している。本発明の例示的な実施形態によれば、第１のスイッチングデバイス６１０、第２のスイッチングデバイス６１２、第３のスイッチングデバイス６１４、及び／又は第４のスイッチングデバイス６１６の組合せを介して、電流を負荷６１８（アクチュエータ、例えば、図３の３１８などの）を通して供給するために、電圧源６０２を利用することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、第１のスイッチ駆動信号６０４によって第１のスイッチングデバイス６１０の状態を制御し、第２のスイッチ駆動信号６０６によって第３のスイッチングデバイス６１４の状態を制御することができる。本発明の例示的な一実施形態によれば、方向／極性信号６０８、及びインバータ６０９によって第３のスイッチングデバイス６１２及び第４のスイッチングデバイス６１６の状態を制御することができる。極性制御信号６０８及びインバータ６０９を第１及び第２のスイッチングデバイス（６１０、６１４）に適用することができ、一方、駆動信号（６０４、６０６）を第３及び第４のスイッチングデバイス（６１２、６１６）に適用することができることは容易に理解できるであろう。したがって、本発明の例示的な他の実施形態によれば、６０８などの方向／極性信号、及び６０９などのインバータによって第１のスイッチングデバイス６１０及び第２のスイッチングデバイス６１２の状態を制御することができる。したがって、関連する例示的な一実施形態では、第３のスイッチングデバイス６１２は、６０４などの駆動信号によって制御することができる。同様に、スイッチングデバイス６１６は、代わりに６０６などの駆動信号によって制御することができる。本発明の他の例示的な実施形態では、別の個別スイッチ駆動信号を利用して、スイッチングデバイス（６１０、６１２、６１４、６１６）のそれぞれを制御することができる。
【００５１】
本発明のいくつかの例示的な実施形態では、スイッチングデバイスのペア（６１０と６１６）又は（６１４と６１２）の導通状態を利用して、負荷６１８を通る電流の方向を制御することができる。いくつかの実施形態において、第３のスイッチングデバイス６１２が、第１のスイッチングデバイス６１０と同時に決して導通しないように対策を講じることができ、また同様に、第２のスイッチングデバイス６１４と第４のスイッチングデバイス６１６は、同時に導通状態に入るべきでない。
【００５２】
図６は、いくつかの実施形態において、図５を参照しつつ上で説明されているように、ＰＷＭスイッチングの概念を利用して、アクチュエータの双方向制御を可能にできるＨブリッジ回路トポロジを示している。このＰＷＭ制御の実施形態については、以下の図７及び８を参照しつつさらに説明する。例示的な実施形態によれば、図６のＨブリッジ回路トポロジでは、図４を参照しつつ上で説明されているように、ヒステリシススイッチングの概念も利用することができる。例えば、図６における第１のスイッチングデバイス６１０及び第２のスイッチングデバイス６１４は、図４の構成部品のすべてのうちのいくつかを含むものとしてよく、図６のスイッチングデバイス６１０、６１４は図４の出力ドライバ４１０に対応している。この概念を図２に結び付けると、図２の方向／極性制御２０６が図６の方向／極性信号６０８に対応しうることは容易に理解できるであろう。Ｈブリッジ回路トポロジは、本発明の実施形態によれば、図２及び３を参照しつつ前の方で説明されているような他のヒステリシス制御及びパルス幅変調スイッチングデバイス及び回路にも適用することができる。
【００５３】
例示的な一実施形態によれば、図６にあるように、アクチュエータ６１８を駆動する電流を制御するために、Ｑオンリーパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を使用できる。例示的な一実施形態によれば、正の電流６１９は、第４のスイッチングデバイス６１６を閉じて電流極性を指示することによってアクチュエータ６１８を通じて制御することができる。正の電流６１９の大きさは、第１のスイッチングデバイス６１０を介して制御することができる。例示的な一実施形態では、正の電流６１９は、図７に示されているようにＱオンリーＰＷＭに応じて第１のスイッチングデバイス６１０をオン、オフすることによって制御することができる。本発明の例示的な一実施形態において、第２のスイッチングデバイス６１４及び第３のスイッチングデバイス６１２は、正の電流６１９が指令されている間、常時開成状態のままであってもよい。
【００５４】
アクチュエータ６１８を通る負の電流６１７を制御するために、類似のアプローチをとることができる。例えば、例示的な一実施形態によれば、第２のスイッチングデバイス６１４がｎＱオンリーＰＷＭ（図８に示されているような）を介してオン、オフしている間に、第３のスイッチングデバイス６１２を閉じたままにして電流の極性を指示し、負の電流６１７の大きさを制御することができる。本発明の例示的な一実施形態において、第１のスイッチングデバイス６１０及び第４のスイッチングデバイス６１６は、負の電流６１７が指令されている間、常時開成状態のままであってもよい。
【００５５】
図５を参照すると、例示的な一実施形態によれば、ＱオンリーＰＷＭの制御（図７に示されているような）を使用してスイッチングデバイス５０８をオン、オフし、アクチュエータ５１２内を流れる正の電流５３８を制御することができることがわかる。この実施形態では、正の電流５３４の経路が確立された場合、スイッチングデバイス５４０は開成状態のままであってもよい。
【００５６】
負の電流５３６に関して、図５でも同様に、例示的な一実施形態によれば、ｎＱオンリーＰＷＭ（図８に示されているような）を利用してスイッチングデバイス５２６をオン、オフし、負の電流５４０を制御することができる。この例示的な実施形態において、スイッチングデバイス５０８は、開成状態のままであってもよい。
【００５７】
本発明の例示的な実施形態によれば、双方向駆動電流６１７、６１９をアクチュエータ６１８内に通すことは、１つ又は複数のデバイス６１０、６１２、６１４、６１６を操作し、及び／又は調整して、アクチュエータ６１８を通る少なくとも１つの正電流経路６２０及び少なくとも１つの負電流経路６２２を確立することを伴いうる。例示的な実施形態によれば、アクチュエータ６１８に関連付けられた電流６１７、６１９に少なくとも基づく、図４の４０３などのフィードバックを送ることができ、アクチュエータ６１８を通る電流６１７、６１９を、図４の４０３などのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて制御することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、アクチュエータの電流６１７、６１９は、図４の４０３などのフィードバックと図４の４０２などの基準信号との比較結果に基づいて制御するができる。いくつかの実施形態では、電流６１７、６１９を制御することは、少なくとも４つのスイッチングデバイス６１０、６１２、６１４、６１６を調整することをさらに含むことができ、これら４つのスイッチングデバイスのうちの少なくとも２つは開成状態にあり、他の２つのスイッチのうちの少なくとも一方は閉成状態にある時間の割合に少なくとも部分的に基づいて電流を制御する。いくつかの例示的な実施形態において、電流６１７、６１９は、少なくとも１つの正電流経路６２０又は少なくとも１つの負電流経路６２２に関連付けられた少なくとも１つのスイッチを制御することによって制御されうる。本発明のいくつかの実施形態において、１つ又は複数のデバイス６１０、６１２、６１４、６１６を操作することで、少なくとも１つの正電流経路６２０及び少なくとも１つの負電流経路６２２を確立することができる。例示的な一実施形態において、２つの相互排他的な電流経路をアクチュエータ６１８とブリッジ接続することができる。本発明のいくつかの例示的な実施形態によれば、電流６１７、６１９の制御は、図４に示されているようなヒステリシス制御を使用することによって実行することができる。
【００５８】
本発明のいくつかの例示的な実施形態は、双方向駆動電流６１７、６１９を制御するためのシステムを含むことができる。システムは、アクチュエータ６１８、電圧源６０２、アクチュエータ６１８を通る少なくとも１つの正電流経路６２０及び少なくとも１つの負電流経路６２２、並びにアクチュエータ６１８に関連付けられた、図４の４０３などのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて電流経路６２０、６２２を操作し、電流６１７、６１９を制御するように構成されている、図１の１０２などのコントローラを備えることができる。いくつかの実施形態では、図１の１０２などのコントローラは、図４の４０３などのフィードバックと図４の４０２などの基準信号の比較結果に基づいて電流経路６２０、６２２を操作し、電流６１７、６１９を制御するようにさらに構成されている。いくつかの例示的な実施形態において、正電流経路６２０は、第１のスイッチングデバイス６１０及び第４のスイッチングデバイス６１６を含み、負電流経路６２２は、第２のスイッチングデバイス６１４及び第３のスイッチングデバイス６１２を含む。いくつかの例示的な実施形態において、図１の１０２などのコントローラは、第１のスイッチングデバイス６１０又は第４のスイッチングデバイス６１６のいずれかを制御することにより、正の駆動電流６１９を制御するようにさらに構成され、図１の１０２などのコントローラは、第２のスイッチングデバイス６１４又は第３のスイッチングデバイス６１２のいずれかを制御することにより、負の駆動電流６１７を制御するようにさらに構成される。
【００５９】
いくつかの例示的な実施形態によれば、図１の１０２などのコントローラは、スイッチングデバイス６１０、６１２、６１４、６１６の導通状態を制御するようにさらに構成される。いくつかの例示的な実施形態では、第１のスイッチングデバイス６１０と第３のスイッチングデバイス６１２の導通状態は相互排他的であり、第２のスイッチングデバイス６１４と第４のスイッチングデバイス６１６の導通状態も相互排他的である。いくつかの例示的な実施形態において、図１の１０２などのコントローラは、少なくとも第１のスイッチングデバイス６１０、第２のスイッチングデバイス６１４、第３のスイッチングデバイス６１２、及び第４のスイッチングデバイス６１６を調整することによって、電流６１７、６１９を制御してスイッチング可能なようにさらに構成される。例示的な実施形態によれば、４つのスイッチングデバイス６１０、６１２、６１４、６１６のうちの少なくとも２つは、開成状態にあり、残り２つのスイッチングデバイスのうちの少なくとも１つは、閉成状態にある時間の割合に少なくとも部分的に基づいて駆動電流６１７、６１９を制御するように動作可能である。いくつかの例示的な実施形態において、コントローラ１０２は図４に示されているようなヒステリシス制御に少なくとも部分的に基づいて電流６１７、６１９を制御するようにさらに構成される。
【００６０】
例示的な一実施形態によれば、図４を参照しつつ上で説明されているようなヒステリシス制御は、アクチュエータ６１８を駆動する電流を制御するために使用されうる。例えば、正の電流６１９は、第４のスイッチングデバイス６１６を閉じて電流極性を指示することによって制御することができる。正の電流６１９の大きさは、第１のスイッチングデバイス６１０を介して制御することができる。例示的な一実施形態では、正の電流６１９は、上記の図４を参照しつつ説明されているように、ヒステリシス制御ループ動作に応じて第１のスイッチングデバイス６１０をオン、オフすることによって制御することができる。本発明の例示的な一実施形態において、第２のスイッチングデバイス６１４及び第３のスイッチングデバイス６１２は、正の電流６１９がヒステリシス制御ループによって指令されている間、常時開成状態のままであってもよい。
【００６１】
アクチュエータ６１８を通る負の電流６１７を制御するために、類似のアプローチをとることができる。例えば、例示的な一実施形態によれば、第２のスイッチングデバイス６１４がヒステリシス制御ループ動作を介してオン、オフしている間に、第３のスイッチングデバイス６１２を閉じたままにして電流の極性を指示し、負の電流６１７の大きさを制御することができる。本発明の例示的な一実施形態において、第１のスイッチングデバイス６１０及び第４のスイッチングデバイス６１６は、負の電流６１７が指令されている間、常時開成状態のままであってもよい。
【００６２】
いくつかの例示的な実施形態によれば、図６を引き続き参照すると、アクチュエータ６１８中を流れる双方向駆動電流６１７、６１９を制御するための回路が構成されることがわかる。回路は、アクチュエータ６１８を通る少なくとも１つの正電流経路６２０及び少なくとも１つの負電流経路６２２、並びにアクチュエータ６１８に関連付けられた、図４の４０３などのフィードバックに少なくとも部分的に基づいて電流経路６２０、６２２を操作し、電流６１７、６１９を制御するように構成されている、図１の１０２などのコントローラを備えることができる。例示的な実施形態によれば、図１の１０２などのコントローラは、フィードバックと基準信号の比較結果に基づいて電流経路６２０、６２２を操作し、電流６１７、６１９を制御するようにさらに構成されうる。いくつかの例示的な実施形態において、正電流経路６２０は、第１のスイッチングデバイス６１０及び第４のスイッチングデバイス６１６を含み、負電流経路６２２は、第２のスイッチングデバイス６１４及び第３のスイッチングデバイス６１２を含むことができる。
【００６３】
いくつかの例示的な実施形態によれば、図１の１０２などのコントローラは、第１のスイッチングデバイス６１０又は第４のスイッチングデバイス６１６のいずれかを制御することにより、正の駆動電流６１９を制御するようにさらに構成され、コントローラは、第２のスイッチングデバイス６１４又は第３のスイッチングデバイス６１２のいずれかを制御することにより、負の駆動電流６１７を制御するようにさらに構成されうる。いくつかの例示的な実施形態によれば、図１の１０２などのコントローラは、スイッチングデバイス６１０、６１２、６１４、６１６の導通状態を制御するようにさらに構成されうる。本発明のいくつかの実施形態において、第１のスイッチングデバイス６１０と第３のスイッチングデバイス６１２の導通状態は相互排他的であり、第２のスイッチングデバイス６１４と第４のスイッチングデバイス６１６の導通状態も相互排他的である。本発明のいくつかの例示的な実施形態によれば、コントローラ１０２は、スイッチングデバイス６１０、６１２、６１４、６１６を調整することによって駆動電流６１７、６１９を制御するようにさらに構成することができ、４つのスイッチングデバイス６１０、６１２、６１４、６１６のうちの少なくとも２つは、開成状態にあり、他の２つのスイッチングデバイスのうちの少なくとも１つは、閉成状態にある時間の割合に少なくとも部分的に基づいて電流６１７、６１９を制御するように動作可能である。
【００６４】
図７及び図８は、それぞれ、本発明の例示的な実施形態による、正電流スイッチング制御７００及び負電流スイッチング制御８００の例示的なタイミング図を示している。これらのタイミング図の例示的な実施形態は、本発明のＱオンリーパルス幅変調（ＰＷＭ）制御の実施形態に適用することができる。本発明の実施形態によれば、これらの例示的なタイミング図は、図５のアクチュエータの双方向電流スイッチング回路５００及び／又は図６のＨブリッジ回路６００に関して上で説明されている実施形態に適用可能でありうる。これらの図は、直列につながる２つのスイッチングデバイスに対する、時間の関数としての例示的なスイッチ状態（ＯＮ又はＯＦＦ）を表している。示されているスイッチング状態は、極性及び平均駆動電流を制御するために図３の３１８などのアクチュエータの再構成可能な導通経路を構成することができ、次いで、これを使用してそれぞれの作動方向を制御し、アクチュエータの速度又は力を制御することができる。
【００６５】
例示的な一実施形態によれば、図７に示されているように、スイッチングデバイスは、ＱオンリーＰＷＭスイッチングデバイス状態に応じて制御することができる。例えば、第１のスイッチングデバイス（図６の６２０などのＨブリッジの一方の脚の６１０などの、又は図５の第１のスイッチ５０８内の）は、第１のスイッチ状態７０２に応じて、時間の関数として制御することができる。図７は、第２のスイッチングデバイス（図６の６２０などのＨブリッジの同じアーム内の６１６など）に対するスイッチングデバイス状態７０４も示している。例示的な一実施形態によれば、第２のスイッチングデバイス状態７０４は、一方向にアクチュエータを駆動するときに常時「ＯＮ」であるものとしよく、したがって、この特徴により、本発明と従来のＰＷＭスイッチングとが区別され、その場合、第２のスイッチングデバイスは典型的にはＰＷＭスイッチングされる。
【００６６】
本発明の例示的な実施形態によれば、第１のスイッチングデバイス状態７０２のデューティサイクルは、所望の平均電流をアクチュエータに通すために必要に応じて調整することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスがアクチュエータ（図６の６１０及び６１６などのスイッチングデバイスを介した６１８などの）を通る図６の６１９などの正の電流の経路を定めるように構成されている場合、Ｈブリッジ（図６の６１４及び６１２などの）の他の脚内のスイッチングデバイスは、電源の短絡を回避するために開成状態にあるものとすることができる。
【００６７】
図８は、ｎＱオンリーＰＷＭの負電流スイッチ状態８００に対する類似の例示的なタイミング図を示している。例示的な一実施形態によれば、第１の（負電流）スイッチングデバイス（図６の６２２などのＨブリッジの一方の脚の６１４などの、又は図５の第２のスイッチングデバイス５２６内の）は、第１の負スイッチ状態８０４に応じて、時間の関数として制御することができる。図８は、第２の（負電流）スイッチングデバイス（図６の６２２などのＨブリッジの同じアーム内の６１２など）に対する第２の負スイッチングデバイス状態８０２も示している。例示的な一実施形態によれば、第２のスイッチングデバイス状態８０２は、一方向にアクチュエータを駆動するときに常時「ＯＮ」であるものとしよく、したがって、この特徴により、本発明と従来のＰＷＭスイッチングとが区別され、その場合、第２のスイッチングデバイスは典型的にはＰＷＭスイッチングされる。
【００６８】
本発明の例示的な実施形態によれば、第１の負スイッチングデバイス状態８０４のデューティサイクルは、所望の平均負電流をアクチュエータに通すために必要に応じて調整することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、スイッチングデバイスがアクチュエータ（図６の６１２及び６１４などのスイッチングデバイスを介した６１８などの）を通る図６の６１７などの負の電流の経路を定めるように構成されている場合、Ｈブリッジ（図６の６１０及び６１６などの）の他の脚内のスイッチングデバイスは、電源の短絡を回避するために開成状態にあるものとすることができる。
【００６９】
次に、アクチュエータを制御するための例示的な方法９００を、図９の流れ図を参照しつつ説明することにする。この方法は、ブロック９０２から始まり、本発明の例示的な一実施形態によれば、基準信号が生成される。ブロック９０４において、本発明の例示的な一実施形態によれば、アクチュエータは、基準信号に少なくとも部分的に基づいてスイッチト駆動信号を用いて操作される。ブロック９０６において、例示的な一実施形態によれば、スイッチト励磁信号が生成される。ブロック９０８において、例示的な実施形態によれば、参照は、スイッチト励磁信号に関連付けられたフィードバックに少なくとも部分的に基づいて制御さる。方法９００は、ブロック９０８の後に終了する。
【００７０】
次に、アクチュエータ駆動電流を制御するための例示的な方法１０００を、図１０の流れ図を参照しつつ説明することにする。この方法は、ブロック１００２から始まり、本発明の例示的な一実施形態によれば、この方法は基準信号を受信することを含むものとしてよい。ブロック１００４において、この方法は、少なくとも部分的には駆動電流に基づいてフィードバック信号を決定することを含むことができる。ブロック１００６において、この方法は、少なくとも部分的にはフィードバック信号に基づいて、調整されたフィードバック信号を決定することを含むことができる。ブロック１００８において、この方法は、基準信号と調整されたフィードバック信号とを比較することを含むことができる。ブロック１０１０において、この方法は、基準信号と調整されたフィードバック信号との比較結果に基づいて駆動電流を制御することを含むことができる。方法１０００は、ブロック１０１０の後に終了する。
【００７１】
次に、アクチュエータを通る双方向駆動電流を制御するための例示的な方法１１００を、図１１の流れ図を参照しつつ説明することにする。この方法は、ブロック１１０１から始まり、本発明の例示的な一実施形態によれば、この方法は方向制御信号を受信することを含むものとしてよい。ブロック１１０２において、この方法は、方向制御に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータを通る少なくとも１つのスイッチング可能な正電流経路及び少なくとも１つのスイッチング可能な負電流経路を確立するように１つ又は複数のデバイスを操作することを含むことができる。ブロック１１０４において、この方法は、アクチュエータに関連付けられた電流に少なくとも部分的に基づいてフィードバックを供給することを含むことができる。さらに、ブロック１１０６において、この方法は、フィードバックに少なくとも部分的に基づいて電流を制御することを含むことができる。方法１１００は、ブロック１１０６の後に終了する。
【００７２】
次に、アクチュエータ駆動電流を制御するための例示的な方法１２００を、図１２の流れ図を参照しつつ説明することにする。この方法は、ブロック１２０１から始まり、本発明の例示的な一実施形態によれば、この方法は方向制御信号を受信することを含むものとしてよい。ブロック１２０２において、この方法は、方向制御信号に少なくとも部分的に基づいてアクチュエータを通る少なくとも１つのスイッチング可能な正電流経路及び少なくとも１つのスイッチング可能な負電流経路を確立するように１つ又は複数のデバイスを操作することを含むことができる。ブロック１２０４において、本発明の例示的な一実施形態によれば、この方法は、アクチュエータに関連付けられた電流に少なくとも部分的に基づいてフィードバックを供給することを含むことができる。ブロック１２０６において、この方法は、フィードバックに、又はフィードバックとパルス幅変調信号との比較結果に少なくとも部分的に基づいて電流を制御することを含むことができる。方法１２００は、ブロック１２０６の後に終了する。
【００７３】
次に、アクチュエータを通る双方向駆動電流を制御するための例示的な方法１３００を、図１３の流れ図を参照しつつ説明することにする。この方法は、ブロック１３０２から始まり、本発明の例示的な一実施形態によれば、この方法は基準信号を受信することを含むものとしてよい。ブロック１３０４において、この方法は、アクチュエータに関連付けられた電流に少なくとも部分的に基づいてフィードバック信号を決定することを含むことができる。ブロック１３０６において、この方法は、基準信号と調整されたフィードバック信号との比較結果に基づいて駆動電流を制御することを含むことができる。ブロック１３０８において、この方法は、ヒステリシス制御を介してアクチュエータを通る少なくとも１つの正電流経路及び少なくとも１つの負電流経路を確立するように１つ又は複数のデバイスを操作することを含むことができる。方法１３００は、ブロック１３０８の後に終了する。
【００７４】
次に、アクチュエータを通る双方向駆動電流を制御するための例示的な方法１４００を、図１４の流れ図を参照しつつ説明することにする。この方法は、ブロック１４０２から始まり、本発明の例示的な一実施形態によれば、この方法は基準信号を受信することを含むものとしてよい。ブロック１４０４において、この方法は、アクチュエータに関連付けられた電流に少なくとも部分的に基づいてフィードバック信号を決定することを含むことができる。ブロック１４０６において、この方法は、基準信号と調整されたフィードバック信号との比較結果に基づいて駆動電流を制御することを含むことができる。ブロック１４０８において、この方法は、パルス幅変調制御を介してアクチュエータを通る少なくとも１つの正電流経路及び少なくとも１つの負電流経路を確立するように１つ又は複数のデバイスを操作することを含むことができる。方法１４００は、ブロック１４０８の後に終了する。
【００７５】
したがって、本発明の例示的な実施形態は、効率を高めたサーボアクチュエータ制御を行ういくつかのシステム、方法、及び装置を構成する技術的効果をもたらしうる。本発明の例示的な実施形態は、サーボアクチュエータドライバ又は励磁信号ドライバによって生じる熱の量を減らすためのシステム、方法、及び装置を構成するさらなる技術的効果をもたらしうる。本発明の例示的な実施形態は、従来のサーボアクチュエータドライバにおいて必要なヒートシンクをなくすか、又はそのようなヒートシンクのサイズを縮小するためのシステム、方法、及び装置を構成するさらなる技術的効果をもたらしうる。本発明の例示的な実施形態は、サーボアクチュエータ及びその駆動用電子機器に関連付けられた回路、回路基板、及び／又は制御盤のサイズ又は設置面積を縮小するためのシステム、方法、及び装置を構成するさらなる技術的効果をもたらしうる。
【００７６】
本発明の例示的な実施形態では、コントローラシステム１００、アクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路２００、及び／又は位置決め制御システム３００は、どの操作をも円滑にするために実行される任意の数のソフトウェアアプリケーションを備えることができる。
【００７７】
例示的な実施形態において、１つ又は複数のＩ／Ｏインターフェースを備えることで、コントローラシステム１００、アクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路２００、及び／又は位置決め制御システム３００と１つ又は複数の入力／出力デバイスとの間の通信を円滑に行わせることができる。例えば、ユニバーサルシリアルバスポート、シリアルポート、ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、及び／又はディスプレイ、キーボード、マウス、制御盤、タッチスクリーンディスプレイ、マイクなどの１つ又は複数のユーザインターフェースデバイスを備えることで、コントローラシステム１００、アクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路２００、及び／又は位置決め制御システム３００とのユーザ対話を円滑にすることができる。１つ又は複数のＩ／Ｏインターフェースを使用して、さまざまな入力デバイスからデータ及び／又はユーザ命令を受け取ったり、又は収集したりすることができる。受け取ったデータは、本発明のさまざまな実施形態において望ましいものとされる１つ又は複数のコンピュータプロセッサによって処理され、及び／又は１つ又は複数のメモリデバイス内に格納されうる。
【００７８】
１つ又は複数のネットワークインターフェースは、コントローラシステム１００、アクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路２００、及び／又は位置決め制御システム３００の入出力を、１つ又は複数の好適なネットワーク及び／又は接続部、例えば、システムに関連付けられた任意の数のセンサとの通信を円滑にする接続部に接続することを容易にする。１つ又は複数のネットワークインターフェースを備えることで、外部デバイス及び／又はシステムとの通信のために、１つ又は複数の好適なネットワーク、例えば、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット、携帯電話網、無線周波ネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）対応ネットワーク、Ｗｉ−Ｆｉ（商標）対応ネットワーク、衛星利用ネットワーク、有線ネットワーク、無線ネットワークなどとの接続を円滑に行える。
【００７９】
必要に応じて、本発明の実施形態は、コントローラシステム１００、アクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路２００、及び／又は位置決め制御システム３００を、図１、２、及び３に例示されている構成部品の数を加減した形で、備えることができる。
【００８０】
本発明は、ここまで、本発明の例示的な実施形態によるシステム、方法、装置、及び／又はコンピュータプログラム製品のブロック図及び流れ図を参照しつつ説明されている。ブロック図及び流れ図の１つ又は複数のブロック、並びにブロック図及び流れ図内のブロックの組合せは、それぞれ、コンピュータ実行可能プログラム命令により実装されうることは理解されるであろう。同様に、ブロック図及び流れ図のいくつかのブロックは、本発明のいくつかの実施形態によれば、示されている順序で必ずしも実行される必要はないか、又はまったく実行される必要がない場合もある。
【００８１】
これらのコンピュータ実行可能プログラム命令を、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、プロセッサ、又は他のプログラム可能データ処理装置にロードして特定のマシンを構成し、これにより、コンピュータ、プロセッサ、又は他のプログラム可能データ処理装置上で実行される命令が１つ又は複数の流れ図ブロック内で指定された１つ又は複数の機能を実行するための手段を構成することができる。コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に特定の方法で機能するように指示することができるこれらのコンピュータプログラム命令を、コンピュータ可読メモリに格納することもでき、これにより、コンピュータ可読メモリ内に格納されている命令により、１つ又は複数の流れ図ブロックで指定された１つ又は複数の機能を実行する命令手段を収めた製造品を生産することができる。一例として、本発明の実施形態は、コンピュータ可読プログラムコード又はプログラム命令がその中に実施されているコンピュータ使用可能媒体を含む、コンピュータプログラム製品を構成することができ、前記コンピュータ可読プログラムコードは１つ又は複数の流れ図ブロックで指定された１つ又は複数の機能を実装するために実行されるように適合される。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置上にロードされ、これにより、コンピュータ又は他のプログラム可能な装置上で一連の動作要素又はステップを実行してコンピュータ実装プロセスを生成することができ、これによりコンピュータ又は他のプログラム可能な装置上で実行される命令が１つ又は複数の流れ図ブロックで指定された機能を実装するための要素又はステップを構成する。
【００８２】
したがって、ブロック図及び流れ図のブロックは、指定された機能を実行するための手段の組合せ、指定された機能を実行するための要素又はステップの組合せ、及び指定された機能を実行するためのプログラム命令手段をサポートする。ブロック図及び流れ図の各ブロック、及びブロック図及び流れ図内のブロックの組合せは、指定された機能、要素、又はステップを実行する専用ハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ命令の組合せによって実装されうることも理解されるであろう。
【００８３】
本発明は、最も実用的な多様な実施形態であると現在考えられているものに関して説明されているが、本発明は、開示されている実施形態に限定されず、却って、付属の請求項の範囲内に含まれるさまざまな修正形態及び同等の配置構成を対象とすることを理解されたい。本明細書では特定の用語が使用されているけれども、これらの用語は、一般的で説明的な意味でのみ使用され、制限することを目的としていない。
【００８４】
本明細書では、いくつかの例を使用して、最良の態様を含む発明を開示し、これにより、当業者は、デバイス又はシステムを製作し、使用すること、及び組み込まれている方法を実行することを含む、本発明を実践することができる。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって定められ、当業者であれば思い付く他の例を含むものとしてよい。このような他の例は、これらの例が請求項の文言と異ならない構造要素を有している場合、又はこれらの例が請求項の文言との違いがわずかである同等の構造要素を含む場合に、請求項の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１００  コントローラシステム
１０２  コントローラ
１０４  メモリ
１０６  プロセッサ（複数可）
１０８  入力／出力インターフェース（複数可）
１１０  ネットワークインターフェース（複数可）
１１２  オペレーティングシステム
１１４  データ
１１８  アクチュエータコマンド及び感知モジュール
１２０  励磁駆動及びアクチュエータ位置感知モジュール
１２１  アクチュエータ駆動及び感知回路
１２３  励磁駆動及びアクチュエータ位置感知回路
１２４  アクチュエータスイッチング増幅器
１２６  フィルタリング
１２８  アクチュエータ
１３０  感知及びフィードバック条件調整
１３２  アナログ／デジタルコンバータ（電圧制御発振器であってもよい）
１３４  励磁駆動スイッチング増幅器
１３６  位置センサ（ＬＶＴＤ／ＲＶＤＴ）
１４０  感知及びフィードバック条件調整
１４２  アナログ／デジタルコンバータ（電圧制御発振器であってもよい）
２００  アクチュエータ駆動及び位置センサ励磁回路
２０２  コントローラ／マイクロプロセッサ
２０４  アクチュエータ参照又はパルス幅変調信号
２０６  極性信号
２０７  スイッチト駆動信号
２０８  スイッチング電力増幅器
２０９  フィルタ
２１０  第１のフィルタインダクタ
２１２  第２のフィルタインダクタ
２１４  フィルタキャパシタ
２１５  アクチュエータ電流
２１６  アクチュエータ
２１８  電流感知抵抗器
２２０  フィードバック回路
２２１  電流フィードバック（第２のフィードバック）
２２２  Ａ／Ｄコンバータ
２２３  デジタル信号
２２４  位置センサ可動芯
２２６  位置センサ（ＬＶＤＴ、ＲＶＤＴ）
２２８  スイッチト励磁信号
２３０  スイッチング電力増幅器
２３２  励磁基準信号
２３４  フィードバック回路
２３６  励磁信号フィードバック
２４０  Ａ／Ｄコンバータ
２４１  デジタル信号
３００  位置決め制御システム
３０２  サーボ位置制御
３０４  デジタルサーボ位置調節器（マイクロプロセッサ）
３０６  アナログ／デジタルコンバータ
３０８  位置センサフィードバック条件調整
３１０  電流調節器
３１２  アクチュエータ用電流ドライバ
３１４  励磁制御
３１６  励磁ドライバ
３１８  アクチュエータ
３２０  位置センサ１（ＬＶＤＴ１）
３２２  位置センサ２（ＬＶＤＴ２）
３２４  弁アセンブリ
４００  ミステリシース制御機能を有するスイッチングサーボアクチュエータ回路
４０１  出力ドライバ電流
４０２  基準信号
４０３  調整されたフィードバック信号
４０４  第１の演算増幅器
４０６  出力ドライバゲート抵抗器
４０８  電源
４１０  電流制御デバイス（出力ドライバ（ＭＯＳＦＥＴ又は同様のものでよい））
４１２  感知抵抗器
４１３  フィードバック信号駆動電流感知信号
４１４  第１のフィードバック抵抗器
４１６  第２のフィードバック抵抗器
４１８  負荷
４２０  フィルタキャパシタ
４２２  バイアス抵抗器
４２４  利得抵抗器
４２８  フィードバック遅延抵抗器
４３０  フィードバック遅延キャパシタ
４３２  グランド
５００  双方向電流スイッチング回路
５０２  第１のスイッチ制御信号（ＰＷＭ基準信号）
５０４  第１の電流フィードバック信号
５０６  第１の演算増幅器
５０８  第１のスイッチングデバイス
５０９  Ｖｃｃ（正電圧電源）
５１０  感知抵抗器
５１１  グランド
５１２  負荷とフィルタ
５１４  第１の差動増幅器
５１６  第１のフィルタ抵抗器
５１８  第１のフィルタキャパシタ
５２０  第２のスイッチ制御信号（ＰＷＭ基準信号）
５２２  第２の電流フィードバック信号
５２４  第２の演算増幅器
５２６  第２のスイッチングデバイス
５２７  −Ｖｅｅ（負電圧電源）
５２８  第２の差動増幅器
５３０  第２のフィルタ抵抗器
５３２  第２のフィルタキャパシタ
５３４  正電流経路
５３６  負電流経路
５３８  正の電流
５４０  負の電流
６００  Ｈブリッジ
６０２  電源
６０４  第１のスイッチ駆動信号
６０６  第２のスイッチ駆動信号
６０８  方向／極性信号
６０９  インバータ
６１０  第１のスイッチングデバイス
６１２  第３のスイッチングデバイス
６１４  第２のスイッチングデバイス
６１６  第４のスイッチングデバイス
６１７  負駆動電流
６１８  負荷
６１９  正駆動電流
６２０  正電流経路
６２２  負電流経路
７００  正の電流スイッチ状態
７０２  第１のスイッチングデバイス状態
７０４  第２のスイッチングデバイス状態（常時オン）
７０６  従来のＨブリッジアームの第２のスイッチングデバイス状態（比較のため）
８００  負の電流スイッチ状態
８０２  第２の負のスイッチングデバイス状態（常時オン）
８０４  第１の負のスイッチングデバイス状態
８０６  従来のＨブリッジアームの第２のスイッチングデバイス状態（比較のため）
９００  方法
９０２  ブロック
９０４  ブロック
９０６  ブロック
９０８  ブロック
９１０  ブロック
１０００  方法
１００２  ブロック
１００４  ブロック
１００６  ブロック
１００８  ブロック
１０１０  ブロック
１１００  方法
１１０２  ブロック
１１０４  ブロック
１１０６  ブロック
１１０８  ブロック
１２００  方法
１２０２  ブロック
１２０４  ブロック
１２０６  ブロック
１２０８  ブロック
【図１】
0005920909.tif 000002
【図２】
0005920909.tif 000003
【図３】
0005920909.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005920909.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005920909.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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