位置型PIDと速度型PIDの使い分け方法

締切済

質問者：somerset16
質問日時：2009/08/21 15:30
回答数：3件

PIDコントローラには位置型PIDと速度型PIDの二つの種類がありますが、それぞれの用途別使い分け方法について教えてください。
どうい場合に位置型PIDを使い、速度型PIDを使うのはどういうケースなのでしょうか？

通報する

この質問への回答は締め切られました。

質問の本文を隠す

回答 (3件)

最新から表示
回答順に表示

No.3

回答者： macrocosm
回答日時：2009/10/17 01:40

いろいろ調べてみると、今の主流は速度型なのですね。

また、ここに
http://www.ube-k.ac.jp/~oki/class/SC/H20.pdf
「操作量の大きさに制限がある場合に積分動作がオーバーシュートを大きく
してしまうことがある。そのため、右辺に積分項を持たない速度型PID 制御則もよく用いられる。」
との記述があります。

- 1
- 件

通報する

No.2

回答者： macrocosm
回答日時：2009/10/17 01:31

企業で機械の制御設計に携わっています。

私は企業に入ってから自己の開発
経験の中で独自で勉強中で、いきなりデジタル制御理論から実践し、速度型
でしか設計したことはありません。なので、参考程度にして下さい。間違っ
ていたらすみません。

位置型と速度型というのは、PIDコントローラによる操作量計算方法の違いで
す。

位置型は、
u(n)=Kp×e(n) + ΣKi×e(k) + Kd×Δe(n)
　　ここで、
　e(k) = y(k)-y(k-1)
　 Δe(k) = e(k)-e(k-1)

速度型は、
　u(n)=u(n-1)+Δu：　１制御周期前の操作量u(n)にΔuを足す。
　　Δu= Kp×Δe(n)+ Ki×e(n)+Kd Δ(Δe)(n)
　　ここで
　　　　e(k) = y(k)-y(k-1)
　　　　Δe(k) = e(k)-e(k-1)
　　　　Δ(Δe)(k) = Δ( e(k)-e(k-1) )

制御実験をやる場合、自動制御で動かしたり、手動で操作量を与えて動かし
たりと、切り替えを行うことになります。
ずっと自動制御で動かしつづける場合でも、特殊な状態の場合に制御方法を
切り替えて使う場合もありますよね。

前者の場合で説明すると、
速度型の場合、ある制御周期nで手動から自動制御に切り替えるとき
　制御周期n-1: 手動制御
　　　　　　　　操作量u(n-1) = u(手動入力値)
　制御周期n : 自動制御
　　　　　　　　操作量u(n) = u(手動入力値)+Δu
となり、操作量の変化量はΔuしかありませんが、

位置型の場合
　サンプル周期n-1: 手動制御
　操作量　u(n-1)=u(手動入力値)
　サンプル周期n : 自動制御
　　　　　　　　　　操作量 u(n)=Kp×e(n) +Ki×e(n) + Kd×e(n)
となり、手動制御時の値と自動制御になった後の値に全くつながりがないた
め、場合によっては大きな切り替え段差が発生します。

また、通常、操作量には上下限がありますが、この場合、積分項の蓄積対策
が常に問題になります。速度型で制御設計すると蓄積しにくい構造でかきや
すいです。
F/F制御と組み合わせて２自由度制御を設計する場合も速度型の方が便利で
す。
ちょっと詳細はここには書きづらいですが。

以上は私の経験上の意見ですが、他にも、位置型で制御するとオーバーシュ
ートが大きくなりやすいため速度型の方が良いということもあるようです。
（この方が一般的な回答かもしれません。）

PID、速度型、メリットなどで検索するとこんなHPが引っかかりました。
（参考になれば）
　http://www2.denshi.numazu-ct.ac.jp/~ushimaru/pdf …
　http://www.geocities.jp/mmkan2004/page477.html
　http://anabuki.ec.u-tokai.ac.jp/class/class/2000 …