倒立振子をPIDで

倒立振子のような制御を行なうにはPID制御は向いていないのはなぜですか？
自分で考えたのは「PIDを含めたフィードバック制御の場合、外乱が発生するとその影響がプロセス値に現れてから初めて制御が動き出す後追い制御のため，外乱の影響は避けられない。」ですがこれは適当でしょうか？補足があれば教えていただきたいです。

No.2 ベストアンサー 回答者： rabbit_cat 回答日時： 2006/10/19 02:46

＞ PIDを含めたフィードバック制御の場合、外乱が発生すると…

フィードフォワード制御系では，外乱が発生したら，影響を避けるのは原理的に不可能ですが．．

倒立振子の制御が難しいのは，振り子を動かすには台車に加速度を与えることが必要ですが，台車の速度によって同じ加速度を与えるのに必要な制御量（モーターへの電流値の変化量など）が違うことです．なんで，＃１の方のいわれるとおり，振り子の角度だけではなくて現在の台車の速度等も観測しておく必要があります．あと，台車の速度を無限に速くすることはできないので，台車の速度が遅いうちにオーバーシュート気味に制御しておかないと，必要な加速度を与えることができなくなってしまいます．

この回答へのお礼

やっぱり振子の角度だけでは困難で速度、アームの速度等も入力として制御しなくては難しいですよね。ありがとうございます。

お礼日時：2006/10/19 22:45

No.3 回答者： foobar 回答日時： 2006/10/19 06:10

倒立振子などの制御を、一旦別の制御設計手法で設計して、それをPID+補償器の形に変形することは可能かと思います。

直接PID+補償器の形で設計しようとすると、
・制御系の安定性
・制御系の追従性
・外乱に対する安定性
を同時に満たすような、制御利得、補償器の構成を見出すのに困難があるかと思います。(この部分の利得をこう変えると、安定性や追従性がどう変わるか、というのが見えない。このため、パラメータを決定してゆく指針が見えにくい）

これに対して、多変数制御などを持ち込めば、それぞれのパラメータの特性(これをこう変えたら、ここがこう変わるみたいなもの）を分けることが可能になって、設計指針を打ち立てやすくなるかと。

フィードフォワード
外乱を推定するオブザーバ+フィードフォワードの構成というのはありかと思います。(上記の、パラメータの分離の一手法かと）
もっとも、これも全体をひっくるめて見れば、帰還制御の一部になりますが。(直接外乱分を検出して、フィードフォワード補償をかける、という制御系も、場合によってはありかと）

この回答へのお礼

やはり多変数制御の場合のほうがより設計指針を立てやすいですからね。ありがとうございます。

お礼日時：2006/10/19 22:47

No.1 回答者： a-saitoh 回答日時： 2006/10/18 13:43

1998年だったかのトランジスタ技術に「自立型倒立制御実験装置の製作」ってのが載ってて、これはPID制御だったような記憶があります。

PID制御が向いてないってことはないと思うのですが。
振り子の傾きだけを入力とするPID制御ではだめでしょうけど。

この回答へのお礼

そうですね。振子の傾きのみを入力とする場合倒立振子は難しいですからね。ありがとうございます。

お礼日時：2006/10/19 22:43