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PID制御器の各ゲインの役割について詳しく知っている方教えていただけたらと質問しました。またPID制御器以外にどのような制御器があるか、についてもおねがいします。

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A 回答 (4件)

NO.3の方の回答が適切だと思います。

少し補足します。
PID制御と言うのは、ある値をある目標値に保とうとするための制御です。
例えば、エアコンで部屋の冷暖房を行い室温25度Cに保つとします。
P:比例動作:偏差(室温-25)に比例したパワーで冷暖房を運転します。もちろん、偏差が正なら冷房、負なら暖房です。このゲインが小さいとパワー不足となり制御しきれません。ある量の偏差が残ったまま(オフセットという)になります。
一方、ゲインを上げると、オフセットは減りますが、パワーが強力すぎて制御の行過ぎ(オーバーシュート)が起こります。これが繰り返されるため,暑すぎと冷えすぎを繰り返すサイクリングと言う状態になります。
従って、サイクリングを起こす直前のゲインがPの最適ゲインと考えればいいでしょう。

Pの欠点を補うため、IとDを使います。

I:積分動作:Pのゲインを最適設定すると、必ずオフセットが残ります。これを補償するのがI動作です。偏差の積分値に応じた操作をします。
ゲインが足りないとオフセット解消に時間がかかります。ゲインが高すぎると、偏差に敏感に反応し、強力パワーを発するので動作が不安定になります。

D:微分動作:PI動作だけでは偏差が拡大しつつある状態にはパワーが足りません。偏差が拡大しているというのを検出するため、偏差を微分し、それに見合った操作をします。ゲインが低すぎると偏差拡大に追従できません。ゲインが高すぎると偏差の変化に過敏に反応しやはり動作不安定になります。

というわけで、制御すべきプロセスの特性に合わせて、PIDのゲインを調整します。

PIDよりも一番簡単なのは、オンオフ制御です。又遅れの大きいベルトコンベアでの積み込み制御などではサンプリング制御と言うのもあります。
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この回答へのお礼

わかりやすい説明ありがとうございます

お礼日時:2002/05/20 23:39

【PID制御器】


 目標値と観測量の差、つまり偏差の値に所定の演算を施して操作量を決める。偏差に対して、比例,積分,微分という演算を行う調節計をPID制御器と呼びます。具体的には

・比例(Proportional)
 偏差に見合った(比例した)操作量を計算する。

・積分(Integral)
 偏差の累積値を操作量とする。この項があればやがて偏差が小さくまたはなくなります。じわじわと執念深く効いてきます。 :-)

・微分(Derivative)
 偏差の変化率を操作量とする。急激な偏差の変化にすばやく対応します。人で言えば勘のいいよく気の付くタイプです。ただ、欠点は早とちりかな?

【調節計の種類】
 PID調節計(制御器と同義)は古くから多くのバリエーションが研究されています。次の書物を参照してください。
システム制御ライブラリー PID制御 朝倉書店 \3600

【発展】
 電子回路のシミュレータがあれば実験できます。ただし制御対象もきちんとモデリングできることが条件ですが。

Blue Backs 電子回路シミュレータ入門 加藤ただし 講談社




 

参考URL:http://www.miyazaki-gijutsu.jp/
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この回答へのお礼

参考URLまでのせていただきありがとうございます

お礼日時:2002/05/20 23:40

プロセス制御(単純にはフィードバックを用いて、安定動作を目的としたもの)


の中で、調整方法としてPID調整が使用されています。
これらの特徴動作表現です。

P動作(比例動作) ゲインが高いと安定性が低くなる。

I動作(積分動作) 入力信号が継続して与えられている場合に、出力が増大する

D動作(微分動作) 入力信号が入ると、パルスの出力を行う。

 動作は、グラフで示すとわかりやすいが、省きます。また、これらの動作は単独 で行うのでなく、組み合わせで使用されています。ラプラス式でも解けます。
 過度敵現象を制御する方法もあります。

 シーケンス制御とは異なります。

  
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この回答へのお礼

ありがとうございました

お礼日時:2002/05/20 23:37

P補償 proportional compensation (比例補償)


I補償 integral compensation   (積分補償)
D補償 derivative compensation  (微分補償)

です。必ずしも3つとも用いられるわけではなく、PI補償とかPD補償とかあるらしいです。

最近のデジタル化によって、I-PD制御系とか2自由度PID制御系なんかがあるらしいです。

「現代制御工学」(土谷、江上著)より
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この回答へのお礼

ありがとうございました

お礼日時:2002/05/20 23:37

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ステップ応答法
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PID制御
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----------------------------------------------------------
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>サーボ系の制御についてなんですが、制御においてゲイン、交差周波数が表しているのが何なのか分かりません。
>電子回路ならゲインは入出力の比の値であることはイメージできるんですが…

「ゲインは入出力の比の値である」のは電子回路と同様です。
「交差周波数」は、電子回路の場合なら(低域フィルタの)カットオフ周波数(3dBダウン点)に相当します。
たとえば低域フィルタのカットオフ周波数を2倍にすれば、ステップ波形を入力したときの応答波形が2倍に速くなりますね。

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★回答
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・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
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 2.43×1/10000000000000000000となり、
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補足:
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・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
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3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
また、周囲温度やLCRの素子自身で発生する自己発熱で特性が変化します。
測定器や測定系にも誤差が発生する要因もあります。
理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Q慣性モーメントの単位

慣性モーメント単位が kgf・m^2 と表されているのですが、なぜ kgf なのでしょうか?
また、単位変換して kg・m^2 にするにはどうすればよいのでしょうか?
どなたか、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

SI単位系では、慣性モーメントの単位はkg・m^2です。
ですが、重量単位系:力をW(kgf)として、力の単位にN(ニュートン)を用いないで慣性モーメントを定義する場合にkgfが現れます。それでも、慣性モーメントの単位はkgf・m・s^2です。ではkgf・m^2とは何なのかというと、GD2(ジーディースクエア)といって、正式には慣性モーメントではないが慣性モーメントの前段階のような値、ということです。例えば、円柱の上下方向の慣性モーメントはSI単位系では1/2MR^2(M:質量、R:半径、単位はkg・m^2)ですけど
これをGD2で表すと、1/2WD^2(W:重量、D:直径,単位はkgf・m^2)となります。重量は質量と値は等しいですが"質量"ではなく力です。つまり、質量に重力加速度がかかっています。ですから、慣性モーメントにするにはgで割る必要があります。また、直径の2乗で定義されてるから、半径の2乗に直すためさらに4で割ります。
それで、単位がkgf・m^2
からkgf・m・s^2となるわけです。ですが、相変わらず
kgfが入っているのでこれをSI単位に変換するには、
重量M=質量W(ただし値のみ。単位は異なる)であること
を利用し、1/2WD^2[kgf・m^2]をW→M、D→Rとし、4で割って、改めて単位をkg・m^2と置けばいいのです。他の慣性モーメントについても、全ての項がWD^2となっているから、同様に4で割り単位をkgf・m^2→kg・m^2とするだけです

参考URL:http://www.keiryou-keisoku.co.jp/databank/kokusai/torukusi/torukusi.htm

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Q自動制御で言う【遅れ】とは。

自動制御で言う【遅れ】とは。


よく自動制御の分野で「1次遅れ」とか「2次遅れ」という言葉を聞きますが、これは何が遅れているという事なのでしょうか。
位置と速度の応答でしょうか。
また、周波数応答という言葉もよく耳にしますが、これは何に対する何の結果(例えば位置の時間応答なら、時間に対する位置の情報)なのでしょうか。

Aベストアンサー

遅れとは入力に対して出力が遅れるという意味です。
ただし、進みという用語もあり、誤解のもとになっているようです。
進みと言っても、入力が入る前に出力が出ることはあり得ないので
あくまでも正弦波での位相が正か負かを表すと考えてください。

電圧なのか、電流なのか、位置なのか、速度なのか等は任意です。
入力電圧に対して出力速度でも良いし、入力位置に対して出力電流でも
何でも良いのでその定義においてどのような遅れなのかが関心事です。

応答というのも入力に対して出力の応答を言います。


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