Transcript 1 序論 1.1 制御とは

1 序論
1.1 制御とは
制御
コントロール（control）
制御： 制し御すること．相手方をおさえて
自分の意思のままに動かしてゆくこと
（広辞苑 ）
Control： contra （＝ against） ＋ rotulus （＝ roll）
対象とする物（またはシステム）を
自分の思うように操る
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航空・宇宙
スペースシャトル
2
航空・宇宙
ALFLEX （小形自動着陸実験機）
3
ロボット
ASIMO（HONDA）
QRIO（SONY）
HOAP-3（富士通研究所）
PINO
（科学技術振興事業団） 4
部屋の自動温度調節
設定温度
熱量
比較
エアコン
室温
部屋
センサ
図 1.1 部屋の自動温度調節
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オートパイロット
目標の
進行方向
操舵角
比較
コントローラ
進行方向
船舶
センサ
6
自動車の自動追尾
7
天体望遠鏡
ハッブル宇宙望遠鏡
8
ハードディスクドライブ
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種々の対象システムから，制御に関連する特性を数学的
モデルという形で抽出し，このモデルに基づいてシステム
の挙動を解析し，制御系の設計理論を組み立てる．
対象システム 1
対象システム 2
数学的モデル
システム解析
制御系設計
対象システムn
制御工学
図 1.5 個々のシステムと制御目的
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第 1 章 ： 序論
1.1 制御とは
キーワード ：
制御（コントロール），システム
1.2 制御系の標準的構成と制御目的
キーワード ：
フィードフォワード，フィードバック
1.3 フィードバック制御の利点と課題
キーワード ：
フィードバック制御の利点
学習目標 ： 「制御」の重要性を理解する．また．フィード
バック制御の利点を理解する．
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1 序論
1.2 制御の構成と制御目的
システムの表し方
ブロック線図
［例］
外乱
（外乱）
入力
出力
制御対象
室温機
からの熱
（操作量）
外気温
日照
など
温度
部屋
（制御量）
図 1.6 制御対象のブロック 線図表現
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フィードバック
コントローラ（制御器）
外乱
目標値
目標値と制御量の比較
偏差というオンライン情報
に基づき処理
制御量
操作量
制御器
制御対象
センサ
図 1.7 フィードバック制御系
フィードフォワード
コントローラ（制御器）
対象の特性が分かって
いれば，逆算
外乱
目標値
制御量
操作量
制御器
制御対象
図 1.8 フィードフォワード制御系
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フィードバック制御の利点
• 制御対象の安定化
• 目標値追従
• 外乱の影響の抑制
• 特性変動による影響の抑制
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自動制御
担当教員：藤田政之 教授
開講期：通年 単位数：2単位
区分： 必修
教科書：杉江俊治, 藤田政之,
「フィードバック制御入門」, コロナ社, 1999
参考書： 大須賀公一, 足立修一,
「システム制御へのアプローチ」, コロナ社, 1999
示村悦二郎,
「自動制御とは何か」, コロナ社, 1990
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成績評価：小テスト（20%）レポート（20%）
中間試験（30%）, 期末試験（30%）
Office Hour：月曜日 （16:50～18:00） 電気環境棟3F 河合教員室
URL：http://k-lab.e.ishikawa-nct.ac.jp/
E-mail：[email protected]
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1 序論
1.3 フィードバック制御の利点と課題
［ 例 ］ 水中ビークル
• モータに加える電流 [A] に
比例した速度
［m/s］
（ 電流
［A］ に対して，速度
• 進行方向と反対向きに
• 目標速度
［m/s］ が出るとする ）
［m/s］の速度の水流
［m/s］
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フィードフォワード
と選ぶ
に
2 の逆数
を代入
のとき，
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フィードバック
大
のとき
とすると
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［ 外乱 ］
目標値：
フィードフォワード
のとき
外乱：
フィードバック
のとき
目標値から 40 % のずれ
目標値からの誤差が 1 % 以内
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［ 特性変動 ］ 特性が 30 % 劣化：
（ 電流 1 ［A］ に対して，速度 1.4 ［m/s］に劣化 ）
フィードフォワード
のとき
フィードバック
のとき
目標値から 30 % のずれ
目標値からの誤差が 1 % 以内
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フィードバック制御の利点
• 制御対象の安定化
• 目標値追従
• 外乱の影響の抑制
• 特性変動による影響の抑制
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第 1 章 ： 序論
1.1 制御とは
キーワード ：
制御（コントロール），システム
1.2 制御系の標準的構成と制御目的
キーワード ：
フィードフォワード，フィードバック
1.3 フィードバック制御の利点と課題
キーワード ：
フィードバック制御の利点
学習目標 ： 「制御」の重要性を理解する．また．フィード
バック制御の利点を理解する．
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