学会誌「EICA」

[連載] 第4回　PID制御

内容

これまで自動制御システムを構成する制御対象、検出部、操作部、調節部の特性は、線形であるか少なくとも線形特性で近似できるものとしてきた。しかし現実にはさまざまな非線形特性が存在し、その影響を考慮した設計を行わなければならないことが多い。
そのなかでも、比較的しばしば遭遇し、しかもその影響が大きいのが操作部の飽和特性である。操作部には、弁の全開と全閉、モータの回転速度の限界など、機器自体が飽和特性を持つことがある。また、操作部の機器を保護するため、人為的にリミッタを設けて過大な電流や電圧が加わらないようにすることもあり得る。どちらの場合も、操作部は飽和特性を持つことになる。調節部が制御則に基づいて計算した操作量の指令信号がこの飽和値を超えると、実際に制御対象に加わる操作量は飽和値にとどまるから、調節部が加えているつもりの操作信号u(t)と実際に加わる操作量v(t)とに乖離を生じる。それによって制御性能が劣化するので、このような飽和特性を含む場合には、制御性能の劣化のしかたを調べ、その対策を考えておく必要がある。非線形特性を含む制御システムの理論的に厳密な取り扱いは非常に難解である。ここではごく直感的な説明だけにとどめる。

巻

9巻3号2004年

Page

87

題名

第4回　PID制御

Title

著者

須田信英(大阪大学）

Authors

著者表記

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著者勤務先名

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著者所属名

キーワード

Key Words

概要

これまで自動制御システムを構成する制御対象、検出部、操作部、調節部の特性は、線形であるか少なくとも線形特性で近似できるものとしてきた。しかし現実にはさまざまな非線形特性が存在し、その影響を考慮した設計を行わなければならないことが多い。
そのなかでも、比較的しばしば遭遇し、しかもその影響が大きいのが操作部の飽和特性である。操作部には、弁の全開と全閉、モータの回転速度の限界など、機器自体が飽和特性を持つことがある。また、操作部の機器を保護するため、人為的にリミッタを設けて過大な電流や電圧が加わらないようにすることもあり得る。どちらの場合も、操作部は飽和特性を持つことになる。調節部が制御則に基づいて計算した操作量の指令信号がこの飽和値を超えると、実際に制御対象に加わる操作量は飽和値にとどまるから、調節部が加えているつもりの操作信号u(t)と実際に加わる操作量v(t)とに乖離を生じる。それによって制御性能が劣化するので、このような飽和特性を含む場合には、制御性能の劣化のしかたを調べ、その対策を考えておく必要がある。非線形特性を含む制御システムの理論的に厳密な取り扱いは非常に難解である。ここではごく直感的な説明だけにとどめる。

Abstract