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 1 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 5 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 9 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 10 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． 11 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 12 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 13 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 14 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 15 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] 16 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］ 17 フィードフォワードと選ぶに 2 の逆数を代入のとき， 18 フィードバック大のときとすると 19 ［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 20 ［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 21 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 22 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． 23