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PID制御について

発行：エスオーエル株式会社
https://www.sol-j.co.jp/

連載「知って得する干渉計測定技術！」
2012年11月30日号　VOL.064

平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。
干渉計による精密測定やアプリケーション開発情報などをテーマに、
無料にてメールマガジンを配信いたしております。

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11月20日のメールマガジンにてご紹介致しました「粗さ測定」に
つきまして、大変多くの読者の皆様からご反響いただきまして、
誠に有難う御座いました。
来週に幕張メッセで開催されます展示会 セミコン・ジャパン 2012
でもご紹介致しますので、ご来場お待ち致しております。
文末に展示会情報が御座います。

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皆様こんにちは！

(( メルマガ登録会員の皆さまは、エスオーエル名物「○○○ごと」をご覧頂けます！ ))


今回のテーマは『PID制御について』です。

自動制御が多くの箇所で使われていることは皆様ご存知かと
思います。身近なものでは、エアコンや洗濯機や電気ポッド
が挙げられます。

自動制御の理論の種類は下記3つです。
(1)古典制御理論　(2)現代制御理論　(3)ファジィ理論

(1)古典制御理論の中のフィードバックPID制御がほとんどの
プロセス制御で使用されているのです！！古典制御理論は、
外部からの信号と、これによって変化して外部に出て行く
信号との関係のみを数式で捉えて検討する方式です。

自動制御システムは検出部、調節部、操作部の３部から構成
されています。フィードバック制御は検出部が調節部に戻り
制御することを意味します。制御システムの基本なのです！

この制御システムを動作させるのに重要な信号が偏差です！
●偏差＝目標値－測定値 です。
最近お世話になっているエアコンも設定温度を行ったりきた
りと常に調節計が調整しているんですね。ありがと(>д<)”


しかし、PID制御にいきつくまでには少し道のりがあります。
１→４と順に行きましょう！

１オンオフ制御
偏差＝目標値－測定値の正負に応じて調節弁を全開もしくは
全閉する動作です。デメリットは、測定値が目標値より高く
なったり低くなったりと変動が激しいことです。
そのために比例動作が生まれました。

２比例動作
オンオフ制御調節弁の動作を小刻みに調整できるようにした
動作です。結果的にオンオフの様に激しい変動ではなくなり
目標値には近くなりました。この動作をP=Proportional動作
といいます。ただし、目標値との偏差が生じてしまいます。
この偏差をオフセットと呼び、自動的に調節させようとした
のが積分動作です。

３積分動作
オフセット量は一定ではなく、条件が変わる様な場合はその
都度リセットをかける必要があります。自動で調節させよう
としたのが積分動作です。偏差の時間積分に比例して入力値
を変化させる動作であり、この動作をI=Integral動作といい
ます。
積分時間が短いとオフセットは短時間で修正できますが、
目標値を行き過ぎたり、前後に振動してしまいます。

４微分動作
P動作とI動作だけでは足りません。
エアコンの温度調節も、P動作だけでは目標値を簡単に超えて、
なかなか目標値まで温度が下がらくなります。その為、P動作
が動作して目標値に近づく間に微分動作が働きます。ブレーキ
みたいなものです。微分動作はD=Derivative動作といいます。

測定値が目標値が遠い時はP動作とD動作は出力し、目標値に
近くなったらI動作が出力します。


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F.N