2.ブロック図から制御対象推定をする

 ブロック図と入出力の関係が見えてくると各要素がどのような特性を持つか定数については解らないものの、どのような特性であるかは推定が可能になる。

(1)入出力の関係が内容を示している

先ほどの角度制御を例にとって考えるとどうなるでしょう。

  −→コントローラ
  |   |方向・PWM波形
  |   ↓
  | モータ駆動回路(大電力信号に変換)
  |   |PWM電圧
  |   ↓
  | 電気モータ(電圧を回転数に変換)
  |   |回転数
  |   ↓
  | 減速ギア(回転数を位置に変換)
  |   |位置
  |   ↓
  | 角度センサ(位置を電圧に変換)
  |   ↓電圧
  −−−
  

(2)選択する要素は実は少ない

入出力関係から各部分(要素)を推定することが必要であるが、最初の段階では、単純化のために実際に選択する制御要素は多くしない。以下の3〜4個ぐらいで選択する事が多い。

  要素名     実際の物
比例要素アンプ、リンク、ギア
1次遅れ要素コイル、モータ
積分要素コンデンサ、ウォームギア(回転⇒位置)、油圧・電動シリンダ

注:同じギアなのに、比例と積分で異なるのは、回転入力⇒回転出力の場合には比例要素となり、回転入力⇒位置の場合には積分要素(入力回転は0でもその位置を保持する。)となる場合もある。

(3)適用例

先ほどの斜板角制御を例にとって考えると、各要素は入出力の関係を考えていくと以下のようになる。

  −→コントローラ
  |   |方向・PWM波形
  |   ↓
  | モータ駆動回路(比例要素:アンプ)
  |   |PWM電圧
  |   ↓
  | 電気モータ(一次遅れ要素:すぐには指示速度にならない)
  |   |回転数
  |   ↓
  | 減速ギア(積分要素:止まっても位置はそのまま)
  |   |位置
  |   ↓
  | 角度センサ(比例要素:角度oo度=電圧XXV)
  |   ↓電圧
  −−−
  

このように、入出力の関係のポイントを押さえておくだけで、ほとんどの物は、 要素を分類できる。
☆ポイント
 ・比例要素は、アンプや位置=電圧の様な変換、入出力の単位が変わらない。
 ・1次遅れ要素は、ちょっと待っていればその値で安定する。
 ・積分要素は、入力が無くなっても、最後の値を保持する。

他にも、リミット、ヒステリシスや遅れ要素があるが最初考えすぎると分からなくなるので、大まかには上記3つぐらいで表現した方がよい。


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