何とか、各要素が推定できた状態でブロック線図を制御理論の本などに載っているように入力が左で出力が右になるように表してみると、以下のようになる。
ここで、この制御対象を制御する方法を実際に自分が行う場合について考えてみる。そうすると、各要素がどのように動くかが具体的にイメージできるようになる。 実際に、コントローラにボリュウムが付いていて、出力電圧の正負と大きさが手動で決められているとするとどうするか。直接的には電気モータにかかる電圧の正負(正転逆転)と電圧の大きさを可変出来るとすると斜板角センサの値を見て何をするか?
(a)絶対位置のみで制御先ほどの制御(b)で考えると、コントローラの出力可能な量=斜板角センサの速度の出力であった。この方が絶対制御しやすいと考えたのは何故か。それは、出力を制御しやすいからではないだろうか。しかし、これだけでは、指示された斜板角の近くに来たときに停止してしまいそうなのでちょっとした工夫として偏差が残るときには最低速で近づくというような制御が必要である。 この例でコントローラが直接出力している量=電圧である。時間遅れはあるが現物と対応しているのはモーター速度であり、斜板角センサの電圧の変化量(時間微分)に当たる。このようにコントローラの出力量がフィードバックのどの量に当たるかを考えることは特性やマッチングする上で重要である。
制御の入門書などを見ると、必ず出てくるのがPID(比例・積分・微分要素)である。 PID制御の説明については制御の入門書の方が詳しく説明しているのでここでは割愛し、実際使用した場合について述べる。PID制御は制御系の調整要素として一通り必要な物があるので結構使える方法である。また、制御対象が解らないときに一応マッチングすれば何とかなるケースがあるのでこれを使う技術者は多い。しかし、いくらマッチングしても制御対象が線形であることを前提にしているので2次関数以上や対数の特性の場合、制御対象自体を領域分けや折れ線近似などを用いて線形化するか、他の制御方法を用いるかしないと性能が出ないという弊害もある。
一般的に制御するためにPID(比例・積分・微分要素)が紹介されているが、例に選んだ角度制御の場合だと、最終的にPDD’の制御系が良いことが解った。これは、出力の値が角速度と対応しているためと考えられる。また、自動走行車のブレーキモータの制御でもPD制御であったりする。エンジンガバナではPI制御であるが油圧エンジンガバナではPIDであり、D成分が制御の主要素になっている。 PIDが悪いと言うことはないが、制御対象も考えずに制御系をPIDにする事は、博打に近い行為なので、制御対象を考えてから制御系を決める習慣を身に付けてほしい。
制御を行うと入っても、制御対象によっては案外PID制御以外の方法が有効な場合もある。制御対象の特性や用途に合わせて自分ならどう制御するかを考え、近い物を選択する。
・bangbang制御(ヒステリシス制御)結論としては、制御対象について十分検討し、実現する方法として制御方法がいろいろあると言うことである。性能や制御対象に合わせた制御方法を選定できれば「メカトロ仙人」として一人前である。