• ベストアンサー

自動制御で言う【遅れ】とは。

自動制御で言う【遅れ】とは。 よく自動制御の分野で「1次遅れ」とか「2次遅れ」という言葉を聞きますが、これは何が遅れているという事なのでしょうか。 位置と速度の応答でしょうか。 また、周波数応答という言葉もよく耳にしますが、これは何に対する何の結果(例えば位置の時間応答なら、時間に対する位置の情報)なのでしょうか。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • tance
  • ベストアンサー率57% (402/704)
回答No.2

遅れとは入力に対して出力が遅れるという意味です。 ただし、進みという用語もあり、誤解のもとになっているようです。 進みと言っても、入力が入る前に出力が出ることはあり得ないので あくまでも正弦波での位相が正か負かを表すと考えてください。 電圧なのか、電流なのか、位置なのか、速度なのか等は任意です。 入力電圧に対して出力速度でも良いし、入力位置に対して出力電流でも 何でも良いのでその定義においてどのような遅れなのかが関心事です。 応答というのも入力に対して出力の応答を言います。

その他の回答 (2)

  • bogen555
  • ベストアンサー率64% (111/173)
回答No.3

制御系でいう遅れ要素についてはANo.1のように伝達関数で覚えた方がええです。 とゆうのは、遅れ要素に似ている「むだ時間要素」もあるからです。 「むだ時間要素」はRHPゼロと呼ぶようにRHP(右半平面)のゼロ(零点)を指します。 ゼロと言えば伝達関数の分子式の根ですが、これが正であると「むだ時間要素」になります。 ここに例があるから、ログインしてみたらどうでしょうか? http://cc.cqpub.co.jp/system/contents/245/

  • info22_
  • ベストアンサー率67% (2650/3922)
回答No.1

制御系でいう遅れ要素について 一次遅れ要素の場合 伝達関数G1(s)=1/(Ts+1) (T>0) で表されます。 この伝達関数G1(s)の要素に単位ステップ関数u(t)を入力した時の出力Vo(s)(インディシャル応答という)は Vo(s)=Vin(s)G1(s)=(1/s){1/(Ts+1)}=1/s(Ts+1) vo(t)=L^-1{Vo(s)}=1-e^(-t/T) (t≧1) このTを時定数と言い、ステップ関数の立上がりの遅れ時間を表します。 (出力の波形の振幅が最終値の1-e^(-1)≒0.63(63%)に達するまでの時間が遅れ時間Tとなります) 二次遅れ要素の場合は、文字通り一次遅れ要素を2つ直列に接続した伝達関数のように、伝達関数の分母がsの2次式になる伝達関数G2(s)で表されます。 G2(s)=1/(Ts+1)^2, 1/(T1s+1)(T2s+1),1/(T^2・s^2+ks+1)など 二次遅れ系でのインディシャル応答の波形の立ち上がりは一次遅れ系でのインディシャル応答の波形の立ち上がりより急峻になって時間遅れを改善することができます(つまり遅れ時間が短くなり応答が速く出来るということです)。 参考URL: 一次遅れ要素の過渡応答 http://ysserve.int-univ.com/Lecture/ControlMecha1/node14.html 二次遅れ要素の過渡応答 http://ameblo.jp/sorairohome/entry-10493702048.html http://ysserve.int-univ.com/Lecture/ControlMecha1/node15.html 次に周波数応答は、制御系の伝達関数G(s)においてs=jωとおいた G(jω)のことで、振幅特性として|G(jω)|,位相特性φ(ω)=∠G(jω)のセット(Bode線図と呼ばれる)として表わされる。ここでω=2πfでωが角周波数、fが周波数であることから G(jω)=|G(jω)|e^(jφ(ω))を周波数応答と言っている。 参考URL http://www.miyazaki-gijutsu.com/series/control322.html http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/8774

関連するQ&A

  • 【制御】周波数応答のオープン特性について

    こんにちは。 周波数応答のオープン特性の位相について教えてください。 ムービングコイル等のアクチュエータは、 入力に対して速度がきまるので、 周波数応答のオープン特性は、 一次遅れの特性になると思います。 (位相はしばらく-90°に張り付く) それに対し、ステッピングモータ等の 入力に対して、位置が決まるアクチュエータでは、 周波数応答のオープン、位相特性はどのようになるのでしょうか? (しばらく0°にはりつく?)

  • 制御について

     制御分野についての質問なのですが、 (1)動特性、静特性をなぜ調べる必要があるのか (2)過渡応答、周波数応答をなぜ調べる必要があるのか がうまく説明できません。(2)はゲインや位相などの関係を調べて、安定な制御系を設計するためなのかなと思うのですが。。。 どなたかご教授お願いします。

  • この制御工学の問題はどうしたら解けますか?

    この制御工学の問題の解き方はどうしたら宜しいのでしょうか? ヒントでも構いませんのでお教え下さい。 (問題) 制御系の特性は、ある信号をシステムに与え(入力)、その応答(出力)を 計測して求める。よく使用されるものは、ステップ応答の過渡応答や周波数 応答である。応答の良さは制御の要求によってそれぞれ異なるが、主に、 「安定性」、「速応性」、「定常特性」の3つの応答から求めたパラメータで評価する。次の各文の特性、一般的にどのように評価すると適切か? 「良い」・・・・・・・・・(1) 「悪い」・・・・・・・・・(2) 「不能」・・・・・・・・・・(3) 1、 ステップ応答のムダ時間が長い時の速応性 2、 ステップ応答の行き過ぎ量が大きい時の速応性 3、 ステップ応答の立ち上がり時間が短い時の速応性 4、 ステップ応答の減衰率が小さい時の安定性 5、 開ループ周波数特性のゲイン余裕の値が小さい時の安定性 6、 開ループ周波数特性のゲイン余裕の値が小さい時の速応性 7、 一次遅れ要素の時定数が小さい時の速応性 8、 二次遅れ要素の減衰係数を固定して、固有振動数の値を小さくした時の速応性 9、 制御装置のゲイン定数の値を大きくした時、閉回路のステップ応答の定常特性 10、 一次遅れとむだ時間要素で近似した制御対象に、P(比例)動作のみ使用した場合の定常特性 11、 一次遅れとむだ時間要素で近似した制御対象に、PI(比例+積分)動作のみ使用した場合と比べて、PID(比例+積分+微分)動作を使用した場合の速応性

  • 【周波数応答】一次遅れから二次遅れに変化する点について

    こんにちは。 周波数応答について、三つ質問があります。 どれでも結構ですので、回答お願いします。 (1)メカの周波数応答を測定しているのですが、 ある周波数を境に一次遅れから二次遅れに変わっています。 これは、どういう現象を意味しているのでしょうか? (2)オープンで測定している時、一次遅れの周波数帯の位相遅れが、-45°とか、+90°とか安定しません。 (本来なら、-90°になるはずですよね) どういう理由が考えられるでしょうか? (3)オープン特性では現れない共振点がクローズで見られます。これはなぜでしょうか? 以上、宜しくお願いいたします。

  • 速度制御

    なぜモーターの速度制御するのに可変周波数発生回路が必要なんでしょうか?速度制御と周波数との関係がよくわかりません教えてください。

  • 制御系としての性能指標とは何なのでしょうか?

    モータ制御系の実験をしていたときに、制御系の性能指標(例えば,開ループ伝達関数の周波数応答や閉ループ伝達関数の周波数応答など)を求め評価しなさいと言われたのですが、普通どうやって求めるのでしょうか? ボード線図をMatlab/simulinkなので計算して解くのでしょうか?それとも実験から求めるのでしょうか? 判る方いらっしゃいましたらお教えください。

  • 一次遅れ系の制御における時定数Tの求め方

    計量士の資格を勉強していると自動制御の問題が出てきました。 単位ステップ応答は1-exp(t/T)である。 一次遅れ系の時定数Tの求め方として2つの方法がある。 一つは、1-exp(-t/T)が63.2%になったとき。 もう一つは、過渡応答曲線の原点での接線が定常値に交わるまでの原点からの時間を求める。 とあります。 ここで質問なのですが、この過渡応答曲線とは、1-exp(-t/T)の曲線のことでしょうか? また単位インパルス応答はexp(-t/T)です。 これが36.8%になったとき時定数Tを求められることは知っているのですが、 同様に、過渡応答曲線の原点での接線が定常値に交わるまでの 原点からの時間を求めると時定数Tを求められるのでしょうか?

  • サーボモーターの速度制御について

    サーボモーターについて教えて下さい。 ステッピングモーターの速度制御はパルスの周波数を変えれば速度も変わると思いますが、サーボモーターのカタログを見ると、速度制御はアナログ速度指令とあります。 トルク制御と同様にアナログ電圧にて制御するものと思いますが、 サーボモーターの速度制御は一般的にアナログ速度指令で行われるのでしょうか? もし、どちらも可能であるならば、その違いについても教えて下さい。

  • インバーター、モータのPID制御について

    インバータ、モータのPID制御につきまして、おしえてください。 初心者のため、的外れや、間違いあるかもしれませんが、その場合はご指摘頂ければ幸いです。 1)ステッピングモータを用いたバルブと流量センサで、流量のPID制御を行いたいと考えて います。流量センサの信号をマイコンにフィードバックさせ、目標値(目標流量)と流量センサ の測定値が同じとなるように、制御する予定です。。。予定というかPID制御したいと思っています。 この場合、ステッピングモータの操作量は何になるのでしょうか?速度でしょうか? PID制御は目標値と測定値から偏差を求めて操作量を変化させ動かすことは知っていますが、 この場合は、偏差が大きいときは、速度を速く、小さいときは速度を遅くして制御するという 認識で宜しいのでしょうか? 2)上記は流量センサをフィードバックしますが、DCモータ等では、ポテンショメータ等で位置 をフィードバックし目標開度とポテンショメータ測定開度が同じとなるように、制御する手法も あると思います。 この場合、PID制御の操作量は何になるのでしょうか。またこの操作量は変化するのでしょうか? 目標開度とポテンショメータ位置が同じになるようにモータを回すだけだと思うので、操作量 の変化というもの自体がないと思うのですが(モータを回すか回さないかのみ??)、、、、 特にステッピングモータでポテンショをフィードバック制御した場合は、指定開度でピッタシ止まる ので、操作量変化はないように思います。PID制御は偏差に応じて操作量が変化するものと思い ますが、上記のような制御は(特にステッピングモータを用いて測定値をフィードバックし制御する 方法)PID制御とは言わないのでしょうか? またインターネットで、位置型PID、速度型PIDがあることを知りましたが、どういったものか教えて 頂けないでしょうか? 3)インバータにもPID制御があると思います。その場合は回転数を制御しているものと思います。 例えばですが、流量センサをフィードバックし、目標流量と同じとなるようにポンプ周波数をPID 制御するとします。 その場合の目標流量=測定流量となるまでの周波数変化はどのようになるのでしょうか? 動き始めは、目標流量>測定流量(フィードバック値)が大きく、(例えば)100Hzとしたら、 目標流量と測定流量が近くなるにつれて、周波数はさがっていくという認識で宜しいでしょうか? (75Hz・・・50Hzといった感じに) そして、同じとなった周波数で回転数変化停止ということで宜しいでしょうか? 今一、ピンときていないのですが、目標流量と測定流量が近くなったとしても、まだ目標流量>測定流量が成り立っている場合に、周波数をさげてしまうと、逆に目標値と測定流量の差は大きく なるものではないかとイメージ的に考えてしまうのですが。。。。動きはじめ100HZで動かしている にも関わらず目標流量に到達していないところを周波数をさげてもよいのでしょうか? 的外れなことが多々あると思いますが、よろしくお願いいたします。

  • 制御工学について教えてください。

    制御工学を最近習い始めたばかりの者です。 とても基本的なことかもしれませんが、教えてください。 システムを同定する方法の一つに、周波数応答法がありますが、これ以外にはどんな方法があるのでしょうか? 申し訳ありませんが、ご存知の方教えてください。よろしくお願いします。