コントローラーの種類

コントローラの定義

制御システムにおいて、コントローラはシステムの実際の値（すなわちプロセス変数）とシステムの望ましい値（すなわちセットポイント）との差を最小限に抑えるための機構です。コントローラは制御工学の基本的な部分であり、すべての複雑な制御システムで使用されています。

さまざまなコントローラを詳しく紹介する前に、制御理論におけるコントローラの用途を知ることが重要です。コントローラの重要な用途には以下のものがあります：

• コントローラは定常状態誤差を減らすことにより、定常状態の精度を向上させます。

• 定常状態の精度が向上すると、安定性も向上します。

• コントローラはシステムによって生じる不要なオフセットを減らすのに役立ちます。

• コントローラはシステムの最大過渡応答を制御することができます。

• コントローラはシステムによって生じるノイズ信号を減らすのに役立ちます。

• コントローラは過ダンピングシステムの遅い応答を加速するのに役立ちます。

コントローラの種類

コントローラには主に連続コントローラと不連続コントローラの2つの種類があります。

不連続コントローラでは、操作変数は離散的な値の間で変化します。操作変数がどの程度の異なる状態を持つことができるかによって、2位置、3位置、および多位置コントローラに分類されます。

連続コントローラと比較して、不連続コントローラは非常に単純な、切り替え最終制御要素を使用して動作します。

連続コントローラの主な特徴は、制御変数（また操作変数とも呼ばれます）がコントローラの出力範囲内で任意の値を持つことができることです。

連続コントローラ理論では、全体の制御動作が行われる3つの基本モードがあります：

• 比例コントローラ。

• 積分コントローラ。

• 微分コントローラ。

これらのモードの組み合わせを使用して、プロセス変数がセットポイントに等しくなるように（または可能な限り近づくように）システムを制御します。これらの3種類のコントローラは新しいコントローラに組み合わせることができます：

• 比例積分コントローラ（PIコントローラ）

• 比例微分コントローラ（PDコントローラ）

• 比例積分微分制御（PIDコントローラ）