制御システムとは何か

制御システムとは何か

制御システムの定義

制御システムは、他の装置やシステムの動作を管理、指示、制御し、所望の結果を得るために設計された装置のシステムです。制御システムは、プロセス変数を所望の設定値に保つように設計された制御ループを通じてこれを達成します。

制御システムの構成要素

• コントローラ

• 制御対象

• 実行機構

• 送信器

制御システムの特徴

明示的な数学的関係

制御システムの要件

• 精度

• 感度

• 低ノイズ

• 大帯域幅

• 高速応答

• 低振動

制御システムの種類

オープンループ制御システム： 制御動作が完全にシステム出力から独立している制御システム

オープンループ制御システムの利点

• 構造と設計が単純。

• 経済的。

• メンテナンスが容易。

• 一般的に安定。

• 出力を測定するのが難しい場合でも使用が便利。

オープンループ制御システムの欠点

• 精度が低い。

• 信頼性が低い。

• 出力の変化は自動的に修正されない。

オープンループ制御システムの実用例

• 電気ハンドドライヤー

• 全自動洗濯機

• トースター

• 照明スイッチ

クローズドループ制御システム： 制御システムにおいて、出力が入力に影響を与えて、入力が生成された出力に応じて調整される

クローズドループ制御システムの利点

• 非線形性が存在しても、クローズドループ制御システムはより正確。

• フィードバック信号の存在により、生じた誤差が修正されるため、非常に正確。

• 帯域幅範囲が広い。

• 自動化を容易にする。

• システムの感度を小さくすることで、システムをより安定させることができる。

• このシステムはノイズの影響を受けにくい。

クローズドループ制御システムの欠点

• コストが高い。

• 設計が複雑。

• メンテナンスが必要。

• フィードバックにより振動反応が発生する。

• フィードバックの存在により全体のゲインが低下する。

• 安定性が大きな問題であり、安定したクローズドループシステムを設計するにはより多くの注意が必要。

クローズドループ制御システムの実用例

• 自動アイロン

• サーボ電圧安定器

• 水位制御装置

• 車の冷却システム