第1章 プロローグ
〜自動制御への誘い
1.1 自動制御/フィードバック制御とは
(1) 自動制御とは
(2) フィードバック制御を
利用するところ
(3) 多くなってきたディジタル制御
1.2 実験で理解を深め、
理論により応用能力を高める
(1) 実用性を重視してわかりやすく
(2) パソコンを利用して
制御実験を行う
(3) 実験のやり方
〜パソコン+ハードウェアの
シミュレータ
(4) 制御理論の理解
第2章 フィードバック制御の基礎技術
2.1 フィードバック制御とその表現法
(1) 温度制御の例
(2) 制御のブロック図と
フィードバック制御の流れ
(3) フィードバック制御系の構成
(4) フィードバック制御系の
信号の流れ
2.2 二つの制御方式
〜定値制御と追値制御
2.3 フィードバック制御の制御演算式
(1) ON/OFF制御
(2) PID制御
2.4 操作部とスイッチング制御方式
(1) プロセス制御と調節弁
(2) 電気制御と連続制御
(3) パワーエレクトロニクス
(4) 操作部の影響
2.5 アナログ制御とディジタル制御
(1) アナログ制御が普及した理由
(2) ディジタル制御のメリット
(3) センサと操作部のディジタル化
2.6 ディジタルPID制御系の構成
(1) PIDの制御式(アナログ)
(2) A-D変換/D-A変換が必要
(3) サンプリングになる
(4) 変数の表示のしかた
(5) 量子化について
(6) ディジタル演算はCPUで行う
(7) 出力にはホールドが必要
(8) PID演算式のディジタル化
第3章 アナログPID制御
3.1 PID制御の実験
(1) P(比例)動作の実験
(2) PI動作の実験
(3) PD動作の実験
(4) PID動作では
3.2 制御系の表現
(1) 良い制御を行うには
(2) アナログとディジタル
(3) 制御対象の特性
(4) 遅れの原因
(5) 演算子法とラプラス変換
3.3 伝達関数と周波数応答
(1) 伝達関数とは
(2) 関数の表現
(3) ブロック図
(4) 各要素の伝達関数
3.4 周波数応答
(1) ステップ応答の限界
(2) 周波数応答の原理
(3) 周波数応答の特徴
第4章 ディジタルPID制御の実際
4.1 ディジタル制御のメリット
(1) PID制御
(2) ディジタル制御の特徴
(3) アドバンスト制御
(4) ディジタルPID制御
(5) ディジタル化のメリット
4.2 ディジタル制御の条件
(1) ディジタル化とサンプリング
(2) サンプリング定理
(3) 実際のディジタル制御における条件
(4) 理論的な取り扱い
4.3 ポジション・フォームと
ベロシティ・フォーム
(1) ポジション・フォーム
(2) ベロシティ・フォーム
(3) ホールドと積分
(4) ベロシティ・フォームの実験
(5) ベロシティ・フォームの特徴
(その1 故障時の安全)
(6) ベロシティ・フォームの特徴
(その2 自動/手動の切り替え)
(7) ベロシティ・フォームの評価
第5章 制御成績の評価と
周波数応答特性
5.1 最適な応答とは
(1) 評価基準は制御対象に依存する
(2) 制御成績の汎用的な評価基準
(3) 制御系の最適な応答
5.2 周波数応答による評価
(1) 一巡伝達関数による方法
(2) 振動の条件
(3) 一巡伝達関数の周波数応答実験
(4) 一巡伝達関数を利用する効果
(5) 安定性と安定限界
(6) 最適応答
5.3 伝達関数からの
周波数応答の計算
(1) フーリエ変換を利用する
(2) ラプラス変換とは
(3) 伝達関数からの計算
(4) ボード線図上の計算
5.4 他の応答からの周波数応答計算
(1) 容易な測定方式との組み合わせ
(2) パルス応答とは
(3) 周波数応答を求める計算式
(4) 実測例による評価
第6章 PID制御の評価
6.1 アナログPID制御
(1) PI動作の効能
(2) PI動作の副作用
(3) PD動作の効能
(4) PD動作の副作用
6.2 ディジタル制御とパルス伝達関数
(1) サンプリング制御について
(2) z変換について
(3) パルス伝達関数について
(4) PID制御のパルス伝達関数
6.3 ディジタル系の周波数応答
(1) 周波数応答の定義
(2) ディジタル系の周波数応答の性質
(3) 周波数応答の計算
6.4 ディジタルPI制御の評価
(1) ディジタルPI制御の周波数応答
(2) ディジタルPI制御の制御特性の評価
(3) ディジタルPI制御の問題点
(4) エリアス周波数への対策
(5) ディジタルPI動作の制御式と特性
6.5 ディジタルPD動作の評価
(1) フィルタのない式
(2) ディジタルPD動作における
サンプリングの効用
(3) PD動作におけるホールドの影響
(4) ディジタルPD動作の評価
(5) ディジタルPD動作の実験
第7章 アナログPID制御の最適調整
7.1 最適調整の考え方
(1) 最適調整とは
(2) 最適解の感度
(3) 最適調整の方法
7.2 限界感度法による最適調整法
(1) 最適調整方式の選定基準
(2) 限界感度法の手順
(3) 制御対象の線形性について
(4) 限界感度法による実験上の注意
(5) パソコンによる限界感度法の実験
7.3 制御対象の特性
(1) 制御対象の特性表現について
(2) むだ時間があるときの
制御の難しさ
(3) 制御対象に対する
PID各動作の適用
(4) リアクションカーブ法
第8章 ディジタルPID制御の最適調整
8.1 サンプリング周期と制御成績
(1) ディジタル制御とサンプリング周期
(2) サンプリング周期と制御成績の関係
(3) サンプリング周期の最適値
8.2 アナログ制御時の最適調整の利用
(1) アナログ手法を利用する可能性
(2) 最適から外れたときの問題点
8.3 拡張限界感度法
(1) 拡張限界感度法の実験方法
(2) 制御グレードの導入
(3) 限界感度法の実験条件
(4) パソコンによる限界感度法の実験
(5) 拡張リアクションカーブ法
(6) 拡張限界感度法による
最適調整法の評価
8.4 ディジタルPID制御実用上の問題
(1) アナログ制御との比較
(2) サンプリング周期の選定
(3) D動作とサンプリング周期
(4) 非定常時のディジタルPID制御
(5) リセットワインドアップを
防止するには
(6) ベロシティ・フォームの
出力ずれ(その1)
(7) ベロシティ・フォームの
出力ずれ(その2)
(8) ノイズとフィルタ
[付録] 制御実験に使用するハードウェアとソフトウェア
