Control-systems-introduction
制御システム-はじめに
制御システムとは、出力を制御することで望ましい応答を提供するシステムです。 次の図は、制御システムの簡単なブロック図を示しています。
ここでは、制御システムは単一のブロックで表されます。 出力はさまざまな入力によって制御されるため、制御システムはこの名前を取得しました。 この入力を何らかのメカニズムで変更します。 開ループおよび閉ループ制御システムに関する次のセクションでは、制御システム内のブロックと、希望する応答を得るためにこの入力を変更する方法について詳細に研究します。
例-信号制御システム、洗濯機
- 交通信号制御システム*は、制御システムの例です。 ここでは、一連の入力信号がこの制御システムに適用され、出力は、一定期間点灯する3つのライトの1つです。 この間、他の2つのライトは消灯します。 特定のジャンクションでの交通量の調査に基づいて、ライトのオン時間とオフ時間を決定できます。 したがって、入力信号は出力を制御します。 そのため、信号制御システムは時間ベースで動作します。
制御システムの分類
いくつかのパラメーターに基づいて、制御システムを次の方法に分類できます。
連続時間および離散時間制御システム
- 制御システムは、使用される*信号のタイプ*に基づいて、連続時間制御システムと離散時間制御システムに分類できます。
- *連続時間*制御システムでは、すべての信号が時間的に連続しています。 しかし、*離散時間*制御システムでは、1つ以上の離散時間信号が存在します。
SISOおよびMIMO制御システム
- 制御システムは、*入力と出力*の数に基づいて、SISO制御システムとMIMO制御システムに分類できます。
- SISO （単一入力および単一出力）制御システムには、1つの入力と1つの出力があります。 一方、 MIMO （複数入力および複数出力）制御システムには、複数の入力と複数の出力があります。
開ループおよび閉ループ制御システム
制御システムは、*フィードバックパス*に基づいて、開ループ制御システムと閉ループ制御システムに分類できます。
- 開ループ制御システム*では、出力は入力にフィードバックされません。 したがって、制御アクションは目的の出力とは無関係です。
次の図は、開ループ制御システムのブロック図を示しています。
ここでは、入力がコントローラに適用され、作動信号または制御信号を生成します。 この信号は、制御されるプラントまたはプロセスへの入力として与えられます。 したがって、プラントは制御された出力を生成します。 前述の交通信号制御システムは、開ループ制御システムの例です。
- 閉ループ制御システム*では、出力は入力にフィードバックされます。 そのため、制御アクションは目的の出力に依存します。
次の図は、負帰還閉ループ制御システムのブロック図を示しています。
エラー検出器は、入力信号とフィードバック信号の差であるエラー信号を生成します。 このフィードバック信号は、システム全体の出力をこのブロックへの入力と見なすことにより、ブロック（フィードバック要素）から取得されます。 直接入力の代わりに、エラー信号がコントローラーへの入力として適用されます。
そのため、コントローラはプラントを制御する作動信号を生成します。 この組み合わせでは、希望する応答が得られるまで、制御システムの出力が自動的に調整されます。 したがって、閉ループ制御システムは自動制御システムとも呼ばれます。 入力にセンサーを備えた交通信号制御システムは、閉ループ制御システムの例です。
開ループ制御システムと閉ループ制御システムの違いを次の表に示します。
| Open Loop Control Systems | Closed Loop Control Systems |
|---|---|
| Control action is independent of the desired output. | Control action is dependent of the desired output. |
| Feedback path is not present. | Feedback path is present. |
| These are also called as non-feedback control systems. | These are also called as feedback control systems. |
| Easy to design. | Difficult to design. |
| These are economical. | These are costlier. |
| Inaccurate. | Accurate. |
