制御工学のない世界

制御システムとは?

2021年07月02日配信

 

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この 『制御工学のない社会』 では、制御に関するトピックが実社会でどのように適用されるかを知ることができるように構成しております。

これらの一見、無味乾燥で役に立たないように見える制御トピックが 誰かの制御工学に関する関心を持つべきキッカケ⭐になることを願っています。

 

一般的に制御システムの分野では、ほとんどすべてのものが制御によって動かされていることが動機となっています。

車、電話、炉、コンピュータから、電力や水道などの主要な公共施設に至るまで、制御システムがなければ、現代の世界は粉々?!になってしまいます。

これらのシステムがどのように機能し、どのように設計されているかという基本的なことを知ることで、現代世界のレバーを押したり引いたりするシステムの

裏側を垣間見ることができます。 また、エンジニア職の面接でも大いに役立つかと思います。

 

まずは 『制御工学のない世界』 車の運転編です。

 

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あらら、、大変なことになっております・・・・。 これでは首をやられてしますね💦

 

レーダー誘導式クルーズコントロールやレーンキープなどの最新の運転支援システムと言われてピンとこない人も、

運転免許を持っている人の多くは従来のクルーズコントロールを使ったことがあるのはないでしょうか?

 

例えば、でこぼこの道を車で走っているとします。

あなたが運転している間、自動車のサスペンションシステムは、車体の動きに与えるデコボコの影響を軽減しようとします。

サスペンションは、各ホイールのスプリングとダンパーを組み合わせて、段差の影響を軽減します。スプリングは、車両が段差を乗り越えるときに圧縮され、

加速している車輪のエネルギーを吸収します。ダンパーは、スプリングが圧縮されたり伸びたりするときに、上下に跳ねすぎないようにします。

 

クルーズコントロールのアルゴリズムは、制御システムの典型的な例です。

まず、システムは車両の現在の速度を感知し、車両が本来進むべき速度と比較します。そして、その誤差をもとに、その誤差の大きさに応じてエンジンへの

スロットル入力を変化させ、希望の速度に近づけようとします。単純なクルーズコントロールシステムでは、なぜ車の速度が変わったのかを知ることは

できませんが、同じような状況で人がどのように反応するかを合理的に近似することができます。

また、システムの反応には、スロットルレスポンスの滑らかさや反応の速さなど、測定や変更が可能な特性があります。

これらの特徴は、ほとんどの制御システムに共通しており、制御システムがどのように機能しているかを知ることができます。何かを測定し、その測定値に

基づいて適切な対応を考え、その考えに基づいて動的なプラントに何かを行うシステムがあれば、それは制御の一種である可能性が高い。

 

コントローラーを作る動機は、あるプロセスやシステム、モノに一定のパフォーマンスをさせたいという願望からきています。

この点では、制御されるものがなければコントローラは存在しません。制御対象となるプロセスを一般的にプラントと呼びますが、それが数学的に

どのように機能するかを理解することは、コントローラの設計に不可欠です。

モデリングと制御設計(コントロールデザイン)のプロセスについてはまた別の機会にお話しさせて頂きます。

 

 

スプリングの定数、剛性、ダンパーのパラメータを調整し、路面の変化に対する車両の反応を最適に制御した状態で運転できることに感謝ですね。

やはり、制御工学のない世界は考えられませんね😆

 

 

 

 

言葉の説明:

■クローズコントロール■

クルーズコントロール(Cruise Control)とは、アクセル操作なしでも車が自動でスピードを一定に保ってくれる機能。

■ 誤差 ■

制御システムのエラー(誤差)は、通常、望ましいシステムの状態と現在のシステムの状態の差。

■ プラント ■

プラントは、コントローラを使って制御されるシステム。コマンドはプラントに送られ、フィードバックはプラントからコントローラに返されるのが一般的。
■ モデリング ■

制御システムにおけるモデリングとは、システムの動的な挙動を表す数式または一連の式を作成することです。

■ 剛性 ■

物体の、(体積の変化を伴わない)形の変化に対する弾性。弾性体が、曲げ・ねじりなどの力に対して歪(ゆが)まない性質。

 

 

※この内容はQuanser社の無料アプリ『 Experience Control 』を日本語訳した内容を引用しております。

 ご不明点、ご興味ある方は是非、Quanser社の無料アプリ『 Experience Control 』ダウンロードお願いします。

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★お詫び★                         

Quanser社の取り扱い代理店になり、大人になってから制御工学の存在を知った者がこのブログを書いてます。

学びながらの個人ブログとなっておりますのでご理解の程お願いいたします。

ご指摘ございましたら、是非ご教授くださいませ~! いつでもお声がけください♪

子供たちに制御工学の存在を知ってもらい、楽しんでもらう事を第一に考えております。