フィードバック制御

フィードバック制御は、制御対象の出力をセンサーで測定して目標値と比較し、その偏差に応じて操作量を修正することで、出力を目標へ近づける閉ループ制御です。

■ 試験で押さえるポイント

• 目標値rから測定出力yを引いた偏差$e=r-y$を制御器へ入力し、制御器、アクチュエータ、制御対象、センサーを閉じたループとして構成します。

• 負帰還では出力のずれを打ち消す方向へ操作し、外乱、負荷変動、モデル誤差があっても定常偏差を小さくできます。

• 開ループより精度と外乱抑制に優れますが、センサー誤差、通信遅延、過大な制御ゲインによって振動・発散するため安定性設計が必要です。

• 前向き経路の伝達関数G、帰還Hの負帰還系では、閉ループ伝達関数は$G/(1+GH)$となり、分母$1+GH$が安定性と応答を左右します。

■ 選択肢での判断ポイント

出力を測定し、目標との差を操作へ戻す点が決め手です。外乱を測って出力結果の前に補正するのはフィードフォワード制御です。

例: 室温目標25℃に対して測定値23℃なら偏差は$25-23=2\,{}^\circ\mathrm{C}$です。制御器が暖房を強め、25℃へ近づくと操作を弱めます。