PID制御の操作量は u(t) = Kp·e(t) + Ki∫e(t)dt + Kd·de(t)/dt で表される。
令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問13
次の文章は、プロセス制御に関する記述である。
プロセス制御にはPID制御が非常によく用いられている。その中で積分動作は主として(ア)特性の改善に、微分動作は(イ)特性の改善に有効であり、また、(ウ)動作は両方の特性を、ともにある程度改善することができる。これらの動作をディジタル処理を介して行う方法が最近よく用いられている。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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積分動作は偏差が残っている限り操作量を積み増し続けるため、定常偏差(オフセット)を解消でき、定常特性の改善に有効である。微分動作は偏差の変化率に応じて操作量を出すため、変化を先取りして応答の振動を抑え、過渡特性(整定・安定性)の改善に有効である。比例動作は偏差に比例した操作量を出し、定常偏差を小さくする(ただし完全には除去できない)とともに応答を速めるので、定常・過渡の両特性をある程度改善できる。よって(ア)定常、(イ)過渡、(ウ)比例となり、正答は(2)。
各選択肢の解説
- (1)
(ア)定常 (イ)過渡 (ウ)加算
(ア)定常、(イ)過渡は正しいが、(ウ)が「加算」である点が誤り。PID制御を構成する基本動作はP(比例)・I(積分)・D(微分)であり、「加算動作」という制御動作はない。
- (2)
(ア)定常 (イ)過渡 (ウ)比例
(ア)積分動作は偏差を積み上げて定常偏差を除去するので定常特性、(イ)微分動作は偏差の変化率で応答を抑制・先取りするので過渡特性、(ウ)比例動作は両特性をある程度改善する。すべて正しい。
- (3)
(ア)過渡 (イ)定常 (ウ)比例
(ア)と(イ)が逆である。積分動作が改善するのは過渡特性ではなく定常特性で、微分動作が改善するのは定常特性ではなく過渡特性である。(ウ)の比例は正しいが、全体としては誤り。
- (4)
(ア)過渡 (イ)定常 (ウ)加算
(ア)過渡、(イ)定常が逆であり、(ウ)の「加算」もPID制御の動作として存在しないため、二重に誤り。
- (5)
(ア)定常 (イ)過渡 (ウ)減算
(ア)定常、(イ)過渡は正しいが、(ウ)の「減算」という制御動作はPID制御に存在しない。P・I・Dのうち両特性をある程度改善するのは比例動作である。
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