《機械》〈制御〉[H28:問13]フィードバック制御の制御動作に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆(易しい)

次の文章は,フィードバック制御における三つの基本的な制御動作に関する記述である。

目標値と制御量の差である偏差に\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)して操作量を変化させる制御動作を\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)動作という。この動作の場合,制御動作が働いて目標値と制御量の偏差が小さくなると操作量も小さくなるため,制御量を目標値に完全に一致させることができず,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)が生じる欠点がある。
一方,偏差の\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)値に応じて操作量を変化させる制御動作を\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)動作という。この動作は偏差の起こり始めに大きな操作量を与える動作をするので,偏差を早く減衰させる効果があるが,制御のタイミング(位相)によっては偏差を増幅し不安定になることがある。
また,偏差の\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)値に応じて操作量を変化させる制御動作を\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)動作という。この動作は偏差が零になるまで制御動作が行われるので,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)を無くすことができる。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)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。
\[
\begin{array}{ccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) \\
\hline
(1) & 積 分 & 目標偏差 & 微 分 & 比 例 \\
\hline
(2) & 比 例 & 定常偏差 & 微 分 & 積 分 \\
\hline
(3) & 微 分 & 目標偏差 & 積 分 & 比 例 \\
\hline
(4) & 比 例 & 定常偏差 & 積 分 & 微 分 \\
\hline
(5) & 微 分 & 定常偏差 & 比 例 & 積 分 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

自動制御は工場等のプラントで使用されることが多く,圧力や温度,流量等を自動でコントロールする機能を有します。それぞれの特徴は以下の通りです。

1.比例動作(\( \ \mathrm {P} \ \)動作)
目標値との偏差の大きさに比例して動作します。そのため,偏差が小さいと相差量も小さくなり,定常偏差(オフセット}が生じます。

2.積分動作(\( \ \mathrm {I} \ \)動作)
偏差の時間積分に比例して動作します。従って,オフセットが残ったとしても,時間が経つごとに偏差の時間積分が増大するため,偏差が小さくなっていきます。しかし,大きな変動に対して制御遅れが生じる欠点があります。

3.微分動作(\( \ \mathrm {D} \ \)動作)
偏差の時間変化に比例して動作します。プラントの事故等で急変した場合等に速やかに安定させる即応性の高い制御ですが,タイミングによっては,制御が不安定になる場合があります。

【解答】

解答:(2)
すべてワンポイント解説の通りです。