自動制御系CAIシステム Ver.4.0

今回の制御系ＣＡＩには補償器は多重パイプライン方式制御器を採用しました。また
「グラフ」機能を追加しました。ステップ応答波形などをグラフに表示させることができ
ます。

ＰＩＤ補償器の場合、「補償器」アイコンと「パラメータ設定」アイコンをクリックし、ジー
グラ.ニコルスの限界感度法にてパラメータを設定します。

ＰＩＤ補償器をＰ動作とし（Ｔｉ=∞，Ｔｄ=0），持続振動が始まるまでＫｐを

（本制御系ＣＡＩシステムの場合は「１刻み」）で増加させ、持続振動の時（安定限
界）のゲイン（Ｋｃ）と周期（Ｐｃ）の値より各パラメータを求めます。

まず、負荷を最大の「１」に設定します（つまり「無駄時間＋１次遅れ要素」に近似しま
す）。次に「補償器」パッドを開き「Ti」および「Td」にゼロを入力します。

ＣＡＩパッド下部に貼り付けてある「パラメータ設定」パッドアイコンをクリックして開きま
す。

「Kc」の値を「１刻み」で増加させてゆき、そのつど「開始／停止」ボタンをクリックして
パラメータ設定のための応答を調べます。

持続振動の状態になったとき「Kc」の値を「０．１刻み」にして再度安定限界を求めま
す。ＰＩＤ動作のパラメータは「Kp」「Ti」「Td」の各値、ＰＩ動作は「Kp」「Ti」の各値および
Ｐ動作は「Kp」の値が各動作におけるパラメータになります。

このように本制御系ＣＡＩシステムでは、パラメータ設定パッドにて自動的に決定されま
す。決定された、PID、 PI、P動作の各パラメータを、各動作に対応した補償器パッド
のパラメータ入力スロット（KP,Ti,Td）に設定します。

◎本制御系ＣＡＩでは初期値として適当なパラメータを設定してありますのでＣＡＩ
システムの「開始／停止」ボタンをクリックしますとシミュレーションを即座に実行
できます。

◎オーバーシュートをできるだけ少なくしたい場合は、Ｋｐを小さめにしてみて下
さい。その反面、応答が遅くなります。

（１）「サーボ系シミュレーション」パッド上の「角度」ボタン（アイコン）をダブルクリックし
ますと「角度制御系」パッドが開きます。

（２）コントロールパネル上の設定ボタン「左」「右」ボタンをクリックして目標値を設定し
ます。目標値は１５刻みで設定します。

（３）「停止／開始」ボタンをクリックしますとボタンが青色から黄色に切り換わり角度
制御を開始します。制御量を目標値に追従するように制御します。

「制御対象」パネル上の偏差パッドの値が０になった時が目標値と制御量が完全に
一致したときです。

制御系ＣＡＩシステム下部の「プロセス系シミュレーション」の「液面」制御パッドアイコン
または「温度」制御パッドアイコンをダブルクリックすると、液面制御や温度制御のシミ
ュレーションを行うことができます。この場合、目標値は「0」から「1」の範囲で設定して
ください。

再度「開始／停止」ボタンをクリックするとシミュレーションは停止します。「リミッタ」ボ
タンをクリックし「黄色」の状態にしますと、マイナス(-)の操作量が出力されないので、
より実際に近い状態でシュミレーションを行うことができます。

制御系ＣＡＩシステム右下の「各部信号値表示」アイコンをクリックしますと、各要素の
信号を横スライダーで確かめることができます。目標値を変える場合は、数値パッド
に直接、値を入力するか、スライダーの適当な位置をクリックします。

「制御対象」パッドでは、無駄時間、感度を自由に可変できますので、適当に変えてシ
ミュレーションを行うことができます。その場合「パラメータ」設定パッドにて再度、最適
なパラメータを決定しなければなりません。また、プログラムを変えることにより、高次
遅れ要素など様々な要素のシミュレーションも可能です。

補償器は、ＰＩＤ補償器に限らず、プログラムを変更しますと、他の補償器としてのシミ
ュレーションを行うことができます。

本システムでは「目標値*１００」が制御量となるようにしてあります。負荷に設け
てあるスライダーの値を変化させますと、制御対象の伝達関数が変わり応答も
変化します。再度「開始／停止」ボタンをクリックしますとサンプリング周期が
「0」になり温度制御系のフィードバック自動制御のシミュレーションは停止しま
す。

目標値を「0」から「1」の範囲で設定し、本制御系ＣＡＩシステム右上の「自動/手動切
換」パッドアイコンをダブルクリックしますと「自動/手動」パッドが開きます。

スイッチパッドをクリックし自動（黄色）から手動（赤色）に切り換えます。次に「開始／
停止」ボタンをクリックしますと手動制御を行うことができます。

操作量は、手動操作量の横スライダをクリックするか、数値パッドに直接値を設定し
ます。「目標値＝制御量」になれば完璧です。「外乱」あるいは「負荷」を適当に変化さ
せながら手動制御のシミュレーションを行ってください。

「角度制御系」パッドのコントロールパネル上の「自動／手動切換」のボタン型アイコ
ンをダブルクリックしますと、「自動／手動切換」パッドが開きます。

手動操作量の値を自動操作量と同じ値にします。このときERRORの値が0(ゼロ)にな
ります。その状態で、切換パッドの黄色のボタンをクリックしますと、黄色（自動）から
赤色（手動）に切り換わり手動制御モードになります。手動操作量のスライダーを適当
に可変させますと、ギアの角度が変化します。

「自動／手動切換」パッドにおいて、自動操作量の値を手動操作量と同じ値になるよ
うに、コントロールパネル上の「設定」パッドの「右」または「左」ボタンをクリックしま
す。ERRORが0になったら、切換パッドの赤色のボタンをクリックします。赤色（手動）
から黄色（自動）に切り換わり自動制御モードになります。

ＣＡＩシステム右下のテーブル／グラフパッド上の緑色アイコンをクリックします。テー
ブルパッドが開きます。クリアボタンをクリックした後、記録ボタンをクリックします。こ
のとき赤色に切り替わります。

開始／停止ボタンをクリックしますと、各部の信号がテーブルパッドに記録されます。
ＣＡＩシステム左上のステップボタンのクリックなどにより目標値を変化させますとそれ
に対応した応答が記録されます。

グラフボタンをクリックしますとテーブルパッドのデータがグラフに表示されます。リア
ルタイムで表示させることができますが、多少時間がかかります。再度記録する場合
は、すべてのデータをクリアパッドでクリア（操作量および制御量もクリア）した後、シミ
ュレーションを行って下さい。

グラフ機能は、プロセス系パッド、サーボ系パッドにも設けております。グラフを印刷
する場合は、グラフパッドを「ＳＨＩＦＴ」＋クリックで選択してから印刷を実行して下さ
い。

なお、グラフを作成しない場合は、記録ボタンは「青」の状態でシミュレーションを行っ
て下さい。

３．サーボ系の制御対象を航空機の姿勢制御からサーボモータの角度制御に変更し
ました。

本ＣＡＩは富士通版インテリジェントパッドIntelligentPad Ver.2.0L10以上をご利用下さ
い。また、アスキー出版書籍「IntelligentPad」付属のＣＤＲＯＭで正常に動作します。
本システムもアスキー出版「IntelligentPad」付属体験版ＣＤＲＯＭで作成しました。

2．使用フォントはＭＳ明朝の他に標準明朝およびTimes New Romanをインストールし
てください。