初学者の方にも理解できる制御工学・PID制御の基礎とゲインチューニング技術およびそのポイント <オンラインセミナー>
~ システムのモデル化、ラプラス変換、伝達関数、ブロック線図と使い方のポイント、ステップ/周波数応答、PID制御とゲインチューニングのポイント ~
・初学者にとって理解が難しい制御工学を平易な数学を用いて基礎から学び、製品開発へ応用するための講座
・ラプラス変換、ステップ/周波数応答など古典制御におけるポイントを基礎からマスターして、高精度な機械制御に活かそう!
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講師の言葉
制御工学における古典制御理論は、多くの制御における基本的な概念となっている。その利用分野はモータ制御、ロボット工学、プラントなど多岐にわたる、どれほどAIが盛んになろうとも、古典制御に根ざした制御技術そのものは、その重要性を失われるものではない。しかしながら、その内容は、比較的高度な数学の知識を必要とするために、初学者にとって、困難なものになっている。
本セミナーでは、機械制御としてPD制御を通じて、初学者に対し、古典制御理論を解説していく。古典制御理論の最も基礎となるものとして、ラプラス変換、伝達関数、ブロック線図、ステップ応答、周波数応答に焦点を当て、比較的平易な数学を用いて、これらの説明を行う。
また、PD制御を拡張したPID制御に注目し、その概念や特性を解説する。さらに、PID制御において重要となるゲインチューニングの代表的な方法を紹介する。
セミナー詳細
開催日時 |
- 2024年12月16日(月) 10:30 ~ 17:30
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開催場所 |
オンラインセミナー |
カテゴリー |
オンラインセミナー、電気・機械・メカトロ・設備 |
受講対象者 |
・制御工学のなかでも、特に古典制御理論の基礎を学びたい社会人技術者の方
・古典制御理論の基礎を学びたい方
・その他リメディアル教育としての興味のある社会人の方
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予備知識 |
・高校で習う数学と物理の知識。特に数学では三角関数、微分積分、複素数。物理では力学(速度、加速度、力など)。
・可能ならば大学で学習する初等数学(複素平面、オイラーの公式、テイラー展開など)の知識があれば、なお理解しやすい
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修得知識 |
・古典制御理論における基礎知識
・数理モデル化、ラプラス変換の利用の仕方、伝達関数の意味や使い方、ブロック線図、ステップ応答と周波数応答の意味など
・P制御・PD制御・PID制御のイメージ、およびPID制御におけるゲインチューイングの方法など
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プログラム |
1.制御工学の基礎
(1).なぜ制御工学を学ぶ必要があるのか
a.システムとは
b.制御器を設計するとは
(2).力学と時間の微積分の基礎
a.並進運動
b.回転運動
c.並進運動と回転運動の類似性
(3).線形微分方程式
a.線形システム
b.非線形システム
2.制御と運動方程式
(1).P制御とPD制御
a.P制御の概念とその問題点
b.ダンパとは
c.P制御の問題点を克服するPD制御の概念
(2).システムのモデル化
a.P制御の概念とその問題点
b.マス・バネ・ダンパシステムのモデル化(並進システム)
c.マス・バネ・ダンパシステムのモデル化(回転システム)
(3).微分方程式の線形化
a.接線を利用した線形化
b.小さい値を無視して線形化
3.ラプラス変換を用いる微分方程式の解法
(1).微分方程式の解法
a.積分による基本的な微分方程式の解き方
b.単純な積分計算で微分方程式が解けない例
(2).微分方程式の解法のイメージ
a.ラプラス変換のイメージ
b.ラプラス変換による解法(クイックガイド)
(3).ラプラス変換の真相
a.ラプラス変換の詳細なルール
b.微分方程式解法の例題
c.ラプラス変換・逆ラプラス変換の定義式
d.ラプラス変換が使えない例
4.主な機械要素の伝達関数
(1).伝達関数の定義
a.s領域での入出力の関係
b.同じシステムでも入出力が異なる伝達関数の例
(2).基本要素の伝達関数
a.比例要素(バネと電気抵抗)
b.1階の微分要素(ダンパとコイル)
c.2階の微分要素(質量とコイル)
d.積分要素(油圧シリンダとコンデンサ)
(3).基本要素が組み合わさったシステムの伝達関数
a.1次遅れシステム(マス・バネとRC回路)
b.2次遅れシステム(マス・バネ・ダンパとLCR回路)
5.ブロック線図と使い方のポイント
(1).ブロック線図の定義と使い方
a.ブロック線図とは
b.要素、信号、引き出し点、加え合わせ点
(2).ブロック線図の等価変換
a.直列結合
b.並列結合
c.フィードバック結合
(3).等価変換の例
a.PD制御による位置制御
b.直流モータの角速度制御
6.応答の基礎とステップ応答
(1).応答とは
a.応答のイメージ
b.応答の種類(ランプ応答.ステップ応答、インディシャル応答、周波数応答)
(2).ステップ応答
a.PD制御の位置制御におけるステップ応答
b.直流モータの角速度制御におけるステップ応答
(3).過渡応答と定常応答
a.過渡応答と定常応答の違い
b.ステップ応答と単位ステップ応答の関係
(4).1次遅れシステムの単位ステップ応答
a.一般的な単位ステップ応答
b.1次遅れシステムの過渡応答
(5).2次遅れシステムの単位ステップ応答
a.固有角振動数と減衰係数
b.2次遅れシステムの過渡応答
7.周波数応答の基本事項と求め方
(1).周波数応答のイメージ
a.反復横跳びを用いたイメージ
b.周波数応答の思考実験
(2).周波数応答の基本事項
a.位相差と振幅比
b.デシベル値
c.ボード線図(ゲイン曲線と位相曲線)
(3).周波数応答の求め方
a.複素平面による周期運動の表現
b.1次遅れシステムの周波数応答
c.2次遅れシステムの周波数応答
8.PID制御とゲインチューニング方法のポイント
(1).PD制御からPID制御への拡張
a.PD制御の弱点
b.積分項(I項)の意味
c.PID制御によるモータの位置制御
(2).ゲインチューニングの代表的な方法
a.ジークラ・ニコルス法
b.CHR法
c.試行錯誤法
d.AIを使ったチューニング法
9.その他
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キーワード |
制御工学 制御機器 P制御 PD制御 モデル化 並進システム 回転システム 線形化 ラプラス変換 伝達関数 ブロック線図 位置制御 角速度制御 ステップ応答 周波数応答 ゲインチューニング
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タグ |
プラント、モータ、ロボット、機械、工作機、自動車・輸送機、制御 |
受講料 |
一般 (1名):53,900円(税込)
同時複数申込の場合(1名):48,400円(税込)
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会場 |
オンラインセミナー
本セミナーは、Web会議システムを使用したオンラインセミナーとして開催します。
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