機械自動制御・情報処理フィードバック制御の基礎★★☆☆☆
フィードバック制御系の定常特性と過渡特性
概要
フィードバック制御系の性能を「定常特性」と「過渡特性」の2つの観点から評価する方法を扱う。定常特性は定常偏差で評価し，過渡特性はステップ応答の遅れ時間・立上り時間・行過ぎ量・整定時間で評価する。サーボ制御系の問題で頻出の評価指標を体系的に理解することが重要。
📖用語
フィードバック制御：制御対象の出力を測定して目標値と比較し，偏差を入力側に戻して補正する制御方式。
定常偏差（steady-state error）：過渡現象が収まった後に残留する，目標値と実際の出力の差。比例（P）制御のみでは残る。
ステップ応答：目標値が瞬時に一定値へ変化する「ステップ入力」を加えたときの出力の時間変化。過渡特性評価の標準的な方法。
行過ぎ量（オーバーシュート）：ステップ応答で出力が最終値を超えた最大超過分。最終値に対する割合で表す。
フィードバック制御系とは
制御対象の出力を測定し，目標値との差（偏差）を入力側に戻すことで出力を目標値に
近づける制御方式。偏差を常に監視して補正するため，外乱があっても安定した制御ができる。
定常特性
定常状態（過渡現象が収まった後）での制御性能。
主な指標：定常偏差（steady-state error）
•ステップ入力を加えた後に残留する目標値との誤差。
•比例（P）制御では定常偏差が残る。積分（I）を加えると定常偏差ゼロにできる。
過渡特性
目標値が変化したときの応答の速さ・振動特性。
サーボ制御系での過渡特性評価には「ステップ応答」が用いられる。
ステップ応答の評価指標：
| 指標 | 英語名 | 定義 |
|---|---|---|
| 遅れ時間 | delay time | 出力が最終値の 50 ％に達するまでの時間 |
| 立上り時間 | rise time | 出力が最終値の 10 ％ → 90 ％に達するまでの時間 |
| 行過ぎ量 | overshoot | 応答が最終値を超える最大超過分（最終値に対する割合 [%]） |
| 整定時間 | settling time | 応答が最終値の ±5 ％（または ±2 ％）以内に収まるまでの時間 |
関連問題数:1問
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