PIDによる温度制御

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    資料紹介

    PID制御とはP(Proportional,比例) I(Integral,積分) D(Differential,積分) の頭文字を取ったもので、制御対象の目標値と出力の差を操作量の基本とし、差の積分値と差の微分値を併用する事によって制御誤差の補正と応答速度を向上させようとするものである。

    ・ 微分器
    PI制御で実際の目標値に近づける制御は完璧に出来る。しかしもう一つ改善の余地がある。それは、制御応答の速さである。PI制御では確かに目標値に制御できるが、一定の時間(時定数)が必要である。この時定数が大きいと、外乱があった時の応答性能が悪くなる。つまり、外乱に対しすばやく反応できず、すぐには元の目標値には戻せないということになる。そこで、必要になるのが微分動作である。これは、急激に起きる外乱に対し、偏差を見て、前回偏差との差が大きい時には、思い切って操作量を多くし機敏に反応する様にする。この前回との偏差の変化差をみることが「微分」に相当する。この微分動作を加えたPID制御の場合の制御特性は図8の様になる。これで分かるように最初はかなりオーバードライブ気味に制御し、早く目標値になるように積極的に制御して行く。

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    目的
    水槽の温度制御をPID制御法で行い、最適な応答が得られるように臨界感度法により比例帯、積分時間、微分時間の値を決定する。
    理論
    PID制御とはP(Proportional,比例) I(Integral,積分) D(Differential,積分) の頭文字を取ったもので、制御対象の目標値と出力の差を操作量の基本とし、差の積分値と差の微分値を併用する事によって制御誤差の補正と応答速度を向上させようとするものである。
      制御対象の特性に応じてP動作、I動作、D動作の大きさの組み合わせから制御を行うもので、その動作は制御偏差に対して次式のような出力が得られる。
      ここでPB:比例帯(%)
         Ti:積分時間(s)
         Td:微分時間(s)
         m(t):制御出力
         e(t):制御偏差
    使用器具
    自動温度調節実習装置TFC-20 島津理化器械株式会社
    使用法は装置に備え付け調節部パネルの説明書等を参照のこと
    実験方法
    水槽に水(約3L)を入れ、フロートスイッチのフロート上部に水位がくるようにする。
    調節器のTEMP CONT.-EXT I/OスイッチをTEM..

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