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最適制御による状態フィードバック制御: 最適レギュレータ
この記事では、状態方程式表現された線形システムの最適レギュレータに基づく制御器設計ついて説明します。最適レギュレータは最適制御の一種であり、LQ制御・LQR（LQレギュレータ）とも呼ばれます。なお、状態フィードバック制御の状態方程式表現などのモデルも含めた全体像は次の記事でまとめています。状態フィードバック制御・状態方程式に基づく制御のまとめ最適レギュレータの状態フィードバック制御構造最適レギュレー...
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PID制御の基本理論と設計法：幅広く使われるPID制御
本記事ではPID制御についてまとめます。PID制御は、自動制御でもっとも利用されている制御手法の一つです。ここでは、ブロック線図の構造や、PID制御器の中身（連続・離散）、設計法、数値シミュレーションについて触れたいと思います。最後にPID制御の関連動画や関連解説記事へのリンクを置いています。PID制御とは制御目的PID制御器の内部構造比例動作微分動作積分動作離散時間系のPID制御基本的なPID制御...
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フィルタによる信号処理【ローパス・ハイパス】電気回路論
この記事では信号処理に用いるフィルタについてまとめます。電気回路や信号処理におけるノイズ除去など様々な分野でフィルタが利用されます。フィルタに関する説明動画は最下部に置いています。一般的なフィルタについてフィルタ特性の周波数プロットローパスフィルタハイパスフィルタバンドパスフィルタ帯域阻止フィルタフィルタの設計手法フィルタの利用例フィルタに関する関連動画自己紹介...
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状態フィードバック制御による極配置問題：制御系設計論
この記事では状態方程式表現されたシステムの状態フィードバック制御についてまとめます。特に、極配置法によるゲイン設計と、極配置と性能との関係について触れています。最後に、制御シミュレーションや本記事の関連動画を置いておりますので併せてご覧ください。なお、状態フィードバック制御の全体像は次の記事でまとめています。状態フィードバック制御・状態方程式に基づく制御のまとめ状態方程式とフィードバック制御制御対象...
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図表のLaTeXにおける記述
この記事では図表のLaTeXにおける記述についてまとめます。TeXによる論文執筆全体のまとめ記事はこちらをご覧ください。>>LaTeX論文執筆ガイド（TeX論文執筆のまとめ記事）図の書き方図の参照図の作成表の書き方表のコード作成表の参照関連記事図の書き方まず，パッケージとしてgraphicxを設定します。図の貼り付けを行う場合、以下のように記述します。図の記載...
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ラプラス変換入門
制御系設計において、伝達関数をベースとした理論展開が多くされています。伝達関数は周波数領域で対象の入出力特性を表現したものであり、表記としては、対象をとすると添え字を用いてのような形で表現します。このとき、は、分子分母がそれぞれの多項式の形で表現されます。ここでは、伝達関数に基づく制御の基礎事項としてラプラス変換について説明します。さらに、伝達関数の特徴についても説明を行います。信号のラプラス変換と...
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ボード線図
この記事ではボード線図についてまとめます。ボード線図について説明した動画や関連記事リンクは最下部に置いています。まず、安定な伝達関数が与えられたものとし、その特徴を周波数領域で表現する方法としてボード線図が良く用いられます。関連記事として以下のラプラス変換の記事を併せてご覧ください。 blog.control-theory.com...
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伝達関数とステップ応答
この記事では様々な伝達関数とそれに対するステップ応答についてまとめます。応答波形について説明した動画や関連記事リンクは最下部に置いています。対象システムの伝達関数ステップ入力信号対象01対象02対象03対象04対象05応答と伝達関数の動画・関連記事 blog.control-theory.com...
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【電気回路の基本法則】キルヒホッフの法則とその例題
キルヒホッフの法則（Kirchhoff's laws）は、電気回路における電流と電圧の関係を定量的に表現する基本的な法則であり、電気回路解析において極めて重要な法則です。グスタフ・キルヒホッフ（Gustav Kirchhoff）によって1845年に提唱されました。キルヒホッフの法則には、キルヒホッフの電流法則（Kirchhoff's Current Law,...
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二端子対回路・二端子対網の特性と表現：電気回路論
この記事では電気回路の定理として二端子対回路（四端子回路）について説明します。二端子対回路は、電気回路や通信回路において重要な概念で、入力端子対と出力端子対を持つ回路のことを指します。二端子対回路の解析は、複雑な回路をシンプルに理解し、設計および性能評価を行うために必要不可欠です。本記事では、二端子対回路の基本的な概念、代表的なパラメータ、解析方法、応用について説明します。二端子対回路の基本アドミタ...
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制御システムの安定性解析: 状態方程式に基づく制御
状態方程式表現されたシステムの安定性この記事では状態方程式表現されたシステムの安定性についてまとめます。安定性に関する動画は最下部に置いています。なお、状態方程式に基づく制御・状態フィードバック制御の全体像は次の記事でまとめています。状態フィードバック制御・状態方程式に基づく制御のまとめ状態方程式表現されたシステムの安定性制御対象の極と安定性制御対象の次数が1の場合リアプノフの安定判別法線形システム...
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部分分数分解：逆ラプラス変換や対角正準形の導出に利用
本記事では部分分数分解についてまとめます。部分分数分解により有理関数を分解する方法とその制御工学分野での利用についての説明を行います。部分分数分解について説明した動画や関連記事リンクは最下部に置いています。部分分数分解の概要簡単な部分分数分解と信号波形の例部分分数分解の方法部分分数分解による応答計算部分分数分解を利用した対角正準形の導出部分分数分解の動画・関連記事関連記事自己紹介部分分数分解の概要制...
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制御工学の基礎事項：信号と実装プロセス
この記事では制御工学の基礎事項として制御の概要を数式なしで示します。関連動画は最下部に置いています。制御工学における仕様制御に用いられる信号設計・実装プロセス制御工学の学問としての役割関連動画制御工学における仕様制御では様々なタイプの制御対象や制約条件があります。また、達成すべき目的も様々です。しかし、ざっくりとした目的は似ている部分もありますし共通の変数設定があります。ここでは、その全体像について...
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制御系に現れるむだ時間項と対応【解析と制御】
この記事では制御のむだ時間についてまとめます。むだ時間は、プロセス系を中心として様々な対象で現れるものであり、その制御は難解です。本記事では、むだ時間の特徴や近似表現、むだ時間を含むシステムの制御手法について触れたいと思います。本記事の関連記事としては、不安定零点と制御に関する以下のものが挙げられます。blog.control-theory.com...
View Article若い研究者に向けたメッセージ
まえがき阪大での研究室学生時代は所属研究室の教授（池田先生）は各方面に多忙でした。教授直下のグループではなく研究グループが違った（浅井Gr）ため、月１度のミーティングで発表者が居るときに先生に会うくらいの感じでしたので研究内容でディスカッションした記憶がありません。しかしながら、教授の研究思想みたいなところは過去の学会誌・論文誌を通して色々と勉強をしていました。また、研究室の忘年会などでも色々と話を...
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連続時間有限整定制御（むだ時間を利用した制御手法）
この記事ではむだ時間項を用いた連続時間有限整定制御について説明します。制御工学では連続時間線形時不変系では指数関数的な信号の振る舞いをします。これに対して、むだ時間項を利用することで有限時間で目標値に整定する有限整定制御が可能となります。関連記事リンクは最下部に置いています。また、むだ時間については以下の記事でまとめています。 blog.control-theory.com...
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内部モデル原理の詳解【単位フィードバック系の追従制御】
この記事では内部モデル原理についてまとめます。PID制御では積分器を持つことからステップ目標値に定常偏差なく追従することが可能です。その原理を説明しているものが内部モデル原理であり、また、ステップ目標値以外でも対応できる定理であることをシミュレーションを交えて説明します。内部モデル原理内部モデル原理（ステップ）シミュレーションによる検証内部モデル原理（一般）シミュレーションによる検証関連動画...
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【制御工学】ブロック線図の基本要素と演算を解説【伝達関数】
この記事ではブロック線図についてまとめます。ブロック線図について説明した動画や関連記事リンクは最下部に置いています。ブロック線図ブロック線図と演算加え合わせ点引き出し点システムの直列接続システムの並列接続システムのフィードバック接続入出力システムの安定性と内部安定性ブロック線図の動画・関連記事ブロック線図ブロック線図は、システムの全体像を図的表現するために用いられます。その構成要素はブロックおよび矢...
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【極を計算せずに制御系の安定性をチェック】ラウス・フルビッツの安定判別法（基本手法と応用）
この記事ではラウス・フルビッツの安定判別法についてまとめます。制御システムの安定性について説明した動画や関連記事リンクは最下部に置いています。伝達関数の安定性ラウスの安定判別法フルビッツの安定判別法低次システムの安定性について例題ラウスの安定判別法の応用例安定性の動画・関連記事伝達関数の安定性入出力伝達関数が与えられたとき、その安定性を判別するには、の分母多項式の係数に着目する必要があります。\be...
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