FE基礎理論 · 計測・制御に関する理論

フィードバック制御

Feedback Control

ふぃーどばっくせいぎょ

出力結果を計測して目標値と比較し、その偏差に基づいて入力を調整する制御方式。閉ループ制御とも呼ばれ、外乱の影響を抑制できる。エアコンの温度制御などが代表例。

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他の資格での定義

出力を測定して目標値との差（偏差）を求め、その偏差を元に入力を調整する制御方式。PID制御が代表的で、比例（P）、積分（I）、微分（D）の3要素を組み合わせて制御する。外乱の影響を自動的に補正できる。

制御の結果（出力）をセンサで測り、目標値との差を入力側に戻して、その差をなくすように操作量を調整し続ける制御方式。エアコンの温度制御などに使われ、外乱が起きても目標値に近づけられるが、差が生じてから修正するため応答に遅れが出る。

Past Exams

過去問で 2 回出題（基本情報技術者試験 2）。うち 2 回は用語そのものを問う問題です。

出典: 独立行政法人情報処理推進機構（IPA）の過去問題。問題文は IPA のサイトの PDF で確認できます。「用語を問う問題」は、この用語の説明や特徴そのものを問う問題です。用語名で照合しているため、関係の薄い問題が含まれることがあります。

外乱の情報を事前に検出し、その影響を打ち消すように制御入力を調整する制御方式。開ループ制御の一種で、外乱の影響が出力に現れる前に対策できるが、未知の外乱には対応できない。

信号処理において、特定の周波数成分を通過・除去する処理。ローパスフィルタ（低周波通過）、ハイパスフィルタ（高周波通過）、バンドパスフィルタ（帯域通過）などがある。ノイズ除去や信号抽出に使用される。

光、温度、圧力、加速度などの物理量を検出し、電気信号に変換する装置。制御システムの入力部として使用される。光学センサー、温度センサー、加速度センサー、ジャイロセンサーなど多種多様。

電気信号を受けて機械的な動作（直線運動、回転運動など）に変換する装置。モーター、油圧シリンダ、空気圧シリンダなどが代表的。制御システムの出力部として使用される。

電気エネルギーを回転運動に変換するアクチュエーター。回転角を細かく制御できるステッピングモーターやサーボモーターは、プリンターやロボットアームなどの位置決めが必要な機器に使われる。

制御した結果を測定して戻すことをせず、あらかじめ決めた手順どおりに動かす制御方式。構成が簡単で安価だが、外乱があっても補正できない。電子レンジの加熱時間の設定などが例。