制御工学の基礎
マイコンで位置形のPI制御を実装し、PWMのデューティ比(0〜100%)を操作量とする。積分ワインドアップの対策として正しいものはどれか。
- A飽和している間は比例ゲインを大きくして、早く飽和から抜け出させる
- B積分項を浮動小数点数で計算すれば桁あふれが起きないので、特別な対策はいらない
- C出力が飽和している間は、偏差が飽和を深める向きなら積分を止めるか、制限した値との差を積分に戻して、積分の値を抑える
答えと解説を見る
正解：C. 出力が飽和している間は、偏差が飽和を深める向きなら積分を止めるか、制限した値との差を積分に戻して、積分の値を抑える
1つ目の方法は条件付き積分(クランプ)で、出力が飽和していて、偏差がさらに飽和を深める向きのときは積分を更新しません。2つ目はバックカリキュレーションで、制限する前の計算値と実際に出した値の差に係数を掛けて積分に戻し、積分の値を引き戻します。操作量の変化分を計算する速度形のPID制御では、出力を制限するだけでワインドアップが起こりにくくなります。整数の固定小数点で計算するときは、積分の変数そのものの桁あふれにも、飽和演算などで備えます。
- A. 比例ゲインを上げても、ためこんだ積分の値は減らないので、根本的な対策になりません。
- B. ワインドアップは桁あふれとは別の現象で、浮動小数点数でも、積分の値が大きくなりすぎてオーバーシュートが起こります。
- C. 正しい。条件付き積分とバックカリキュレーションが、代表的な方法です。