古典制御と現代制御

質問

ふと疑問に思ったのですが、古典制御と現代制御の違いは分かるのですが、どちらがどのような長所・短所があるのかイマイチ分かりません・・・。

　ちなみに僕は古典制御も現代制御も勉強して、式うんぬんや方法うんぬんくらいは一応分かる程度です。

　そして、先生や先輩の話を聞くと、

「結局はPIDに落ち着くんだ」

と言います。
(もしかしたら先輩の場合は先生の受け売りなのかもしれませんが)

　では、現代制御ってどのような時に使うのでしょうか？
その他にも古典制御が使える場面、現代制御が使える場面を教えて下さい。

　また、

古典制御→周波数領域
現代制御→時間領域

ですが、その違いがよく分かりません。
　周波数領域での解析、時間領域での解析とそれぞれの長短が分かりません。

　内容をまとめると、

(1)結局はPID？
(2)古典制御と現代制御の長短
(3)それぞれの制御論を使う場面
(4)周波数領域と時間領域の違い、長短

を教えていただきたいです。
　全て分かる方、どれか１つだけでも分かる方、どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.3

foobar · ベストアンサー

1. ものによるかと思います。
他の回答にあるように、入出力が多変数になるものは、現代制御（の系譜）で処理されることが多いようです。例えば、誘導電動機用の汎用インバータの制御は現代制御（の系譜）が利用されていることが多いように思います。（オブザーバ使った状態推定など）
（コンピュータ上で制御を記述する場合、「状態変数使って一階の微分方程式で表記できる」というのがメリットが大きいように感じます。）

2,3. 古典制御というかPID制御ですらない、単純なON/OFF制御も結構使われている（ON/OFF制御もちょっと工夫して、特性改善されてるものもあるので、一概に「古い」とも言えないのですが）ので、古典/現代に限らず、適材適所、かなとおもいます。

4. 例えば、操作量の最大値や変化率の制限がある場合（マニュピュレータの制御電圧に上限があるなど）には時間領域で扱う設計手法の方が有理ですし、ノイズと操作量の間に周波数的に差がある、というような場合には周波数領域で扱う方が便利です。（例えば、H∞制御設計は「周波数領域で多変数制御則を扱える」というのが売りのひとつになっているかと思います。）

お礼

foobarさん、回答ありがとうございます！！

分かりやすい説明と、具体例など出していただいて、とても参考になります。
僕ももっと色々と調べてみようと思います。

と言っても、制御の事を調べるとどちらかというと論文ばかり・・・。
論文は僕から見たら全然分からないことだらけなので・・・。

本当にありがとうございます！

回答No.4

12125j

No.2の回答者が勤務する工場の制御や、
私が勤務するプロセスプラントの制御に関しては、
No.2の回答者の言うとおりPIDで十分です。

しかしPIDでは不十分な分野もあります。
私が知っているのは海洋石油生産設備の
ダイナミック・ポジショニング・システムです。
（波・潮流・潮の干満によらず同じ位置・深度を保持する）

私が知らない分野でも実用化されているのではないでしょうか。

お礼

12125jさん、回答ありがとうございます！

やはり工場やプラントにはとりあえずPIDなんですね。
確かに調べたときにそのような記事を結構見た気がします。

海洋石油生産設備のダイナミック・ポジショニング・システム・・・。
多分僕が見ても中身はよく分からないと思いますが、それでも調べてみようと思います！

ありがとうございました！

回答No.2

Denkigishi

私は長年工場の自動制御に携わってきた年配の技術者です。両者は現場的には雲泥の（自動車と飛行機くらいの）差があります。大事なことは自動車と飛行機では役割が違うということです。
（１）ほとんど（感じでは９割以上）の自動制御はPID制御（含カスケード制御、FF／FB制御）で事足りている。PIDの最適調整は人手を借りずに計器自身が自動的に行うので、取り扱う人は自動制御理論を全く知らなくても使える。このことは実用的観点から極めて重要なポイントである。よってこれが将来も無くなることは有りえない。
（２）つまり制御理論の解析手法が取り沙汰されているのは大学の授業と国家試験の問題くらいで、制御技術が利用される一般的な現場ではほとんど無用に近い。その観点からいうと、制御理論は工学ではなく理学である。
（３）古典制御では制御が不可能な分野については現代制御の適用が必要となる。特に多入力多出力のプロセス。この場面では自動制御の専門家が関与しないと対応できないので、現時点ではほとんどの企業において利用できる環境ではない。将来的には需要が増えると予想されるので専門技術者の養成が望まれる。気掛かりなのは、大学では学者の養成ばかり行って、本当に現場で役立つ技術者を育てていないということである。

お礼

Denkigishiさん、回答ありがとうございます！

ベテラン技術者の方からの意見はとても参考になります。
机の上の勉強だけだと、教科書やテストの内容が分かっていてもそれを活用する方法までは分からないですからね・・・(内容が分かっていることも大事ですが・・・)。

古典制御は一入出力、現代制御は多入出力、という違いは一応知っていましたが、今考えてみると多入出力の装置ってどのようなものが具体的にあるのかよく分かりません・・・。
(これも質問に書いておけば良かったですね)

現場で役立つ技術者～～のところは深く考えさせられますね・・・。
僕個人の意見としては、学者の養成も確かに大事ですが、理論等が発展しても現場で使える人間がいないと意味がない(言いすぎ？)ですからね。

とても参考になる回答ありがとうございました！

回答No.1

N64

古典制御・現代制御という言葉をはじめて知りました。WEBで調べてみた感じでは、現代制御の方がコンピューターで扱うのに、便利そうです。古典制御では、機械的な制御装置や、空気を使った制御装置がありましたが、コンピューターで扱うことが便利だったのでしょうか。最近は、いろいろなところに、マイコンが組み込まれているということを、よく聞きます。そういう、マイコンで制御するのに、便利そうです。若い頃、カルマンフィルターという本を読んで、大変感動した記憶があります。しかしその頃は、一般人がコンピューターに触ることもできない時代でしたので、制御に応用することを試してみることも、できませんでした。よけいなことですが、Wikipediaで、カルマンフィルターについて書いてあることをご覧になると、あるいは、ご参考になるかもしれません。

お礼

N64さん、回答ありがとうございます！

カルマンフィルターについては、名前だけ知ってますが内容は全く知らないので、Wikipediaで調べてみようと思います。