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インテリジェントパッドによる自動制御系CAIシステム Ver.4.0

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Automatic Control CAI system Ver.4.0
            for IntelligentPad Ver.3.0/ IntelligentPad Ver.4.1J

     【 名称  】 自動制御系CAIVer.4.0(1024*768解像度用)
     【 登録名 】 CAIW40V2.LZH
     【 作者  】 石川 栄一
     【動作環境】 Windows95/98/SE/Me
     【掲載月日】 1996/01/14
     【作成方法】 LHA
     【サポート 】 随時
     【 種別  】 フリーウェア
     【転載条件】 なし

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今回の制御系CAIには補償器は多重パイプライン方式制御器を採用しました。また「グラフ」機能を追加
しました。ステップ応答波形などをグラフに表示させることができます。


「使用法」

1.パラメータの設定

PID補償器の場合、「補償器」アイコンと「パラメータ設定」アイコンをクリックし、ジーグラ.ニコルスの限界
感度法にてパラメータを設定します。

◎ジーグラ.ニコルスの限界感度法
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PID補償器をP動作とし(Ti=∞,Td=0),持続振動が始まるまでKpを
(本制御系CAIシステムの場合は「1刻み」)で増加させ、持続振動の時(安定限界)のゲイン(K
c)と周期(Pc)の値より各パラメータを求めます。
---------------------------------------------------------

まず、負荷を最大の「1」に設定します(つまり「無駄時間+1次遅れ要素」に近似します)。次に「補償器」
パッドを開き「Ti」および「Td」にゼロを入力します。
CAIパッド下部に貼り付けてある「パラメータ設定」パッドアイコンをクリックして開きます。
「Kc」の値を「1刻み」で増加させてゆき、そのつど「開始/停止」ボタンをクリックしてパラメータ設定のた
めの応答を調べます。
持続振動の状態になったとき「Kc」の値を「0.1刻み」にして再度安定限界を求めます。PID動作のパラメ
ータは「Kp」「Ti」「Td」の各値、PI動作は「Kp」「Ti」の各値およびP動作は「Kp」の値が各動作におけるパ
ラメータになります。
このように本制御系CAIシステムでは、パラメータ設定パッドにて自動的に決定されます。決定された、
PID、 PI、P動作の各パラメータを、各動作に対応した補償器パッドのパラメータ入力スロット(KP,Ti,Td)に
設定します。

◎本制御系CAIでは初期値として適当なパラメータを設定してありますのでCAIシステムの「開
始/停止」ボタンをクリックしますとシミュレーションを即座に実行できます。
◎オーバーシュートをできるだけ少なくしたい場合は、Kpを小さめにしてみて下さい。その反面、
応答が遅くなります。

2.「サーボ系シミュレーション」 角度制御。

(1)「サーボ系シミュレーション」パッド上の「角度」ボタン(アイコン)をダブルクリックしますと「角度制御
系」パッドが開きます。

(2)コントロールパネル上の設定ボタン「左」「右」ボタンをクリックして目標値を設定します。目標値は15
刻みで設定します。

(3)「停止/開始」ボタンをクリックしますとボタンが青色から黄色に切り換わり角度制御を開始します。
制御量を目標値に追従するように制御します。
「制御対象」パネル上の偏差パッドの値が0になった時が目標値と制御量が完全に一致したときです。

3.「プロセス系シミュレーション」 液面および温度制御。

制御系CAIシステム下部の「プロセス系シミュレーション」の「液面」制御パッドアイコンまたは「温度」制
御パッドアイコンをダブルクリックすると、液面制御や温度制御のシミュレーションを行うことができます。こ
の場合、目標値は「0」から「1」の範囲で設定してください。
再度「開始/停止」ボタンをクリックするとシミュレーションは停止します。「リミッタ」ボタンをクリックし「黄
色」の状態にしますと、マイナス(-)の操作量が出力されないので、より実際に近い状態でシュミレーショ
ンを行うことができます。

4.各部信号値表示

制御系CAIシステム右下の「各部信号値表示」アイコンをクリックしますと、各要素の信号を横スライダー
で確かめることができます。目標値を変える場合は、数値パッドに直接、値を入力するか、スライダーの適
当な位置をクリックします。

5.制御対象パッド

「制御対象」パッドでは、無駄時間、感度を自由に可変できますので、適当に変えてシミュレーションを行
うことができます。その場合「パラメータ」設定パッドにて再度、最適なパラメータを決定しなければなりま
せん。また、プログラムを変えることにより、高次遅れ要素など様々な要素のシミュレーションも可能で
す。

6.補償器

補償器は、PID補償器に限らず、プログラムを変更しますと、他の補償器としてのシミュレーションを行うこ
とができます。

(補足)プロセス系「温度制御のシミュレーション」
本システムでは「目標値*100」が制御量となるようにしてあります。負荷に設けてあるスライダ
ーの値を変化させますと、制御対象の伝達関数が変わり応答も変化します。再度「開始/停止」
ボタンをクリックしますとサンプリング周期が「0」になり温度制御系のフィードバック自動制御のシ
ミュレーションは停止します。

7.手動制御

(1)プロセス系の「手動制御」
目標値を「0」から「1」の範囲で設定し、本制御系CAIシステム右上の「自動/手動切換」パッドアイコンを
ダブルクリックしますと「自動/手動」パッドが開きます。
スイッチパッドをクリックし自動(黄色)から手動(赤色)に切り換えます。次に「開始/停止」ボタンをクリッ
クしますと手動制御を行うことができます。
操作量は、手動操作量の横スライダをクリックするか、数値パッドに直接値を設定します。「目標値=制御
量」になれば完璧です。「外乱」あるいは「負荷」を適当に変化させながら手動制御のシミュレーションを行
ってください。

(2)サーボ系の「手動制御」
1)自動から手動へ
「角度制御系」パッドのコントロールパネル上の「自動/手動切換」のボタン型アイコンをダブルクリックし
ますと、「自動/手動切換」パッドが開きます。
手動操作量の値を自動操作量と同じ値にします。このときERRORの値が0(ゼロ)になります。その状態
で、切換パッドの黄色のボタンをクリックしますと、黄色(自動)から赤色(手動)に切り換わり手動制御モ
ードになります。手動操作量のスライダーを適当に可変させますと、ギアの角度が変化します。

2)手動から自動へ
「自動/手動切換」パッドにおいて、自動操作量の値を手動操作量と同じ値になるように、コントロールパ
ネル上の「設定」パッドの「右」または「左」ボタンをクリックします。ERRORが0になったら、切換パッドの赤
色のボタンをクリックします。赤色(手動)から黄色(自動)に切り換わり自動制御モードになります。

8.グラフの作成

CAIシステム右下のテーブル/グラフパッド上の緑色アイコンをクリックします。テーブルパッドが開きま
す。クリアボタンをクリックした後、記録ボタンをクリックします。このとき赤色に切り替わります。
開始/停止ボタンをクリックしますと、各部の信号がテーブルパッドに記録されます。CAIシステム左上の
ステップボタンのクリックなどにより目標値を変化させますとそれに対応した応答が記録されます。

グラフボタンをクリックしますとテーブルパッドのデータがグラフに表示されます。リアルタイムで表示させ
ることができますが、多少時間がかかります。再度記録する場合は、すべてのデータをクリアパッドでクリ
ア(操作量および制御量もクリア)した後、シミュレーションを行って下さい。
グラフ機能は、プロセス系パッド、サーボ系パッドにも設けております。グラフを印刷する場合は、グラフパ
ッドを「SHIFT」+クリックで選択してから印刷を実行して下さい。
なお、グラフを作成しない場合は、記録ボタンは「青」の状態でシミュレーションを行って下さい。

「格納場所」
まず、本システム「CAIW40V2.LZH」をLHAで解凍してください。
制御系CAIシステム(CAIW40V2.PAD)の格納場所は、

 >IPAD\USR\SAVEPADS\

bitmapファイル(*.BMP)の格納場所は、

 >IPAD\USR\BITMAP\

「Ver.2.4からの改善、修正点」
1.補償器は多重パイプライン方式制御器を採用しました。
2.グラフ機能を設けました。
3.サーボ系の制御対象を航空機の姿勢制御からサーボモータの角度制御に変更しました。

「注意」
1.本CAIはIntelligentPad Ver.1.0では使用できません。
本CAIは富士通版インテリジェントパッドIntelligentPad Ver.2.0L10以上をご利用下さい。また、アスキー
出版書籍「IntelligentPad」付属のCDROMで正常に動作します。本システムもアスキー出版
「IntelligentPad」付属体験版CDROMで作成しました。

2.使用フォントはMS明朝の他に標準明朝およびTimes New Romanをインストールしてください。



インテリジェントパッドおよび本制御系CAIシステムに関心がある方はメールくださ
い。ニューバージョンを無料にてお送りします。また、ご質問も次のメールアドレスで
受け付けております。 

ishi2006@aqua.plala.or.jp



北海道大学 石川 栄一


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