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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:フィードバック制御におけるサンプリング周期の)

DCモーターのフィードバック制御におけるサンプリング周期

2023/10/20 18:27

このQ&Aのポイント
  • フィードバック制御におけるサンプリング周期は、制御性能に影響を与える
  • サンプリング周期が短いと、制御系はまともに動かなくなる可能性がある
  • PID制御時にはノイズ成分の影響も考慮する必要があり、フィルタ処理が必要となる
※ 以下は、質問の原文です

フィードバック制御におけるサンプリング周期の

2021/04/03 19:56

ある質問掲示板で、DCモーターのフィードバック制御について質問したときに、質問文の中の「サンプリング周期は1ms」ということに対して、回答者様から、

「>サンプリング周期は1ms←この時点で破綻していると思います。モーターの反応速度はそんなに速くありません。時定数を適切に設定しないと、制御系はまともに動きません。」

と回答を頂いたのですが、これは正しいのでしょうか?制御対象の時定数に対してサンプリング周期が短いことによって制御性能に与える悪影響はあるのでしょうか?PID制御などをする時に微分要素へのノイズ成分の影響が考えられますが、フィルタを通せば済む問題だと思います。その回答者様に追加質問したのですが、返答がありません。この回答者様はどのような理由で、サンプリング周期が1msというのが破綻している、と回答されたと思いますか?

どなたかご意見頂けると幸いです。
よろしくお願い申し上げます。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2021/04/03 23:41
回答No.3

この質問は
「ゲインのあるループ制御を、時間離散系のサンプリングで行う場合にサンプリング1ms周期では破綻するか?」
ということだと思いますが
回答は
「条件による」としか言えないと思います。

そのループのゲインのカットオフ時定数がサンプリング周期より大幅に大きければ問題ないですし、時定数がサンプリング間隔に近ければ安定性は著しく損なわれます。
良く似ているのはPLLの動作ですね。サンプリングの分周比を大きくしてサンプリング周期を大きくするほど外乱に対する収束性は悪くなります。

だから回答の「モーターの反応速度はそんなに速くありません。」は反対の意味を言っていると思いますね。

原理を真面目に理解したいのであればココらを読んでください。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe1986/56/6/56_6_1100/_pdf

お礼

2021/04/04 01:03

ご教授頂きありがとうございます。また論文、すべて読みました。とてもわかりやすく書かれていますね。よく理解できました。本題からは逸れますが、1サンプル遅れが制御性能に大きな影響を及ぼすとは意外でした。

質問者

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その他の回答 (4件中 1~4件目)

2021/04/04 00:57
回答No.4

DCモーターは ブラシレス ブラシあり?
極数は?
回転数は?
もたーはこいつに流す電流の流れで 回転しますが
電気の流れは 早くできますが
物理的に動いてるロータの方は 物理法則を超えることができません

現在高回転モータの開発は
極数の増加
https://www.youtube.com/watch?v=oPq6c-48528
極数を増やせば移動距離が短くなるので 高回転でもコントロールは可能
ただしスペースの問題がある

ローターをシフトさせ 磁界を弱くし回生ロスをなすす方法
どっかで動画を見たが 探せない
です

サンプリングは早くてもいいけど 制御は早くできないからそんな書き方をしたのでは

1msが妥当かはどうだかわからない
まあ早くすれば早くするほどシステムは高くなりますが

お礼

2021/04/04 01:27

詳しく教えて頂きありがとうございます!大変参考になりましたm _ _ m

質問者
2021/04/03 21:22
回答No.2

回答(1)です。質問者さんがある掲示板と記載しているのは、次のスレッドのようです。
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q14241206264?__ysp=cmR1aW5v44GnREPjg6Ljg7zjgr%2Fjg7zjga7op5Lluqbjga7jg5XjgqPjg7zjg4njg5Djg4Pjgq%2FliLblvqHjgpLjgZfjgZ%2FjgY%2FmgJ3jgaPjgabjgYrjgorjgIHjgqjjg7PjgrPjg7zjg4Djg7zjgafop5LluqbjgpLoqIjmuKzjgZfjgarjgYzjgonjgIHkuIDlrprmmYLplpPmr44oMW1zKeOBq%2BODouODvOOCv%2BODvOOBq%2BWItuW%2BoeWFpeWKm%2BOCkuWFpeOCjOOBn%2BOBhOOBp%2BOBmeOAguOCqOODs%2BOCs%2BODvOODgOODvOOBp%2BinkuW6puOCkuioiOa4rOOBmeOCi%2BOBq%2BOBr%2BWklumDqOWJsuOCiui%2BvOOBv%2BOBjOW%2FheimgSDjgafjgIHkuIDlrprmmYLplpPjgZTjgajjgavjg6Ljg7zjgr%2Fjg7zjgbjjga7pm7vlnKfjgpLlpInljJbjgZXjgZvjgovjgavjga%2Fjgr%2FjgqTjg57jg7zlibLjgorovrzjgb%2FjgYzlv4XopoHjgaDjgajmgJ3jgYTjgb7jgZnjgILjgZPjga7loLTlkIjjganjga7jgojjgYbjgarjg5fjg63jgrDjg6njg6Dmp4vmiJDjgavjgZnjgozjgbDoia%2FjgYTjga7jgafjgZfjgofjgYbjgYvvvJ8%3D

僭越ではございますが、このスレッドの全体像を捉えて、質問者さんの疑問に対してアドバイスをいただければと思います。

お礼

2021/04/03 21:51

そのスレッドの質問者は私です。質問文と回答文をご覧になってわかる通り、単にその回答者様は、「DCモーターの角度のフィードバック制御に、モーターの時定数に対してサンプリング周期1msというのは破綻している」という意見でした。

ですが、「サンプリング周期が短すぎることによる制御性能への悪影響は特に無いのではないでしょうか?」というのが、本質問(okwave)でお聞きしていることです。

質問者
2021/04/03 20:53
回答No.1

「サンプリング周期は1ms」に対して、
「>サンプリング周期は1ms←この時点で破綻していると思います。モーターの反応速度はそんなに速くありません。時定数を適切に設定しないと、制御系はまともに動きません。」とご質問なさっていますが、
システム全体の応答特性や制御方法が未知の状態で、サンプリング周期1msだけを取り上げて、「周期が長すぎる」とか「破綻している」には直結しないと思います。「破綻している」と結論付けるには、それなりの状況証拠があるのだと思います。
「ある掲示板」のような表記ではなく、具体的に「破綻している」と記載されていた掲示板のURLを記載なさることをお勧めします。

お礼

2021/04/03 21:07

ご回答ありがとうございます。質問文全文(原文ママ)と回答文全文(原文ママ)は下記の通りです。よろしくお願い申し上げます。

-------質問文------
arduinoでDCモーターの角度のフィードバック制御をしたく思っており、エンコーダーで角度を計測しながら、一定時間毎(1ms)にモーターに制御入力を入れたいです。エンコーダーで角度を計測するには外部割り込みが必要
で、一定時間ごとにモーターへの電圧を変化させるにはタイマー割り込みが必要だと思います。この場合どのようなプログラム構成にすれば良いのでしょうか?void setup( )の中に、

attachInterrupt(interrupt, function, mode) ;
MsTimer2::set(unsigned long ms, void (*f)()) ;
MsTimer2::start();

を書けば良いのでしょうか?この場合、タイマー割り込みで実行される関数 void (*f)()の処理中に、外部割り込みのイベントが発生した場合、functionを実行してくれるのでしょうか?また、functionの実行中にタイマー割り込みが入ることもあり得るのでしょうか?この場合、エンコーダによる角度計測がきちんと行われないことになると思うので、どうすれば良いでしょうか?
--------

-----回答文---
>一定時間毎(1ms)にモーターに制御入力を入れたいです
この時点で破綻していると思います。モーターの反応速度はそんなに速くありません。時定数を適切に設定しないと、制御系はまともに動きません。

まぁ、そもそも
>DCモーターの角度のフィードバック制御
という話自体「無茶」な感じがありますが。どれだけの減速比のギアをいれるのでしょう?

そういうのをちゃんと考えないと、いくらMsTimerがどうこういっても全て無駄になりますので。
-------

質問者

お礼をおくりました

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