「制御対象の限界を守りながら、数秒先まで読んで操作量を決めたい」と感じる場面はないでしょうか。 温度、圧力、速度、位置が互いに影響する装置では、現在の偏差だけを見て操作すると、あとで制約超過や振動が残ることがあります。 モデル予測制御MPCは、…

工場のラインが止まることなく製品を送り出し、エアコンが設定温度をぴたりと保ち続ける。こうした「人の手を介さずに機械やプロセスを動かす技術」が自動制御です。 しかし「自動制御とフィードバック制御は何が違うのか」「シーケンス制御との使い分けは？…

制御工学の世界では、フィードバック制御と並んで頻出する重要な制御方式が「フィードフォワード制御」です。 フィードバックが「結果を見て直す」のに対し、フィードフォワードは「先を読んで動く」制御です。この2つを理解すると、制御の世界の見通しが大…

装置を試運転したとき、ある回転数だけで急に音が大きくなることがあります。 ボルトを増し締めしても直らない場合、原因は強度不足ではなく共振かもしれません。 モーダル解析とは、構造物の固有振動数、モード形状、減衰を求める振動解析です。 この3つを…

「設定温度に変更したのに、なぜジワジワとしか追従しないのか？」 制御工学を学び始めると、誰もが最初にぶつかるのが「応答の遅れ」の概念です。 その中でも最も基本的かつ実務でも頻出するのが、本記事のテーマである1次遅れ系（First-Order Lag System）…

制御工学の入門書を開くと最初に登場するキーワードのひとつが「伝達関数」です。 機械系・電気系・流体系といった物理的に異なるシステムを、すべて同じ枠組みで扱える共通言語として、伝達関数は制御理論の中心に位置づけられます。 しかし「微分方程式と…

制御系の安定性や応答特性を視覚的に把握する強力なツールが「ボード線図」です。 制御工学を学ぶうえで、フィードバック系の設計や安定余裕（位相余裕・ゲイン余裕）の評価には不可欠な図表で、産業用制御の現場でも実機チューニングや周波数解析で日常的に…

制御工学のフィードバック制御において、応答が「目標値を一度行き過ぎてから戻る」現象――これがオーバーシュートです。 温度調節計の立ち上げ時に温度が設定値を超えてしまったり、サーボモーターの位置決め時に目標位置を行き過ぎてからゆっくり戻ったりす…

温度・流量・モーター回転数といった工業プロセスから、エアコンの室温調整、自動運転車の速度制御まで――現代社会のあらゆる自動制御の根幹を支えているのが「フィードバック制御」です。 制御工学の入門書を開けば必ず登場する基本概念ですが、「なぜフィー…

力や重量を電気信号に変換するセンサ「ロードセル」は、産業用の電子はかり、押し引きの荷重測定、プレス機の加圧管理、自動車の衝突試験など、製造業のあらゆる計量・計測シーンで使われています。 しかし「ロードセルって結局どんな原理で動くの？」「コラ…

温度調節、モーター速度制御、ロボットアームの位置決めなど、製造現場のあらゆる自動制御では「目標値に素早くかつ正確に追従する」ことが求められます。 この要求に応える最も基本的かつ実績豊富なフィードバック制御手法が、比例・積分・微分の3つの動作…

「ボリュームを回して音量を調整する」。誰もが一度は経験したことのあるこの操作の裏側で働いている電子部品が、ポテンショメータ（Potentiometer）です。 しかし、メカトロニクスの世界におけるポテンショメータは、単なる「調整つまみ」ではありません。…

真夏の炎天下を走る電気自動車のモーター内部や、溶接スパッタが飛び散る産業用ロボットのアーム関節。通常の電子部品なら一瞬で破壊されてしまうような過酷な環境下において、黙々と、しかし正確に回転角度を検出し続けるセンサがあります。 それがレゾルバ…

エンコーダの仕組みと役割を初心者向けにやさしく解説。光学式と磁気式の違いや、インクリメンタルとアブソリュートの選び方など、実務で役立つ基礎知識をまとめました。

サーボモータの電源を入れた瞬間、「ウィーン、ウィーン」という周期的な唸り音が止まらない。あるいは、位置決め停止したはずのステージが、いつまでも「ジジジ…」と微振動を続けている。 これらはすべて「ハンチング（Hunting）」と呼ばれる現象です。獲物…

「ある特定の回転数になると、機械全体が唸りを上げて激しく振動し始める」 「サーボのゲインを上げていくと、『キーン』という高い音が鳴り止まない」 メカトロニクスやFA（ファクトリーオートメーション）の現場において、エンジニアを最も悩ませる現象の…

「装置のタクトを上げようとしてサーボのゲインを上げると、『ガガガッ』と振動してしまう。」 機械設計や制御設計の現場で、誰もが一度は直面するこの「ハンチング」や「発振」の壁。 この壁を乗り越え、機械のポテンシャルを極限まで引き出すために必須と…