PID制御 ―現代制御論の視点から―

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株式会社 オーム社, 2020/11/06 - 326 ページ

現代制御論の視点からPID制御を解説!

本書はフィードバック制御の定番であるPID制御を,伝達関数で表現する古典制御ではなく,状態方程式に基づく現代制御の視点から解説したものです.

従前より,化学プラントや電力プラントといったシステムにおける制御では古典制御に基づくPID制御が用いられ,入出力の関係のみから見るシンプルさから今でも多くのシステムでPID制御が用いられています.しかしながら,古典制御では入出力が1対1のシステムしか記述できず,また入出力の関係のみから見るため,理論的に詳細な解析が困難であるという問題があります.そのため,複雑化の進むロボットシステムや要求の厳しいシステムでは現代制御やロバスト制御が用いられています.

本書は今も広く用いられているPID制御を現代制御の視点から解説することで,より詳細かつ複雑な解析を行うための知識を提供します.高度かつ理論的に,具体的に制御器に落とし込むことができ,実際に応用可能な制御理論を紹介します.


このような方におすすめ

プラントなどの制御系の技術者,研究者

電気や機械などの制御系の技術者,研究者,院生,学部4年生


主要目次

1 PID制御とは

2 システムの安定性理論

3 消散性と受動性の理論

4 LMIによる安定性とロバスト安定性解析

5 出力フィードバック制御

6 出力フィードバック制御器の最適化

7 古典的PID制御論

8 線形多変数システムのPID制御

9 線形多変数システムのP・SPR・D制御とP・SPR・D+I制御

10 PID制御器の最適化

11 アフィン非線形システムのPID制御

12 アフィン非線形システムのP・SPR・D制御とPI・SPR・D制御

13 IFTとFRIT

 

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目次

第8章線形多変数システムのPID制御
159
82 PID制御の代数リカッチ方程式KuceraSouzaに基づく安定化
164
83 PID制御のLMIによる安定化
168
832 PID制御のLMIによるロバスト安定化
171
84 PI近似D制御のLMIによる安定化
174
85 動的PID制御のLMIによる安定化
176
852 動的PID制御のLMIによるロバスト安定化
178
86 動的PI近似D制御のLMIによる安定化
180

24 不変集合の安定性とリアプノフ直接法の一般化
23
第3章消散性と受動性の理論
27
32 アフィン非線形システムの消散性と受動性
32
33 システムの受動性判別KYP補題
37
332 線形システムのKYP補題
38
34 リアプノフの安定性と受動性の関係
40
342 準正定なリアプノフ関数による安定性
42
343 受動的なシステムの安定性
43
35 受動定理について
46
第4章 LMIによる安定性とロバスト安定性解析
49
412 リアプノフ不等式とLMIによる安定性解析
51
414 指定領域への極配置
53
42 有界実性H性能と強正実性のLMI条件
54
422 LMIによるロバスト安定性H性能解析̶その2
63
43 状態フィードバックによるロバスト安定化制御
67
44 静的出力フィードバック制御のリアプノフ不等式のLMI可解性
68
第5章出力フィードバック制御
73
52 静的出力フィードバック制御による安定化代数リカッチ方程式に基づく反復的計算法
75
522 反復的計算手法1
77
523 反復的計算手法2
79
53 静的出力フィードバック制御による安定化
82
532 ロバスト静的出力フィードバック制御
89
54 動的出力フィードバック制御
93
542 ロバスト動的出力フィードバック制御
95
55 相対次数ならびに標準形と零ダイナミクス
97
553 標準形と零ダイナミクス
98
56 最小位相システムの高ゲイン出力フィードバックによる安定化制御
104
第6章出力フィードバック制御器の最適化
111
62 静的出力フィードバック制御のゲイン行列最適化
115
622 線形システムの静的出力フィードバック制御のゲイン行列最適化
117
63 静的出力フィードバック制御の最適安定化条件代数リカッチ方程式の導出
119
64 静的出力フィードバック制御による最適安定化別法
125
642 静的出力フィードバック制御によるロバスト最適安定化
130
65 動的出力フィードバック制御一般化速度型出力フィードバック制御のゲイン行列最適化
131
652 線形システムの動的出力フィードバック制御のゲイン行列最適化
134
66 動的出力フィードバック制御の最適安定化
135
662 動的出力フィードバック制御によるロバスト最適安定化
139
第7章古典的PID制御論
143
72 PID制御器のパラメータ調整法
144
722 近似伝達関数モデルマッチング
145
723 ZieglerNicholsその他のパラメータ調整則
147
724 開ループ伝達関数に基づく調整則近似モデルマッチング
148
725 モデル予測制御IMC型PID制御
149
73 2 自由度PID制御
150
732 2自由度PID制御装置の構造とパラメータ調整法
152
74 スミス線形予測器型PID制御
155
87 高ゲインフィードバックに基づく安定化相対次数2以下の場合
182
88 時間遅れ線形MIMOシステムのスミス予測器型PID制御
189
882 時間遅れシステムの状態予測制御
192
第9章線形多変数システムのPSPRD制御とPSPRD+I制御
195
92 PSPRD制御のLMIに基づく安定化
196
93 高ゲインフィードバックに基づくPSPRD制御とPSPRD+I制御による安定化
199
932 高ゲインフィードバックによるPSPRD制御器の設計
202
933 制御器パラメータ行列のLMIによる決定
205
94 PSPRD制御によるL2ゲイン外乱抑制問題
208
943 PSPRD制御によるL2ゲイン外乱抑制
211
944 高ゲインフィードバックによる外乱抑制の設計
214
945 制御器パラメータ行列のLMIによる決定
217
第10章PID制御器の最適化
221
102 線形システムのPID制御器のゲイン行列最適化
225
103 PID制御の最適安定化
226
1032 PID制御のロバスト最適安定化
231
104 PI近似D制御器の最適安定化
233
105 動的PID制御のゲイン行列最適化
236
106 動的PID制御器の最適安定化
238
1062 動的PID制御のロバスト最適安定化
241
107 非線形システムのPID制御器のゲイン行列に関する勾配
244
1072 線形システムのPID制御のゲイン行列に関する勾配
253
108 勾配法による最適PIDゲイン行列の計算
255
第11章アフィン非線形システムのPID制御
257
112 レギュレーション問題のPID制御
258
113 位置に関する設定点サーボ問題のPID制御
260
114 ラグランジュ系のPID制御
263
115 ロボットアームのPID制御
266
1152 PID制御によるロボットの漸近安定化
269
116 線形化安定化によるアフィン非線形システムのPID制御
271
1162 状態積分制御と線形化の下での積分制御
272
1163 線形化安定化によるラグランジュ系のPID制御
276
第12章アフィン非線形システムの PSPRD 制御とPISPRD制御
279
1212 レギュレーション問題のPSPRD制御
280
1213 位置に関する設定点サーボ問題の PSPRD 制御
282
122 ラグランジュ系のPSPRD制御
284
1222 エラスチックジョイントをもつロボットアームのシミュレーション
287
1223 TORAモデルのシミュレーション
290
1224 倒立振子のシミュレーション
292
123 ロボットマニピュレータのPSPRD制御
297
1232 ロボットマニピュレータのシミュレーション
301
124 アフィン非線形システムのPISPRD制御
304
125 アフィン非線形システムのL2外乱抑制問題
307
索引
311
奥付
313
著作権

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著者について (2020)

志水清孝(しみず きよたか)

1962 年 慶應義塾大学工学部計測工学科卒業

1964 年 慶應義塾大学大学院修士課程修了(計測工学専攻)

1967 年 ケース工科大学大学院博士課程修了(システム工学専攻)

1967 年 Ph.D.(ケース工科大学)

1972 年 慶應義塾大学助教授

1980 年 慶應義塾大学教授

2005 年 慶應義塾大学名誉教授

書誌情報