電験三種 平成28年度(2016) 機械 問13 過去問解説

問13 《自動制御(比例・積分・微分動作)》
次の文章は,フィードバック制御における三つの基本的な制御動作に関する記述である。 目標値と制御量の差である偏差に【(ア)】して操作量を変化させる制御動作を【(ア)】動作という。この動作の場合,制御動作が働いて目標値と制御量の偏差が小さくなると操作量も小さくなるため,制御量を目標値に完全に一致させることができず,【(イ)】が生じる欠点がある。 一方,偏差の【(ウ)】値に応じて操作量を変化させる制御動作を【(ウ)】動作という。この動作は偏差の起こり始めに大きな操作量を与える動作をするので,偏差を早く減衰させる効果があるが,制御のタイミング(位相)によっては偏差を増幅し不安定になることがある。 また,偏差の【(エ)】値に応じて操作量を変化させる制御動作を【(エ)】動作という。この動作は偏差が零になるまで制御動作が行われるので,【(イ)】を無くすことができる。 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) (ア)積分 (イ)目標偏差 (ウ)微分 (エ)比例
  2. (2) (ア)比例 (イ)定常偏差 (ウ)微分 (エ)積分
  3. (3) (ア)微分 (イ)目標偏差 (ウ)積分 (エ)比例
  4. (4) (ア)比例 (イ)定常偏差 (ウ)積分 (エ)微分
  5. (5) (ア)微分 (イ)定常偏差 (ウ)比例 (エ)積分
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正解は(2)
解説
【考え方】比例・微分・積分の3つの動作が、それぞれ偏差の「大きさ」「変わる速さ」「ためた量」に応じて動く、と覚えます。 ■1 (ア)(イ) 比例動作 偏差は、目標値と今の値(制御量)との差です。 偏差の大きさに比例して操作量を変えるのが、比例動作です。→ (ア) 比例 偏差が小さくなると操作量も小さくなるので、最後に少しずれが残ります。 このずれを定常偏差(落ち着いたあとに残るずれ)といいます。→ (イ) 定常偏差 「目標偏差」という用語はありません。 ■2 (ウ) 微分動作 偏差が変わる速さに応じて動くのが、微分動作です。→ (ウ) 微分 ずれが出始めた瞬間に大きく動くので、素早く直せます。 ただし、タイミングによっては、かえって揺れが大きくなります。 ■3 (エ) 積分動作 偏差をためた量(積分値)に応じて動くのが、積分動作です。→ (エ) 積分 ずれが少しでも残ると、ためた量が増え続けて操作量が変わります。 そのため、定常偏差をなくせます。 答えは(2)ピヨ。
出典:平成28年度(2016) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)機械 問13