こんにちは。自動制御システムの魅力的な世界について説明するこの記事へようこそ。
自動制御システムとは何か、開ループ システムと閉ループ システムの主な違い、自動煙制御システムの利点など、さまざまなトピックを取り上げます。
最後に、自動、半自動、または手動と呼ばれる制御システムを構成するものと、自動制御システムが手動制御オプションを提供する理由を調べます。好奇心旺盛な学習者でも、意欲的なエンジニアでも、座ってリラックスし、自動制御システムの魅力的な世界に飛び込みましょう。
自動制御システムの紹介
正式な定義:
1 つまたは複数のプロセスを使用して閉ループで接続された 1 つまたは複数の自動コントローラを持つ制御システム。
自動制御システムは、多くの技術および生物学的システムで使用される強力なツールです。
その主な機能は、制御変数からのフィードバックに基づいて操作変数を調整することにより、制御変数を調整することです。
さまざまな信号伝送方法が利用できるため、自動制御システムを多くのアプリケーションで使用して、大量のデータを迅速に処理する必要があるため、人間には実行できない操作を実行できます。
説明に戻ります。
自動制御システムは、オペレータの入力を必要とせずに動作する閉ループ制御システムの一種です。
その主な機能は、制御変数からのフィードバックに基づいて操作変数を調整することにより、制御変数を調整することです。
自動化に関連しています：
https://en.wikipedia.org/wiki/Automation
2 つのプロセス変数
自動制御システムは、制御変数と操作変数という 2 つの主要なプロセス変数で構成されています。
制御変数は、特定の設定値で調整または維持する必要があるパラメーターであり、操作変数は、目的の結果を達成するために調整できるパラメーターです。
信号伝送の種類
自動制御システムは、信号伝送にさまざまな方法を使用できます。
最も一般的な方法の 1 つは、信号伝送の媒体として圧縮空気を使用する空気圧伝送です。
もう 1 つの方法は、2 つのプロセス変数だけに限定されない、電気または電子信号の伝送です。
自動制御システムの応用
自動制御システムは、製造、輸送、エネルギー生産など、さまざまな用途で使用されています。
それらは、大量のデータを迅速に処理する必要がある多くの技術的および生物学的システムで広く使用されています。
重要ポイント
- 自動制御システムは、オペレータの入力なしで動作する閉ループ制御システムの一種です。
- これは、制御変数と操作変数という 2 つの主要なプロセス変数で構成されます。
- 自動制御システムの信号伝達には、空気圧伝達、電気または電子信号伝達など、さまざまな方法が使用されます。
- それらは、大量のデータを迅速に処理する必要がある多くの技術的および生物学的システムで広く使用されています。
- 自動制御システムは、製造、輸送、エネルギー生産など、さまざまな用途で使用されています。
開ループおよび閉ループ制御システム
閉ループと開ループのシステム:
自動制御システムには、開ループと閉ループの 2 つの主なタイプがあります。
それらの主な違いは、閉ループ システムには自己修正機能があり、開ループ システムには機能がないことです。
つまり、閉ループ システムはフィードバック制御システムとも呼ばれ、開ループ システムは非フィードバック制御とも呼ばれます。
| システム： | 説明： |
|---|---|
| 閉ループ システム | 閉ループ システムでは、目的の出力は入力に依存します。これは、システムが常にその出力を監視し、目的の出力を達成するために調整を行うことを意味します。閉ループ システムは、自己修正できるため、開ループ システムよりも信頼性が高いと考えられており、製造、輸送、エネルギー生産などのさまざまな業界で広く使用されています。 |
| 開ループシステム | 一方、開ループ システムでは、目的の出力は制御アクションに依存しません。これらのシステムは、事前に定義された入力に基づいて動作し、出力に基づいて調整を行うことはありません。これにより、閉ループ システムよりも信頼性が低くなり、正確な制御を必要としない単純なアプリケーションに主に使用されます。 |
メンテナンスと信頼性:
メンテナンスと信頼性の面では、オープン ループ システムは構造が単純であるため、クローズド ループ システムよりもメンテナンスが少なくて済みます。
ただし、前述のように、クローズド ループ システムは、自己修正して変化する条件に適応できるため、一般的に信頼性が高いと考えられています。
自動飛行制御システム
航空に興味がある場合は、自動飛行制御システム (AFCS) について聞いたことがあるかもしれません。これは、複数の自動操縦システムを 1 つのユニットに組み合わせた高度なシステムです。
このシステムは、連結された飛行制御コンピューター、自動操縦装置、ヨー ダンパー、自動エレベーター トリム制御などのさまざまなコンポーネントを使用して、安全で信頼性の高い飛行操作を提供します。
自動飛行制御システム (AFCS) は、パイロットの作業負荷を軽減し、安全で信頼性の高い飛行操作を提供するのに役立つ高度なシステムです。
このシステムは、複数の自動操縦システムを単一のユニットに統合し、航空機が効率的かつ効果的に動作することを保証します。
切断などの安全機能により、パイロットは緊急時に航空機を完全に制御できます。
AFCS は、戦略的および戦術的な飛行操作の両方に不可欠なツールです。
AFCS のしくみ
AFCSは、さまざまな自動操縦システムを1つのユニットに統合することで機能し、パイロットの作業負荷を軽減するのに役立ちます.
このシステムは、自動推進システム (自動スロットルとして知られている) などの機能を提供し、パイロットが指示したり、無線ナビゲーション信号に結合したりできます。
VNAV および LNAV ナビゲーション モードが選択されている場合、機体は選択されたプロファイルで飛行できます。
AFCSの構成要素
AFCS は、安全で信頼性の高い操作を提供するために連携して動作する 2 つの連結された飛行制御コンピューターで構成されています。
このシステムには、航空機のロールとピッチを制御するのに役立つ 2 軸オートパイロット、航空機のヨー運動を制御する 2 つのヨー ダンパー、航空機のピッチを調整するのに役立つ自動エレベーター トリム コントロールも含まれています。
AFCS には、切断などの安全機能も組み込まれており、システムを自動または手動で切り離すことができます。
これにより、緊急時にパイロットが航空機を完全に制御できるようになります。
AFCSの応用
AFCS は、戦略作戦と戦術作戦の両方に使用できます。
これにより、航空機は所定の飛行経路を正確に飛行することができ、特に長距離飛行に役立ちます。
このシステムは、航空機の効率的かつ効果的な運用を保証するレベルの安全性も提供します。
重要ポイント
- 自動飛行制御システム (AFCS) は、複数の自動操縦システムを 1 つのユニットに統合します。
- AFCS は、相互にリンクされた飛行制御コンピューター、オートパイロット、ヨー ダンパー、および自動エレベーター トリム制御を使用して、安全で信頼性の高い飛行操作を提供します。
- このシステムには、自動または手動でシステムを解除できる切断などの安全機能が組み込まれています。
- AFCS は、戦略的操作と戦術的操作の両方に役立ち、航空機が所定の飛行経路を正確に飛行できるようにします。
車の自動気候制御システム
車の快適性に関して言えば、オートマチック クライメート コントロール (オートマチック A/C) システムは優れた機能です。
天候に左右されず、ドライブを快適にしてくれる便利な機能です。
この空調システムについて知っておくべきことは次のとおりです。
希望の室内温度を維持
自動 A/C を使用すると、車内の温度を手動で事前に設定でき、システムが自動的にその温度を維持します。
これにより、運転中にエアコンの操作をいじる必要がなくなり、前方の道路に集中することができます。
品質管理用センサー
オートエアコンはセンサーを使用して、温度、湿度、気圧など、車内の空気の質を測定します。
この情報に基づいて、システムは温度とファンの速度を調整して、キャビンの空気の質を快適なレベルに保つことができます。
デュアルおよびトライゾーンの自動気候制御
オートマチック A/C を装備した一部の車両には、デュアルゾーンまたはトリゾーンの気候制御が付属しています。
デュアルゾーンでは、車の 2 つの別々のセクションが異なる好ましい温度を自律的に維持できますが、トライゾーンでは 3 つの別々のセクションがそうすることができます。
これにより、温度の好みに関係なく、車内の全員が快適に過ごせます。
放射線撮影における自動露出率制御システム
簡単に言えば、AEC システムは、X 線検査中に使用される放射線被ばく量が制御され、一貫していることを保証するのに役立ちます。
AEC システムは、露出過多や線量クリープのリスクを軽減しながら、一貫した放射線被ばくを確保し、高品質の画像を生成するのに役立ちます。
AEC システムの仕組みとその利点を理解することは、X 線検査と患者ケアの質を向上させるのに役立ちます。
AEC システムの仕組み
AEC システムは、X 線検査中に X 線装置のキロボルト (kV) とミリアンペア数 (mA) を自動的に調整することによって機能します。
このシステムは、事前設定された量の放射線が検出されると照射を終了するように設計されており、サイズや密度などの患者の要因に関係なく、結果として得られる画像が一貫した光学密度と信号対雑音比を持つようにします。
これにより、作成された X 線写真の品質と診断価値が高いことが保証されます。
異なる AEC システム
AEC システムにはさまざまな種類があり、それぞれがメーカーの設計目標に基づいて機能します。
露出時間や管電流を調整するシステムもあれば、kV や mA を調整するシステムもあります。
それを超えると AEC システムが最適に機能しない実際的な制限があることに注意することが重要です。
例えば、蛍光透視撮像システムは、典型的には、１００ｍＧｙ／分の最大透視露光率に制限される。
AEC システムを使用する利点
X 線撮影で AEC システムを使用すると、次のような多くの利点があります。
- 一貫した放射線被ばく: AEC システムは、X 線検査中に使用される放射線の量が一定であることを保証するのに役立ち、過剰被ばくのリスクを軽減するのに役立ちます。
- 画質: AEC システムは、サイズや密度などの患者要因に関係なく、診断価値のある高品質の画像を生成するのに役立ちます。
- 線量クリープの低減: AEC システムは、技術者が不注意で患者を過度の放射線にさらした場合に発生する線量クリープのリスクを低減するのに役立ちます。
自動煙制御システムの利点
火災安全に関して言えば、火災が発生した場合に人々を安全に保つための対策を講じることが不可欠です。
これを行う方法の 1 つは、自動煙制御システムを使用することです。
自動煙制御システムの利点
- 自動煙制御システムの主な利点は、居住者が不在または就寝している場合でも、煙の拡散を制限するのに役立つことです。これにより、出口ルートを明確に保ち、建物の出口パス内での耐久性を維持できます。
- このシステムは、スプリンクラーの水流、煙探知機、熱探知機などの 1 つまたは複数の火災探知装置によって作動させることができます。これにより、状況への迅速な対応が保証されます。
- 自動煙制御システムは、自然換気または機械式排煙を使用して煙を建物の外に移動させることができます。
自動煙制御システムの実装
自動煙制御システムの実装に関しては、留意すべき点がいくつかあります。
- システムは、資格のある防火専門家によって設計および設置されなければなりません。これにより、システムが正しくインストールされ、テストされていることが保証されます。
- 火災が発生した場合にシステムが適切に機能することを確認するために、システムを定期的に保守およびテストすることが重要です。
- また、建物の居住者がシステムに精通し、火災が発生した場合に何をすべきかを知っていることを確認する必要があります。
全体として、自動煙制御システムは、火災が発生した場合に重要な安全層を提供できます。
煙の拡散を制限することにより、出口ルートを明確に保ち、建物の出口経路内の耐久性を維持するのに役立ちます。
自動煙制御システムを適切に設置して維持すれば、建物の居住者と所有者の両方に安心感を与えることができます。
自動制御、半自動制御、手動制御と呼ばれる制御システムを構成するものは何ですか?
制御システムには、主に自動、半自動、手動の 3 つのタイプがあります。
各システムには独自の長所と短所がありますが、一般的に、自動および半自動システムは手動システムよりも信頼性、正確性、および効率性が高いと考えられています。
適切なタイプの制御システムを選択することで、プロセスが必要な制限内に収まるようにし、エラーのリスクを最小限に抑え、システムの全体的な効率を向上させることができます。
自動制御システム:
自動制御システムは、システムによって制御されるプロセス値を調整する閉ループ システムです。
このタイプのシステムは、外部の努力なしにエラーを調整および修正できるため、自動操作と見なされます。
自動制御システムの主な利点の 1 つは、その信頼性、効率、および精度です。
サーモスタットを使用してプロセス値を調整することにより、自動制御システムはシステムが事前設定された範囲内に留まることを保証し、エラーのリスクを最小限に抑え、システムの全体的な効率を向上させます。
半自動制御システム:
半自動制御システムは通常、作業者がステップを実行する必要があるときに作業者にメッセージを送信するコンピューター コントローラーによって調整されます。
このタイプのシステムは、エラーを調整して修正するために外部の努力を必要としますが、それでも手動タイプのシステムよりも信頼性が高く正確です。
半自動制御システムは、高度な精度が必要とされる状況で使用されますが、プロセスを完全に自動化することは現実的ではありません。
手動制御システム:
手動制御システムは、エラーを調整して修正するために外部の努力を必要とする開ループ制御システムです。
自動または半自動システムとは異なり、手動制御システムは信頼性、正確性、効率性に劣ります。
このタイプのシステムは、プロセスが単純な場合、または自動化のコストが非常に高い場合に一般的に使用されます。
手動制御システムでは、オペレーターはシステムを監視し、システムが必要な制限内に収まるように手動で調整する必要があります。
自動制御システムの手動制御オプション
自動制御システムは、さまざまな業界でプロセスを調整および監視するために広く使用されています。
ただし、システムが正しく動作していることを確認し、システム障害が発生した場合に備えてバックアップを提供するために、手動制御オプションを用意することが重要です。
手動制御は、システムのパフォーマンスと精度を維持するために不可欠です。
手動制御を使用することで、個人は最適なシステム パフォーマンスと実行されたすべてのアクションのトレーサビリティを確保できます。
手動制御の利点:
手動制御には、次のようないくつかの利点があります。
- 精度の検証: 個人が手動制御を実行して、測定の精度をチェックし、値を比較して、システムが正しく機能していることを確認できます。
- 調整と修正: 手動制御により、個人が修正を計算し、操作変数を調整して、最適なシステム パフォーマンスを維持できます。
- トレーサビリティ: 手動制御は、実行されたすべてのアクションのトレーサビリティを提供します。これは、単純な手動のハードワイヤード システムでは不可能です。
手動制御の種類:
手動制御には、従来の手動制御と IT 依存の手動制御の 2 種類があります。
- 従来の手動制御: これらの制御は、システム外の個人によって実行され、測定の精度の確認、値の比較、補正の計算、および操作変数の調整に使用できます。
- IT 依存の手動制御: これらの制御には、ある程度のシステム関与が必要です。
例としては、一貫した操作を確保し、例外を回避するための手動制御のプロセス所有者や、自動化されているがエラーを迅速に検出できるという利点があるアプリケーション制御が含まれます。
電力系統の自動発電制御
自動発電制御 (AGC) は、発電所で負荷の変動を管理し、システムの所望の周波数を維持するために使用される重要なシステムです。
自動発電制御 (AGC) は、電力システムの安定性と信頼性を保証する重要なシステムです。
発電機の出力を継続的に監視し、負荷要件に合わせて調整することにより、AGC は許容可能な周波数を維持し、タイラインの電力の流れを調整し、予備回転を制御します。
AGC は、負荷周波数制御システムとプラント制御システムの間の慎重な調整を必要とする複雑なシステムです。
自動発電制御（AGC）とは？
AGC は、負荷の変化に応じて複数の発電機の出力を調整する自動システムです。
このシステムは、発電機の電力出力が負荷要件に一致することを保証し、システムの周波数を安定に保ちます。
エネルギー コントロール センター (ECC) は、通常、発電と負荷のバランスが取れているかどうかを監視する AGC システムを実装しています。
AGC は、負荷の変動やリソースの変動により、通常の運用中に許容可能な周波数を維持するように設計されており、発電機の予期しない損失などのシステムの不測の事態への早期対応としても使用されます。
自動発電制御（AGC）の目的
AG C の主な目的は次の 3 つです。
- 周波数の維持: 電源システムの周波数は、許容範囲内に維持する必要があります。
希望の周波数からの逸脱は、機器に重大な損傷を与え、システム障害につながる可能性があります。
- 連系線による電力の流れの調整: 連系線は、電力システムのさまざまな領域を接続し、電力の伝達を容易にします。
AGC を使用して、これらのタイラインで電力の流れが所定の制限内に留まるようにし、過負荷や停電を防ぎます。
- 回転予備力の制御: 予備回転力とは、需要の急激な増加に対応するためにシステムが利用できる発電容量を指します。
AGC は、この予約を管理して、必要なときに利用できるようにし、需要の少ない期間に無駄にならないようにします。
自動生成制御 (AGC) はどのように機能しますか?
AGC は、発電機の電力出力を継続的に監視し、それをシステムの電力需要と比較します。
不一致がある場合、AGC システムは発電機の電力出力を負荷要件に合わせて調整します。
AGC は、負荷周波数制御システムから電力需要に関する情報を受け取り、プラント制御システムから発電機出力に関する情報を受け取ります。
これら 2 つのシステムが連携して、電力システムの安定性と安全性を確保します。
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