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開ループ制御

索引 開ループ制御

開ループ制御(かいループせいぎょ)またはオープンループ制御(Open-loop control)は、制御理論において、現在の状態と制御システムのモデルのみを使って入力に対して計算を行う制御を指す。 フィードバックを使わずに、入力が所定の目標値に達したかを判断することを特徴とする。つまり、開ループ制御システムは制御しているプロセスの出力を観測しない。したがって、真の開ループシステムは機械学習には採用されず、発生させた誤りを訂正することもできない。また、システムにおける外乱を補償することもできない。 例えば灌漑用スプリンクラーのシステムは、土壌の湿度などをフィードバックとして測定しない限り、一種の開ループ制御システムとして機能する。たとえ雨が降っていても、設定された時間になるとスプリンクラーは起動し、水を無駄に消費し根腐れを引き起こす。 入力と出力としての状態の関係が明確で、数式として表せる場合、開ループ制御が便利である。例えば、負荷が一定な電動機の印加電圧を変化させて回転速度を制御する場合、開ループ制御が適している。しかし、負荷が予測できない場合、速度を制御するのに開ループ制御では不十分と考えられる。 開ループ制御は単純で安価であるため、フィードバックが重要ではない単純なプロセスや故障耐性を重視するプロセスによく使われる。典型例として古い洗濯機がある。その場合、洗濯時間は人間が判断して設定してやるだけである。より正確で適応的な制御をするには、一般にシステムの出力を入力にフィードバックする必要がある。そのような制御を閉ループ制御と呼ぶ。.

24 関係: 印加土壌プロセスヒトフィードバック制御システム制御理論スプリンクラー出力入力回転速度灌漑観測計算負荷閉ループ制御電圧電動機機械学習洗濯機湿度数式故障

印加

印加(いんか)とは、電気回路に電源や別の回路から電圧や信号を与える事を意味し、「電圧を印加する」「信号を印加する」という様に使われる。またこの時、印加された電圧、電流はそれぞれ印加電圧、印加電流と呼ばれる。 電圧を印加した瞬間に流れる大電流を突入電流(インラッシュ電流)という。電動機や変圧器など、巻線機器ではこうした突入電流を考慮したうえで機器の設計および保護継電器の整定を行う。 電圧を印加する際には感電災害や機器の破損を防止するため、作業員を当該機器から退避させたこと、配線が正確になされていることを確認しなければならない。.

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土壌

土壌(どじょう)とは、地球上の陸地の表面を覆っている生物活動の影響を受けた物質層のことである。一般には土(つち)とも呼ばれる。.

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プロセス

プロセスとは、情報処理においてプログラムの動作中のインスタンスを意味し、プログラムのコードおよび全ての変数やその他の状態を含む。オペレーティングシステム (OS) によっては、プロセスが複数のスレッドで構成される場合があり、命令を同時並行して実行する。.

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ヒト

ヒト(人、英: human)とは、広義にはヒト亜族(Hominina)に属する動物の総称であり、狭義には現生の(現在生きている)人類(学名: )を指す岩波 生物学辞典 第四版 p.1158 ヒト。 「ヒト」はいわゆる「人間」の生物学上の標準和名である。生物学上の種としての存在を指す場合には、カタカナを用いて、こう表記することが多い。 本記事では、ヒトの生物学的側面について述べる。現生の人類(狭義のヒト)に重きを置いて説明するが、その説明にあたって広義のヒトにも言及する。 なお、化石人類を含めた広義のヒトについてはヒト亜族も参照のこと。ヒトの進化については「人類の進化」および「古人類学」の項目を参照のこと。 ヒトの分布図.

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フィードバック

フィードバック(feedback)とは、もともと「帰還」と訳され、ある系の出力(結果)を入力(原因)側に戻す操作のこと。古くは調速機(ガバナ)の仕組みが、意識的な利用は1927年のw:Harold Stephen Blackによる負帰還増幅回路の発明に始まり、サイバネティックスによって広められた。システムの振る舞いを説明する為の基本原理として、エレクトロニクスの分野で増幅器の特性の改善、発振・演算回路及び自動制御回路などに広く利用されているのみならず、制御システムのような機械分野や生物分野、経済分野などにも広く適用例がある。自己相似を作り出す過程であり、それゆえに予測不可能な結果をもたらす場合もある。.

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制御システム

制御システム(せいぎょしすてむ、control system)または制御系(せいぎょけい)は、他の機器やシステムを管理し制御するための機器、あるいは機器群である。制御システムは大まかに、論理制御(逐次制御)とフィードバック制御(線型制御)に分類され、これらの組合せや派生によってさらに分類される。また、論理制御の設計の単純さと線型制御の扱いやすさを組み合わせたファジィ論理制御もある。ある種の機器やシステムは、本質的に制御不能である。 制御系という用語は、本質的に手動の制御にも適用される。例えば、操作者がプレス機を開閉するとき、論理では監視人が適切な場所にいない限り、開閉できないとされる。自動逐次制御システムは、一連の機械式アクチュエータが正しい順序で機能することでタスクを実行する。線型フィードバックシステムには、センサと制御アルゴリズムとアクチュエータから成る「制御ループ」があり、何らかの変数が標準値になるよう制御する。PID制御はフィードバックシステムの一種であり、炉の温度を一定に保つなどの用途に使われる。オープンループ制御では、フィードバックを直接使うことはなく、事前に設定された方法で動作する。.

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制御理論

制御理論(せいぎょりろん、control theory)とは、制御工学の一分野で、数理モデルを対象とした、主に数学を用いた制御に関係する理論である。いずれの理論も「モデル表現方法」「解析手法」「制御系設計手法」を与える。.

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スプリンクラー

プリンクラー (sprinkler) は、水に高圧をかけ飛沫にしてノズルから散布する装置。ただし、固定設備やそれに準ずる大きさのものに限ってこう呼ぶ。散水機(さんすいき)。 灌漑・防塵・冷却・清掃・消雪などに使われる。なお消防設備のスプリンクラーについては一般的に自動的に作動する等特殊なためスプリンクラー設備において別に論じる。.

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出力

出力(しゅつりょく)は、何らかの対象から出る信号や力、またその種類や大きさのことである。入力の対義語。アウトプット(output)ともいう。 主に以下のような分野の用語として使われる。.

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入力

入力(にゅうりょく)とは、コンピュータにおいては、装置に情報を与えること操作することで、電子回路や音響機器・映像機器においては、電子回路に電気信号または電気エネルギーを与えることである。 コンピュータの場合、例えば、キーボードからキーを打ち込んでコンピュータに文字を与えたりする。入力は人間対装置に限らず、装置対装置もあり得る。記憶装置から処理装置に情報を取り込むのがそれである。つまり、データの読み込みも入力であるといえる。 機械の場合、装置の原動機側を入力、負荷側を出力と呼ぶ。.

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回転速度

回転速度(かいてんそくど、rotational speed)は、回転数(かいてんすう、)ともいい、単位時間当たりに物体が回転する速さ(回数)のことである。 単位は、SIでは毎秒 (s−1) だが、毎分 (min−1) もSI併用単位である。また、SIではないが、回毎分 ('''rpm''') あるいは回毎秒 (rps) も日本の計量法で認められており、実用的には rpm が多く用いられている。 回転速度に ラジアンをかけると、角速度の大きさになる。回転速度を 、角速度の大きさを とすれば、回転速度と角速度の関係は以下のように表すことができる。 例えば、物体が 1 秒間に の割合で回転するならば、その回転速度は 1 s−1 つまり 60 rpm であり、角速度の大きさは rad/s となる。 機械の軸などの回転速度を計測する機器を回転計といい、タコメーターと回数計がある。 回転速度は一見、周波数(振動数)に似ており単位の次元も同じであるが、別の量である。.

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灌漑

管により畑に給水する灌漑施設(2000年) アメリカ合衆国ニュージャージー州での灌漑の様子 芝生に水を撒くスプリンクラー 灌漑(かんがい)とは、農地に外部から人工的に水を供給すること。農作物の増産、ランドスケープの維持、乾燥地帯や乾期の土壌で緑化する際などに利用される。他にも農業生産において、作物を霜害から守る、穀物の畑で雑草を抑制する、土壌の圧密を防ぐといった用途もある。対照的に直接的な降雨のみで行う農業を乾燥農業と呼ぶ。灌漑システムは、塵の飛散防止、下水処理、鉱業などにも使われる。灌漑と排水は組み合わせて研究されることが多い。 なお、「灌」「漑」は二文字とも常用漢字の表外字のため、報道では新聞常用漢字表により「かんがい」とひらがなで表示されるのが一般的である。学校の教材等も同様である。.

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観測

観測(かんそく)とは、.

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計算

計算(けいさん)とは、与えられた情報をもとに、命題に従って演繹することである。 これは人間が無意識のレベルで行っている判断(→判断力)や、動物一般が行っている思考を、計算という形で意識化する手法ともいえ、その意味では「ものを考えること」一般が「計算」の一種だとみなすことも可能である。計算に使用される手続きはアルゴリズムと呼ばれる。対人関係において、戦略をアルゴリズムとして状況を有利に運ぶことも時に「計算」と表現される。 もっとも一般的かつ義務教育の範疇で最初に習うものは、算術(算数)における四則演算を、演算記号に示されたアルゴリズム通りに処理するものである。こういった「計算」は日常生活から専門的分野まで幅広く行われており、これを専門に処理する装置や機械も、人類の歴史において数多く開発され利用されている。.

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負荷

負荷(ふか).

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閉ループ制御

閉ループ制御(へいループせいぎょ)またはクローズループ制御(英: Close-loop control)は位置決め制御方式の一種。 制御装置からの出力信号によって制御された機械やモーターの移動量のデータを制御装置にフィードバックし、入力値と出力値を常に比較して両者を一致させるように全体の操作量を調整する制御。指令だけをしてフィードバックを取らないオープンループ制御に対して、クローズドループ制御は指令からフィードバックを取り補正を加える。.

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(あめ)とは、大気から水の滴が落下する現象で、降水現象および天気の一種。また、落下する水滴そのもの(雨粒)のことグランド現代大百科事典、大田正次『雨』p412-413。大気に含まれる水蒸気が源であり、冷却されて凝結した微小な水滴が雲を形成、雲の中で水滴が成長し、やがて重力により落下してくるものである。ただし、成長の過程で一旦凍結し氷晶を経て再び融解するものもある。地球上の水循環を構成する最大の淡水供給源で、生態系に多岐にわたり関与するほか、農業や水力発電などを通して人類の生活にも関与している。.

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電圧

電圧(でんあつ、voltage)とは直観的には電気を流そうとする「圧力のようなもの」である-->。単位としては, SI単位系(MKSA単位系)ではボルト(V)が使われる。電圧を意味する記号には、EやVがよく使われる。 電圧は電位差ないしその近似によって定義される。 電気の流れに付いては「電流」を参照の事。.

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電動機

様々な電動機。006P型電池との比較。 電動機(でんどうき、Electric motor)とは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する電力機器、原動機の総称。モーター、電気モーターとも呼ばれる「モーター」というカタカナ表記に関して、電気学会に於いては「モータ」という表記方を定めている他、電動機メーカーによっては「モーター」のドイツ語表記“Motor”の20世紀前半までドイツ語発音の模範とされた「舞台発音」に基づいた発音方に倣って「モートル」(或いは「モトール」)という表記方を用いているところが見られる《日本電産Webサイト内『』ページ後半に掲載されているコラム『モーターの語源』より;なお「モートル」という表記は、現在、少なくとも日立系列の日立産機システムと東芝系列の東芝産業機器システムに於いて、主にブランド名の中で用いられている》。 一般に、磁場(磁界)と電流の相互作用(ローレンツ力)による力を利用して回転運動を出力するものが多いが、直線運動を得るリニアモーターや磁場を用いず超音波振動を利用する超音波モータなども実用化されている。静電気力を利用した静電モーターも古くから知られている。 なお、本来、「モータ(ー)」("motor")という言葉は「動力」を意味し、特に電動機に限定した用語ではない。それゆえ、何らかの動力の役割を果たす装置は、モーターと形容されることもよくある(ロケットモーターなど)。 以下では、電磁力により回転力を生み出す一般的な電動機を中心に説明し、それ以外のリニアモーターや超音波モータは末尾で簡単に説明する。.

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機械学習

機械学習(きかいがくしゅう、machine learning)とは、人工知能における研究課題の一つで、人間が自然に行っている学習能力と同様の機能をコンピュータで実現しようとする技術・手法のことである。.

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洗濯機

洗濯機(せんたくき、washing machine, laundry machine)は、洗濯に用いられる機械。.

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湿度

湿度(しつど、humidity)とは大気中に、水蒸気の形で含まれる水の量を、比率で表した数値。空気のしめり具合を表す。 空気が水蒸気の形で包含できる水分量(飽和水蒸気量)は、温度により一定している。この限度を100として、実際の空気中の水分量が最大限度の何%に当たるかを比率で表した数値が、湿度である。 湿度にも数種類の指標があるが、気象予報などで一般的に使用されるのは相対湿度である。絶対湿度()とは、国際的には容積絶対湿度のことである。しかし、日本では空気調和工学の分野では重量絶対湿度(混合比)が「絶対湿度」と呼ばれている。.

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数式

数式(すうしき、)は、数・演算記号・不定元などの数学的な文字・記号(および約物)が一定の規則にのっとって結合された、文字列である。 一般に数式には、その値 が定められており、数式はその値を表現すると考えられている。数式の値の評価 は、その数式に用いられる記号の定義あるいは値によって決まる。すなわち、数式はそれが現れる文脈に完全に依存した形で決まる。.

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故障

故障(こしょう)とは、物事の正常な働きが損なわれていること。あるい事態の進行に差し障りがある要素を指す。 機械の円滑な動作に問題がある場合このように表現することもあれば、(人間および動物の)身体に不調がある場合にもこの語が使われる。.

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