フィードバック制御 vs 開ループ制御
フィードバック制御 vs 開ループ制御
制御には 「開ループ制御（フィードフォワード制御）」 と 「フィードバック制御」 という2つの基本的な考え方があります。
① 開ループ制御（フィードフォワード制御）
👉 あらかじめ決めた通りに動かす制御
特徴
- 入力（指示）を与えたら、そのままシステムが動く
- 現在の状態を確認せずに制御 する
- 外乱（予測不能な変化）に弱い
例
- 電子レンジ：1分間加熱すると決めたら、途中で温度が変わっても加熱時間は変えない
- 工場のベルトコンベア：設定した速度で動くが、もし荷物が詰まってもそのまま動き続ける
- 信号機の制御：時間通りに赤→青に切り替わるが、交通量は考慮しない
メリット
✅ 構造が単純で計算負荷が少ない
✅ センサーが不要な場合が多く、コストが安い
✅ 速く動作できる（遅延が少ない）
デメリット
❌ 環境の変化（外乱）に対応できない
❌ 目標値に正確に到達する保証がない
❌ 高精度な制御には不向き
② フィードバック制御
👉 出力（実際の状態）を測定し、修正しながら制御する方法
特徴
- 現在の状態をセンサーで測定 し、目標との差を調整
- 目標値に対してズレがあれば、それを補正する
- 外乱（風・温度変化など）に強い
例
- エアコンの温度制御：設定温度と実際の温度を比べて、エアコンの強さを調整
- 自動車のクルーズコントロール：速度が落ちたらアクセルを踏み、速すぎたら緩める
- ドローンの姿勢制御：風で傾いたら、自動でバランスを取る
メリット
✅ 環境の変化に対応できる（外乱に強い）
✅ 目標値に正確に到達しやすい
✅ 安定した制御が可能
デメリット
❌ センサーが必要 → コストがかかる
❌ 計算が複雑 → 遅延が発生することがある
開ループ制御とフィードバック制御の比較
| 開ループ制御 | フィードバック制御 | |
|---|---|---|
| 仕組み | 目標に向かってそのまま動く | 状態を確認しながら修正 |
| 外乱への対応 | 対応できない | 対応できる |
| 精度 | 低い（ズレる可能性あり） | 高い（目標に近づける） |
| 計算負荷 | 小さい | 大きい（遅延の可能性） |
| 例 | 電子レンジ、信号機 | エアコン、ドローン |
実務での使い分け
✅ 「簡単で速く動作すればOK」な場合 → 開ループ制御
✅ 「精度が重要で、外乱に対応したい」場合 → フィードバック制御
実際のシステムでは、開ループとフィードバックを組み合わせることが多い です。
例えば、エアコンは「最初は設定温度に向けて強く冷やし（開ル ープ）、その後、温度を測りながら微調整（フィードバック）」を行います。
まとめ
- 開ループ制御：シンプルで速いが、外乱に弱い
- フィードバック制御：ズレを補正できるが、計算負荷が高い
制御を設計するときは、「精度・コスト・処理速度」のバランスを考えて、適切な方法を選ぶのが重要です！