令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 機械（電気技術者試験センター）問13
機械
プロセス制御に関する問題
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次の文章は，プロセス制御に関する記述である。プロセス制御にはPID 制御が非常によく用いられている。その中で積分動作は主として［(ア)］特性の改善に，微分動作は［(イ)］特性の改善に有効であり，また，［(ウ)］動作は両方の特性を，ともにある程度改善することができる。これらの動作をディジタル処理を介して行う方法が最近よく用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)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。
| (ア) | (イ) | (ウ) | |
|---|---|---|---|
| (1) | 定常 | 過渡 | 加算 |
| (2) | 定常 | 過渡 | 比例 |
| (3) | 過渡 | 定常 | 比例 |
| (4) | 過渡 | 定常 | 加算 |
| (5) | 定常 | 過渡 | 減算 |
- 1(ア) 定常 (イ) 過渡 (ウ) 加算
- 2(ア) 定常 (イ) 過渡 (ウ) 比例
- 3(ア) 過渡 (イ) 定常 (ウ) 比例
- 4(ア) 過渡 (イ) 定常 (ウ) 加算
- 5(ア) 定常 (イ) 過渡 (ウ) 減算
答えと解説
✓ これが正解2(ア) 定常 (イ) 過渡 (ウ) 比例
解説
積分は定常、微分は過渡、両方をある程度改善するのは比例動作です。
PID 制御は、比例（P）・積分（I）・微分（D）の3つの動作を組み合わせる制御です。各動作が応答のどの面を改善するかを整理します。
積分動作は偏差を時間で積み重ねて操作量に加えるので、偏差が少しでも残っていれば操作量が変わり続け、最後に残る偏差（オフセット）をなくします。落ち着いた後の状態を改善するので(ア)は定常です。微分動作は偏差が変化する速さに応じて先回りして操作するので、目標値が変わった直後や外乱が入った直後の行き過ぎや振動を抑えます。(イ)は過渡です。
比例動作は偏差に比例した操作量を出す基本の動作で、ゲインを大きくすると応答が速くなり、残る偏差も小さくなるので、両方の特性をある程度改善できます。ただし大きくしすぎると振動的になり、偏差を完全にはなくせません。(ウ)は比例です。
以上で定常・過渡・比例の組合せが正解です。積分は残る偏差をなくす、微分は変化を先読みする、比例はその土台、と役割で覚えておくと取り違えません。
ほかの選択肢の解説
- 1(ア) 定常 (イ) 過渡 (ウ) 加算：(ウ)を加算としている点が誤りです。PID 制御を構成する動作は比例・積分・微分の3つで、加算は制御動作の名前ではありません。定常と過渡の両方をある程度改善できるのは比例動作です。
- 3(ア) 過渡 (イ) 定常 (ウ) 比例：(ア)と(イ)を入れ替えている点が誤りです。積分動作は残る偏差をなくして定常特性を改善し、微分動作は偏差の変化に先回りして過渡特性を改善します。(ウ)の比例は合っています。
- 4(ア) 過渡 (イ) 定常 (ウ) 加算：(ア)と(イ)が入れ替わり、(ウ)も加算としている点が誤りです。定常の偏差をなくすのが積分、応答の行き過ぎを抑えるのが微分で、両方をある程度よくするのは比例動作です。
- 5(ア) 定常 (イ) 過渡 (ウ) 減算：(ウ)を減算としている点が誤りです。減算は PID 制御の動作の名前ではありません。(ア)の定常と(イ)の過渡は合っており、両方の特性をある程度改善できるのは比例動作です。
出典：令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 機械 問13（電気技術者試験センター）。1問ずつ解ける形に加工しています（B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し）。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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