
Closed-Loop Control
クローズドループ制御
クローズドループ制御とは、センサーで測定した実際の動作結果を制御装置へフィードバックし、指令値との誤差を自動的に補正しながら制御する方式のことです。
モーター制御やロボット制御では、エンコーダやセンサーから取得した位置・速度・トルクなどの情報をリアルタイムで監視し、目標値との差を修正しながら動作を調整します。
このフィードバック制御によって、高精度・高安定なモーション制御が実現できるため、サーボモーター、産業ロボット、CNC工作機械などの自動化設備で広く採用されています。
■クローズドループ制御の基本構造
クローズドループ制御は、次のような構成で動作します。
目標値(指令値) ↓ 制御装置(コントローラ) ↓ モーター / アクチュエータ ↓ センサー(エンコーダ) ↓ フィードバック信号 ↓ 制御装置へ戻る
制御装置は、このフィードバック情報を利用して誤差を補正します。
■クローズドループ制御の仕組み
(例):位置制御
◆状態 | ◆内容 |
指令位置 | 100 mm |
実際位置 | 98 mm |
誤差 | 2 mm |
この場合
誤差 → 制御装置が補正 → モーター再駆動
という処理が行われます。
■クローズドループ制御の特徴
◆特徴 | ◆内容 |
フィードバック | センサー情報利用 |
高精度制御 | 誤差自動補正 |
安定性 | 外乱に強い |
高性能 | 精密モーション制御 |
そのため、ロボット制御の基本技術となっています。
■オープンループ制御との違い
制御方式には2種類あります。
◆制御方式 | ◆特徴 |
クローズドループ | フィードバックあり |
オープンループ | フィードバックなし |
比較
◆項目 | ◆クローズドループ | ◆オープンループ |
精度 | 高い | 中程度 |
安定性 | 高い | 外乱に弱い |
制御 | 自動補正 | 補正なし |
用途 | サーボ制御 | ステッピング |
■FA・ロボットでのクローズドループ制御
工場の自動化設備では、次の用途で使用されます。
◆用途 | ◆内容 |
サーボモーター | 位置・速度制御 |
産業ロボット | 多軸モーション制御 |
CNC工作機械 | 精密加工 |
半導体装置 | 高精度位置決め |
(例)
PLC / モーションコントローラ ↓ サーボアンプ ↓ モーター ↑ エンコーダ
■クローズドループ制御のメリット
◆メリット | ◆内容 |
高精度 | 誤差補正 |
安定性 | 外乱に強い |
高性能 | 精密制御 |
信頼性 | 動作保証 |
ロボットや精密装置では不可欠な制御方式です。
■まとめ
クローズドループ制御とは、センサーからのフィードバック情報を利用して誤差を補正しながら制御を行う方式です。
サーボモーターや産業ロボットなどのモーション制御で、高精度で安定した動作を実現するために使用されます。
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