フリーランスエンジニアになる準備

制御システムの例を徹底解説!意外性のある身の回りにある例も公開

みなさんが普段使っている電化製品や家電製品は制御システムによって動いております。
このページでは制御システムとは?というところから始まり身の回りにある制御システムの例まで具体例を出しながら説明させていただきます。

SES営業頑張るっ子ちゃん
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日常的に使っているサービスの多くはコンピューターによって制御されていると思うと新鮮ですよね。

ITの知識がない方でもざっくりと制御システムの例について理解できるように解説させていただきますので参考にしてみてください。

フリーランスを極めた猫
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組み込みのフリーランス案件についてはこちらで解説させていただきましたので参考にしてみてくだい

制御システムとは

そもそも制御システムとは何でしょうか。
制御システムとは他の機器を管理し制御するためのシステム、もしくは機器群のことを言います。
もう少し簡単にいうと人力でなくコンピューターによってコントロールするための仕組みと言い換えてもいいでしょう。

例えばカップラーメンを作るためにお湯を沸騰させるとします。
100度に達したら加熱をストップするというのは人力ですよね。
それをコンピューターで制御することによって100度になったら自動的に加熱をストップして保温に切り替えることができれば便利ですよね。

SES営業頑張るっ子ちゃん
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これが制御システムのわかりやすい例で、日常的に使っているサービスの多くは制御システムによって成り立っています。

自動制御システムとは

このように機器が目的に応じて自動に操作を行って一定の数字や状態を維持するように行うことを自動制御システムといいます。
機器やシステムの出力結果を目標値である出力値と比較し入力値へ反映させることをフィードバック制御といいます。
フォードバック制御の代表例がエアコンです。
また、最近ではAIやドローンにも使われています。

SES営業頑張るっ子ちゃん
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制御の方法は色々あり、フィードフォワード制御という方法も有名です。

身の回りにある制御システムの具体例

次に身の回りにある制御システムの具体例について説明させていただきます。
制御方法などは専門的な知識が必要になるため、ぱっと見ただけではわかりにくい部分もありますが参考にしてみてください。

冷蔵庫

身の回りにある制御システムの具体例として冷蔵庫があります。
冷蔵庫の内部の温度ですが暑い日は温度が上がり、寒い日は下がるようでは困ってしまいますので一定に保つ必要があります。

簡単に言うと冷蔵庫内の温度状態に応じて冷蔵庫の負荷電流を制御することによって温度を一定に保持しています。
コンプレッサ・冷気循環用ファン・霜取りヒーターなどの各部位でも制御が行われています。

洗濯機

身の回りにある制御システムの具体例として洗濯機があります。
洗濯機はスイッチ一つで全ての工程を終わらせてくれて、人力が全く不要であり制御システムの代表例といってもいいでしょう。
洗濯機で使われる制御は以下の各工程に分かれます。

・スイッチ
・重量測定から水位決定
・洗剤投入
・給水
・すすぎ→給水→すすぎ
・脱水
・乾燥

洗濯機のすごいところは、各工程によって色々な数字や状態を判断しスムーズに選択が完了できるように設計されているところです。

SES営業頑張るっ子ちゃん
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洗濯機の回る速さが変わったり、止めたり、回したりただしく稼働しない場合のための対応などもセンサーが感知して行動し制御しているのです。

エアコン

身の回りにある制御システムの具体例としてエアコンがあります。
エアコンではCPUに制御システムが内蔵されており、送風ファン・角度調整・室外機ファンモーター・コンプレッサーモーターの制御を行います。
また、リモコンから赤外線で情報を受けて温度や風量などの設定を行います。

室温と設定温度を比較し、各モーターを行うことによって温度の調整が可能になるのです。
エアコンはシンプルですが日常的に使う制御システムの代表例ともいえるでしょう。

身の回りにある制御システムの具体例として車があります。
車はかなり高度な制御システムを複数搭載しており、これにより安全かつ快適な運転を可能にします。
もう少し具体的に説明すると小型なCPU (Central Processing Unit ) と呼ばれており、
制御系ECU郡、ボディ系ECU郡、エンターテイメント等を扱う情報系ECUに分類されております。

車の制御機能については説明すると多くなってしますので代表的なもののみを記載します。
・エンジン制御
・ドア制御
・ブレーキ制御
・ライト制御
・ステアリング制御
・オーディオやナビゲーション制御

フリーランスを極めた猫
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車の制御には高度な安全性が求められています。

ルンバ

身の回りにある制御システムの具体例としてルンバがあります。
ルンバはセンサーにより室内の状況を把握し、最適なアクションをとるように制御されています。
障害物までの距離、床面の把握などをセンサーで把握し制御し行動を行います。
また、ルンバはLispというプログラミング言語が使われています。
初心者がプログラミングを学ぶためにルンバはわかりやすいのでよく簡易的なルンバのシステムを作成するエンジニアを見かけることが多いです。

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