자동제어의 분류

제어량의 면에서 제어계를 분류하면 공정제어와 서보메커니즘의 2개로 분류되고, 여기에 자동조정을 더해서 3개로 분류할 수도 있다. 공정제어란 온도·유량·압력·조성·효율 등 공업공정의 상태량을 제어량으로 하는 제어이며, 앞으로 설명할 정치제어(定値制御)가 그 중심이다. 서보메커니즘은 원래 병기(兵器)를 중심으로 하여 발달한 것으로, 물체의 위치·방위·자세 등을 제어량으로 하여, 목표값에 추종하는 추종제어(追從制御)가 중심으로 되어 있다. 자동조정은 속도·주파수·전압 등 동력관계와 그 밖의 기기운전량을 제어량으로 하는 경우이고, 주로 정치제어이다. 이 세 가지는 원래 각각 다른 분야에서 발달한 것이지만, 최근에는 이론·기술·응용면에서 상호 밀접한 관계를 가지게 되어, 이것을 통합처리하는 자동제어공학이 확립되었다.

다음으로 목표값의 종류에 따라 정치제어·추치제어(追値制御)·프로그램제어로 분류된다. 정치제어는 목표값이 일정한 제어이고 추치제어는 목표값이 임의로 변화하는 제어이며, 이 중에서 임의로 시간적 변화를 하는 것을 추종 또는 추미제어(追尾制御), 목표값이 다른 양과 일정한 비율관계를 가지고 변화하는 경우를 비율제어(比率制御)라 한다. 프로그램제어는 목표값이 미리 정해진 시간적 변화를 하는 경우의 제어이다. 이 분류법은 앞에서 설명한 분류에 비해 제어장치의 목적이 달라지는 경우가 많고, 기술의 구체화에 의의가 있다. 또 조작부를 움직이는 데 필요한 에너지를 제어대상으로부터 직접 얻어서 행하는 제어인가, 보조에너지원에서 얻어 행하는 제어인가에 따라, 자력제어(自力制御) 또는 타력제어(他力制御)로 나누고 있다. 또한 제어신호가 시간적으로 연속인가 불연속인가에 따라 연속제어·샘플값제어로 불리고 있다. 디지털제어는 샘플값제어의 대표적인 방식이며, 연속제어에서는 볼 수 없는 많은 특징을 가지고 있다.

보다 진보된 제어로서 적응제어(適應制御)·최적제어(最適制御)·최적화제어(最適化制御)·학습제어·계산제어라는 명칭을 가지는 제어방식 등이 있다. 적응제어란 목표값이나 외란의 성질이 변하거나, 또는 환경변화에 의해 제어대상의 성질이 변화해도 제어계가 항상 최적의 상태로 되도록 적극적으로 제어계가 자기조정할 능력을 가지고 있는 시스템을 말한다. 최적화제어·최적제어는 이것의 일종인데, 전자는 제어목표를 환경의 변화에 따라 언제나 최대 또는 최소가 되도록 유지하는 시스템, 즉 정적 최적조건을 추구하는 제어방식인 데 대해, 후자는 동적 최적조건을 추구하는 제어방식이다. 이것들을 실현하기 위해서는 제어장치로서 컴퓨터의 능력을 사용하는 것이 많고, 컴퓨터를 제어계에 도입한 제어를 컴퓨터제어라 한다. 이와 같은 고도의 제어를 하기 위해서는 제어 대상의 성질을 철저하게 이해하고, 이것을 수식(數式) 모델로서 컴퓨터에 기억시킬 필요가 있으며, 이 수식모델 작성이 제어시스템 완성에 큰 열쇠로 되어 있다. 학습제어는 과거에 경험한 제어동작을 기억하여 장래의 제어방식에 반영시킨다고 하는 가장 앞선 방법이다.