比例制御は、誤差に比例した出力を生成します。誤差が2倍になれば出力も2倍になり、誤差が小さければ出力も小さくなります。コントローラは目標から遠いほど強く制御し、近づくにつれて制御を弱めます。これは最も単純で直感的な制御動作です。

比例ゲインKpは、コントローラの応答速度を決定します。ゲインが高いほど応答は速くなりますが、発振のリスクがあります。ゲインが低いほど応答は安定しますが、応答は鈍くなります。コントローラの出力は、Kpに誤差を掛けた値です。以上です。計算は簡単ですが、調整はそう簡単ではありません。

比例制御行動

• 大きなエラーにも迅速に対応します。
• 定常負荷下における定常状態誤差。
• ゲインが高すぎると発振する。
• ゲインが低すぎると反応が鈍くなる。
• 多くの場合、積分項や微分項と組み合わせて用いられる。

定常状態誤差が主な弱点です。重力や摩擦に抗して位置を維持するために一定の出力が必要な場合、比例項にはゼロでない誤差が存在しなければなりません。つまり、システムは設定値より低い値で安定します。積分動作を加えることで誤差は解消され、微分動作を加えることで振動が軽減されます。実際のコントローラのほとんどは、これら3つの項すべてを使用します。しかし、一部のアプリケーションでは比例制御だけで十分です。単純なライン追従ロボットは、比例制御を使用して操舵できます。ロボットがラインから遠ざかるほど、より強く方向転換してラインに戻ります。これは、ロボットが常に動いており、誤差が安定しないためです。比例制御は基礎であり、他のすべては比例制御の上に成り立っています。