計測と制御 総覧 — 測定技術・センサー・マイコン制御・制御理論

計測と制御（Measurement and Control）は、電気・機械・化学など多様な物理系の状態を測定し、目標値に追従させるための技術体系であり、家電の温度調節から産業用ロボット・航空機・発電所の自動制御まで現代インフラを横断する基盤技術を構成する。本記事は Electricity.canvas の計測と制御ブランチのハブであり、4 つの詳細記事へのナビゲーションを提供する。情報カットオフ 〜2025-08、confidence: medium 固定。

計測と制御の概念マップ

計測と制御の学習ステップを俯瞰する。

回路理論ブランチ（tech-334..340）が「受動素子・接続・解析」を扱い、パワーエレクトロニクスブランチ（tech-348..351）が「電力変換」を扱うのに対し、本ブランチは「物理量の取得と系の自動制御」を中心に据える。

4 柱の概要

計測と制御の応用領域

計測と制御技術が実社会でどのように使われているかを整理する。

温度制御：エアコン・冷蔵庫・電気炉などで温度センサー（サーミスタ・熱電対）が温度を測定し、マイコンが PID 演算を行ってヒーターや圧縮機の出力を制御する。目標温度への追従と省エネを両立する。

モータードライブ制御：電流センサーと回転センサーが動作状態をフィードバックし、インバータ（PWM 制御）がモーターの速度・トルクを精密に調整する。EV・産業ロボット・エレベータの典型例。

電力制御システム：太陽光発電の MPPT（最大電力点追従）制御、スイッチング電源の出力電圧安定化など、電力変換と制御理論が融合した応用領域。高速 A/D 変換とデジタル PWM が要となる。

ロボット制御：複数軸のサーボモーターを協調制御し、センサーフュージョンで位置・力・速度を同時管理する。リアルタイム OS と高速割り込み処理が不可欠。

電気系 canvas における位置づけ

Electricity.canvas の学習ロードマップにおいて、計測と制御ブランチは次の位置に置かれる。

1. 本質ブランチ（tech-315..322）：電荷・電流・電力の物理的基礎
2. 電磁気学ブランチ（tech-325..333）：磁界センサーの基礎原理
3. 回路理論ブランチ（tech-334..340）：回路法則・AC 解析（測定の前提）
4. 半導体・電子回路ブランチ（tech-341..347）：A/D 変換器・デジタル回路
5. パワーエレクトロニクス（tech-348..351）：PWM 電力制御の基盤
6. 計測と制御（本ハブ、tech-352..356）：物理量の取得と系の自動制御の統合

特に、磁界（tech-326）がなければ電流センサーの原理は理解できず、デジタル回路（tech-347）がなければマイコンの A/D 変換・タイマー機能は成立しない。本ブランチはこれらの前段ブランチを「測定と自動制御」として統合する位置に立つ。

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