前回と同じく、次のような装置を用意します。
インテリジェントブロックNXTのポートAにモータを接続します。
そして、モータにはアーム（テクニックビーム）とタイヤを取り付けます。これがモータの回転時の負荷となります。

前回のおさらいですが、「スピードコントロール」のプログラムです。

[Download]モータのスピード調節プログラム1(NXTソフトウェア2.0で作成)
目標となる角度との差を求め、その差に比例したパワーでモータを回転させます。

このプログラムでは、回転する速度を「1回転あたり2秒」に設定しています。

それでは、プログラム実行させてみましょう。
プログラムは10秒後に停止するように設定しています。つまり、モータが5回転して、タイヤの先端がスタート地点で戻ってくれば成功のはずです。

プログラムが終了しました。
モータの回転した角度を見てみると、先端（タイヤの取り付け位置）が目標の位置よりも手前で止まってしまったようです。
これはいったいなぜでしょうか？　問題の解決方法については、この後のページで紹介します。

それでは、ちゃんと目標の位置で停止できるように、プログラムを見直ししていきたいと思います。
ループブロックの終了する部分に、比較ブロックを追加してみました。こうすることで、タイマ側の管理する時間と、ループ側の管理する「時間のずれ」が無くなるはずです。
[Download]モータのスピード調節プログラム2(NXTソフトウェア2.0で作成)

プログラムを実行してみました。
意外にも、改良前との違いは特に見当たりませんでした。やみくもに対策してるようじゃいけませんね。
次のページでは、もっと効果的な対策方法を紹介します。

さらにプログラムを改造します。
前回のプログラムには、きちんと目標位置にたどりつけないという問題点がありました。
[Download]モータのスピード調節プログラム3(NXTソフトウェア2.0で作成)

プログラムを実行してみました、、、。1秒あたり0.5回転の速度でモータが回ります。

プログラムが終了しました。
プログラムの変更前に比べて、目的の位置にかなり近づきました。おおむね成功です。
ゲインを上げることで、目標位置に近づきやすくなったということになります。

変更前と変更後でグラフを比較してみました。
ゲインを3倍にすることで、パワーも3倍になるのかと思ってしまいますが、実際には見分けがつかないほど出力されるパワーは同じでした。大きな違いはスタート時のパワーですが、これはスタート時はモータが止まっているので、より大きなパワーを必要とするからです。

先ほどのプログラムをさらに改良して、「回転速度（角速度ともいいます）を求める機能」を追加してみました。
[Download]モータのスピード調節プログラム4(NXTソフトウェア2.0で作成)

速度を求める方法を図で表わしてみました。
青色の人が目標位置、オレンジ色の人が現在位置です。両者の位置を差し引けば差が求まります。そして、一定時間おきに現在位置の差を求めれば、それが速度になります。
作成したプログラムでは変数「deg」に現在の位置（角度）を入れて、変数「degbak」にループの一周前の位置を入れています。変数「deg」の値から変数「degbak」の値を引くことで速度が求められるわけです。

プログラムの実行結果です。
グラフに速度の値が描かれました。 1秒あたり0.5回転ということは、 0.01秒あたり0.005回転＝1.8度。おそらくこれくらいのペースでループブロックを循環しているため、値が小さくなってしまっているようです。
これで「速度」を求めることができるようになりましたので、次のページではこれを応用した制御方法を紹介します。

先ほどのプログラムをさらに改造します。
回転の速度（変数speed）を元にパワーを求め、それに今まで使っていたパワー（変数power）を足してみました。これによって、「急いで回転している時ほど、より大きなパワーを出す」という制御が加わりました。
先ほど行っていたのは比例（P）制御で、今回を足したのは微分（D）制御、二つ合わせて「PD制御」となります。本来、PD制御の「D」は「微分」という意味なのですが、プログラムを簡単にするために、ここでは「速度」を微分の代わりとして使います。
[Download]モータのスピード調節プログラム5(NXTソフトウェア2.0で作成)

プログラムを実行してみました。
グラフが二重になっていますが、これは速度の変化に対してモータのパワーが小刻みに変化しているためです。
気になる効果についてですが、今までの制御に比べて動きが機敏になったような気がします。速度を一定に保つように設定しているので、かなり分かりにくいのですが、、、。

さらにプログラムを改造します。
変数を用意して、モータの動作時間と回転速度を自在に設定できるようにしました。動作時間は変数totaltimeに代入して、回転速度は変数pitchに代入します。ここでは、モータの回転速度を「1秒あたり1回転」、動作時間を「3秒間」に設定しました。
[Download]モータのスピード調節プログラム6(NXTソフトウェア2.0で作成)

プログラムを実行させてみました。
モータの回転は指定どおり1秒あたり1回転を実現しましたが、最初はガクガクとした動きになりました。

では、グラフを確認してみましょう。
実行を開始してから 0.2～0.3秒あたりで、ガクッとパワーが落ち込んでいます。これは、回転に勢いがありすぎて、目標を追い抜いてしまったということを表しています。つまり、ゲインが大きすぎたようです。この値を調整することで快適にモータが回転するんじゃないかと思います。