🧩 第06章：PoC統合制御構成と run_main.py

本章では、AITL-H PoCにおける統合制御スクリプト run_main.py の構成と制御ループ設計を説明します。
FSM・PID・UART・センサの各モジュールを接続し、PoCとしての一貫した動作を実現します。

1. ⚙️ 統合制御の目的

各制御モジュール（FSM/PID/UART/Sensor）を統合的に連携
外部命令（UART）を受信し、状態制御・出力制御を連動実行
センサ値に応じて動的に出力制御量を変化

2. 🧾 run_main.py の基本構成

from uart_driver import UARTDriver
from fsm_engine import FSMEngine
from pid_controller import PIDController
from sensor_interface import SensorInterface

# 初期化
uart = UARTDriver()
fsm = FSMEngine(config_path="fsm_config.yaml")
pid = PIDController(kp=1.2, ki=0.5, kd=0.1)
sensor = SensorInterface()

# 制御ループ
while True:
    # 1. 外部命令を取得（UART）
    command = uart.receive()
    if command:
        fsm.handle_event(command)

    # 2. センサ更新
    sensor.update()

    # 3. FSMの出力目標値を取得
    target_speed = fsm.get_output()

    # 4. 実測値を取得して制御量生成（PID）
    measured_speed = sensor.read_distance()
    pwm = pid.compute(target_speed, measured_speed)

    # 5. PWM制御量を出力（仮想）
    print(f"PWM output: {pwm}")

3. 📡 情報の流れと各層の役割

UART（知性）
   ↓ command
FSM（本能）---→ target_speed
                      ↓
Sensor（現実）       measured_speed
                      ↓
PID（理性）---→ PWM信号出力

このように、FSMとPIDを軸にしたデータフロー制御が成立しています。

4. 🔄 テストとデバッグの観点

UART命令を inject_command() でテスト送信可能
PIDの出力ログやFSM状態ログを print で確認
センサ値は sensor.update() で動的更新可能

🔚 まとめ

PoC制御の中心は run_main.py にあり、FSM・PID・UART・センサを一体化して動作検証を可能にしています。
この構造をもとに、将来的にはFSMの再構成やPIDの自動調整などの拡張が見込まれます。

図6-1：PoC統合制御ブロック図（Mermaid）

flowchart TD
    subgraph Intelligence
        UART["UART\n(知性)"]
    end

    subgraph Instinct
        FSM["FSM\n(本能)"]
    end

    subgraph Reality
        Sensor["Sensor\n(現実)"]
    end

    subgraph Reason
        PID["PID\n(理性)"]
    end

    UART -->|command| FSM
    FSM -->|target_speed| PID
    Sensor -->|measured_speed| PID
    PID -->|PWM信号| Actuator["Actuator\n(モータ等)"]
    Sensor -.->|環境入力| Environment["Environment"]
    Environment --> Sensor

📝 ライセンス / License

Code: MIT
Text: CC BY 4.0
Figures: CC BY-NC 4.0
（詳細は Docs Index のライセンス表 / License Table in Docs Index を参照）