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講義名 制御工学基礎 年度 2020
(副題) 更新日時 2020/09/03 16:02
開講学部・学科 工学部先端工学基礎学科
講義開講時期 後期 講義区分 講義
基準単位数 2.0
実務経験
科目分類名 専門科目
ナンバリングコード/分野 ナンバリングコードD514
英文科目名 Introduction to Control Theory
開講学期 4

担当教員
職種氏名職名
教育職員◎ 成清 辰生特任教授

授業の目的・方針 フィードバック制御の概念を理解し、古典制御の基礎を習得することを目的とする。本講義では、まず複素関数論やラプラス変換を復習し、制御理論の理解に必要な数学的な準備を行う。次に、システムの概念やシステム表現について説明し、物理的(工学的)環境をシステムとして認識・表現する能力を養成することを目指す。さらに、伝達関数を用いたシステム表現を行い、過渡応答や周波数応答による安定性の判別や定常特性の評価法を示し、フィードバック制御系に要求される特性を明らかにする。この結果を用いて、フィードバック制御による補償器の設計法を与え、古典制御理論を体系化する。
授業の達成目標 ①ラプラス変換を理解し、微分方程式の解法などに応用できる。
②伝達関数の概念を理解し、様々なシステムを伝達関数とブロック線図を用いて表現できる。
③周波数応答を理解し、ボード線図を用いたシステム解析ができる。
④システムの安定性の概念を理解し、安定評価ができる。
⑤補償器の設計法を理解し、簡単なフィードバック補償器を設計できる。
学習・教育目標 【学部ディプロマポリシーに基づく。〔対応する授業の達成目標〕】


― (ⅰ)日本語による的確なコミュニケーション能力および英語等の外国語による基本的なコミュニケーション能力 〔   〕
― (ⅱ)物事に対して幅広い見方、考え方ができるとともに、説明できる能力〔   〕
― (ⅲ)十分な工学基礎の知識を修得し、それを工学分野の学習に適用する能力 〔   〕

◎ (ⅳ)機械システム、電子情報および物質工学の各分野の基礎知識とこれらの内少なくとも1分野の専門知識・技術 〔①~⑤〕

〇 (ⅴ)目標を把握し、創造性を発揮し解決策を立て、問題を解決する能力 〔①~⑤〕

― (ⅵ)修得した学識と能力を応用し、技術者の果たすべき役割と社会的責任を理解しつつ、研究を遂行できる能力 〔   〕
授業計画表
テーマ内容・達成目標範囲(章、ページ番号)
1制御の歴史および準備(1)システム概念、ラプラス変換の定義2章,5-6
2制御の歴史および準備(2)ラプラス変換の計算法2章,6-10
3制御の歴史および準備(3)ラプラス変換の性質2章,10-19
4制御の歴史および準備(4)ラプラス逆変換2章,19-23
5制御の歴史および準備(5)ラプラス変換の応用2章,23-27
6制御系の表現定数係数線形微分方程式で表される物理システムの例、伝達関数とブロック線図、基本的な伝達要素5章,79-81
7動的システムの応答(1)過渡応答7章,121-124
8中間試験  
9動的システムの応答(2)周波数応答7章,124-126
10動的システムの応答(3)周波数応答の図的表現7章,126-133
11フィードバック制御系の特性(1)Routhの安定判別法,Hurwitzの安定判別法8章,135-140
12フィードバック制御系の特性(2)Nyquistの安定判別法8章,140-146
13フィードバック制御系の特性(3)定常特性資料配布
14制御系設計(1)

位相進み補償、位相遅れ補償、位相進み遅れ補償、PID補償

資料配布
15制御系設計(2)Matlab, Simulinkによる制御系設計資料配布
16定期試験  
授業形式 講義形式
◆アクティブ・ラーニング型の授業要素を持つ場合は下記該当項目左に○を付してください
 (1)PBL(課題解決型学習)
 (2)反転授業(知識習得の要素を授業外に済ませ、
    知識確認等の要素を教室で行う)
 (3)ディスカッション、ディベート
 (4)グループワーク
 (5)プレゼンテーション
 (6)実習、フィールドワーク
成績評価方法 〔 〕内は対応する授業の達成目標
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宿題10%〔①~⑤〕
中間試験30%〔①~②〕
定期試験60%〔①~⑤〕
解答例はGoogle Classroomにアップロードする。採点後、答案は返却する。
教科書 成清辰生,不破勝彦著「制御工学」(理工図書株式会社) 2018年 ISBN978-4-8446-0876-9
参考書、文献 なし
授業オフィスアワー (曜日・時間帯・場所等)
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随時メールで質問可能です。あるいはメール予約を取ったのち、Skypeで面談も可能です。
準備学習、注意事項 授業時間外の学習 〔準備学習等〕、および学習上の注意事項
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宿題を課すので、必ず指定された期日までにGoogle Classroomへ提出すること。提出遅れは評価の対象外とする。解答はGoogle Classroomにアップロードするので、必ず確認すること。
関連する科目 <履修しておくことが望ましい科目>
「微分積分学1、2および演習」、「解析1a、1b」、「解析2a、2b」