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講義名 現代制御理論
(副題)
開講責任部署 工学部先端工学基礎学科
講義開講時期 前期 講義区分 講義
基準単位数 2
校地 実務経験のある教員が担当
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DK525
英文科目名 Modern Control Theory
開講学期 5

担当教員
職種氏名所属
教育職員◎ 成清　辰生特任教授

授業の目的・方針 現代制御理論の基礎を習得し、様々な工学的な問題に対して理論的なアプローチができる能力を養成することを目的とする。現代制御理論の理解には、古典理論や線形代数などの数学的知見が要求される。本講義では、必要に応じて古典理論や数学を復習し、理論的に厳密な議論を行うよう努める。現代制御理論は、状態空間でシステム表現を行うため、分布定数系や非線形系の数学的表現も可能であり、多入力多出力系も取り扱うことができる。このため、伝達関数を用いる古典制御に比してより精緻な理論体系を持つ。本講義においては、主に1入力1出力系を対象にしたモデル化・解析・設計の一連の理論体系を学ぶ。
授業の達成目標 ①状態空間の概念を理解し、状態方程式を用いたシステム表現ができる。
②可制御性と可観測性の概念を理解し、その判定条件を用いた判定ができる。
③レギュレータとオブザーバの設計法を理解し、その設計ができる。
④サーボ制御系の設計法を理解し、その設計ができる。
⑤最適レギュレータの設計法を理解し、その設計ができる。
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
回テーマ内容・達成目標範囲（章、ページ番号）
1準備(1)行列および行列式、固有値および固有ベクトル3章，29-43
2準備(2)対角化およびジョルダン標準形、二次形式とノルム3章，43-61
3状態空間と状態方程式(1)状態空間の定義と状態方程式の導出4章，63-70
4状態空間と状態方程式(2)状態方程式の解、状態方程式と伝達関数4章，70-76
5章，79-84
5線形システムの数学的構造(1)可制御性と可制御標準形(1)6章，91-97
6線形システムの数学的構造(2)可制御性と可制御標準形(2)6章，97-102
7線形システムの数学的構造(3)可観測性と可観測標準形6章，102-109
8線形システムの数学的構造(4)座標変換と不変性、伝達関数の実現6章，110-115
9リアプノフの安定性理論リアプノフの安定性理論8章，146-155
10フィードバック制御の基礎(1)状態フィードバックと極配置(1)9章，159-165
11フィードバック制御の基礎(2)状態フィードバックと極配置(2)9章，165-172
12フィードバック制御の基礎(3)最適レギュレータの設計法9章，175-186
13フィードバック制御の基礎(4)最適レギュレータとサーボ系9章，186-199
14オブザーバ(1)同一次元オブザーバ10章，205-211
15オブザーバ(2)オブザーバを用いた状態フィードバック制御系の特徴10章，223-232
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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レポート100%〔①～⑤〕
解答例はMoodleにアップロードする。
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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開講日の６時限（18時～19時30分）。メール(n-tatsuo@以下大学)で時間を予約すること。Skypeでの質問を希望する場合は、アカウントを連絡ください。
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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宿題を課すが、提出する必要はない。解答はMoodleにアップロードするので、必ず各自確認すること。
関連する科目 ＜履修しておくことが望ましい科目＞
「制御工学基礎」、「常微分方程式」、「線形代数１および演習」、「線形代数２」