概要:
PID制御は産業界で広く利用されており，その応用例は多岐にわたる．そこで，本講義はフィードバック制御の中でも，PID制御を取り上げ，その基礎知識を学習する．
授業の進め方・方法:
授業の前半は，基礎知識を学習する．また，PID定数とフィードバックシステムの特性について学習する．授業の後半では，産業界で利用されるPID制御技術である，アンチワインドアップ，微分先行型PID制御，比例帯，その他のアドバンストPID制御について触れ，実用上の制御を学習する．PCを用いて，数値シミュレーションを行い，アドバンストPID制御などの効果を実際に確認する．
注意点:
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
フィードバック制御とは |
フィードバック制御の基本原理を説明できる．
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| 2週 |
フィードバックシステムの応 |
フィードバックシステムの応答波形に関する用語を説明できる．
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| 3週 |
PID制御①
P動作（比例動作） |
P動作(比例動作)について，原理と特徴を説明できる．
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| 4週 |
PID制御②
I動作（積分動作）
PI制御 |
I動作(積分動作)について，原理と特徴を説明できる．
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| 5週 |
PID制御③
D動作（微分動作）
PD制御，PID制御 |
D動作(微分動作)について，原理と特徴を説明できる．
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| 6週 |
PID調整法① |
CHR法やZN法を用いてPID定数を調整できる．
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| 7週 |
PID調整法② |
オートチューニングなど，閉ループで行なうPID調整法を説明できる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
前半の復習 |
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| 10週 |
フィードバックシステムの特性，ロバスト性，目標値追従性，外乱抑制性 |
ロバスト性と目標値応答性がトレードオフ問題であることを説明できる．
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| 11週 |
PID制御応用①
アンチワインドアップ，微分先行型，不完全微分 |
制御ループを，操作流の制約や目標値変更，ノイズなどに合わせて修正できる．
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| 12週 |
PID制御応用②
目標値重み，比例帯 |
目標値重みを用いることで，外乱抑制と目標値追従のトレードオフが改善されるかを説明できる．
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| 13週 |
PCを用いた数値シミュレーション① |
PCを用いてPID制御のシミュレーションを行い，PIDパラメータの調整やアドバンストPID制御を適用できる。
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| 14週 |
PCを用いた数値シミュレーション② |
PCを用いてPID制御のシミュレーションを行い，PIDパラメータの調整やアドバンストPID制御を適用できる。
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| 15週 |
PCを用いた数値シミュレーション③ |
PCを用いてPID制御のシミュレーションを行い，PIDパラメータの調整やアドバンストPID制御を適用できる。
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| 16週 |
期末試験 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 工学基礎 | 技術者倫理(知的財産、法令順守、持続可能性を含む)および技術史 | 技術者倫理(知的財産、法令順守、持続可能性を含む)および技術史 | 説明責任、製造物責任、リスクマネジメントなど、技術者の行動に関する基本的な責任事項を説明できる。 | 1 | |
| 情報技術の進展が社会に及ぼす影響、個人情報保護法、著作権などの法律について説明できる。 | 3 | |
| 高度情報通信ネットワーク社会の中核にある情報通信技術と倫理との関わりを説明できる。 | 3 | |
| 環境問題の現状についての基本的な事項について把握し、科学技術が地球環境や社会に及ぼす影響を説明できる。 | 2 | |
| 国際社会における技術者としてふさわしい行動とは何かを説明できる。 | 1 | |
| 知的財産の社会的意義や重要性の観点から、知的財産に関する基本的な事項を説明できる。 | 3 | |
| 知的財産の獲得などで必要な新規アイデアを生み出す技法などについて説明できる。 | 5 | |
| 技術者の社会的責任、社会規範や法令を守ること、企業内の法令順守(コンプライアンス)の重要性について説明できる。 | 6 | |
| 技術者を目指す者として、諸外国の文化・慣習などを尊重し、それぞれの国や地域に適用される関係法令を守ることの重要性を把握している。 | 5 | |
| 全ての人々が将来にわたって安心して暮らせる持続可能な開発を実現するために、自らの専門分野から配慮すべきことが何かを説明できる。 | 1 | |
| 技術者を目指す者として、平和の構築、異文化理解の推進、自然資源の維持、災害の防止などの課題に力を合わせて取り組んでいくことの重要性を認識している。 | 1 | |
| 情報リテラシー | 情報リテラシー | 情報を適切に収集・処理・発信するための基礎的な知識を活用できる。 | 2 | |
| 論理演算と進数変換の仕組みを用いて基本的な演算ができる。 | 2 | |
| コンピュータのハードウェアに関する基礎的な知識を活用できる。 | 2 | |