制御工学Ⅰ

科目基礎情報

学校	鹿児島工業高等専門学校	開講年度	令和02年度 (2020年度)
授業科目	制御工学Ⅰ
科目番号	0080	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 1
開設学科	電子制御工学科	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	前期:2
教科書/教材	自動制御　柏木濶 著 朝倉出版株式会社
担当教員	新田 敦司

到達目標

１．自動制御の意義・特徴，フィードバック制御系の基本構成が説明できる．
２．基礎的な関数や微分方程式をラプラス変換，及び逆変換が説明できる．
３．線形制御系の特徴，伝達関数，応答の求め方を説明できる．
４．ブロック線図，周波数伝達関数，ベクトル軌跡，ボード線の求め方を説明できる．

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1		自動制御の意義・特徴，フィードバック制御系の基本構成が説明できる．	自動制御の意義・特徴，フィードバック制御系の基本構成が説明できない．
評価項目2	微分方程式とラプラス変換の関連を十分理解し，制御工学への適応を説明できる．	基礎的な関数や微分方程式をラプラス変換，及び逆変換が説明できる．	基礎的な関数や微分方程式をラプラス変換，及び逆変換が説明できない．
評価項目3	線形制御系の特徴，伝達関数，応答の求め方を十分理解し，種々の制御系との関連を説明できる．	線形制御系の特徴，伝達関数，応答の求め方を説明できる．	線形制御系の特徴，伝達関数，応答の求め方を説明できる．
評価項目4	各種制御系のブロック線図化及び周波数特性を十分理解する．さらに，制御系の特性を説明できる．	ブロック線図，周波数伝達関数，ベクトル軌跡，ボード線の求め方を説明できる．	ブロック線図，周波数伝達関数，ベクトル軌跡，ボード線の求め方を説明できない．

学科の到達目標項目との関係

教育プログラムの学習・教育到達目標 3-3 （専門分野の知識と自主的・継続的に学習する能力を身につけ、与えられた制約下で計画的にものづくりの手法を活かして問題を解決できる能力を養う。）

本科（準学士課程）の学習・教育到達目標 3-c （専門分野の学習や工学実験等を通して、専門分野の基礎的な知識を修得することができる。）

教育プログラムの科目分類 (3)① （設計・システム系）

JABEE（2012）基準 1(2)(c) （数学及び自然科学に関する知識とそれらを応用する能力）

JABEE（2012）基準 2.1(1)① （設計・システム系科目群）

教育方法等

概要:

自動制御の概念，及び制御理論の基礎となるラプラス変換，伝達関数，ブロック線図について基礎的な内容を理解し，制御理論の基礎である線形システムの自動制御について基礎的な知識を把握し，実際の制御システムの設計に必要な基礎的能力を修得することを目的とする．

授業の進め方・方法:

自動制御は微積分，複素数の知識が必要である．また，システムの事例として電気回路を取り上げるので，電気回路の知識が必要である．

注意点:

ここで学習することは制御工学の基礎となる部分である．内容をよく理解するために，毎回予習や演習問題等の課題を含む復習として，60分以上の自学自習が必要である．理解状況を把握するために適宜小テストを行うので，講義内容をよく理解すること．不明な点や疑問点は参考書で調べたり質問するなどして，そのまま後に残さないこと．〔授業（90分）＋自学自習（60分）〕×30回

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	自動制御の概念	自動制御の意義・特徴，フィードバック制御系の基本構成が説明できる．
		2週	ラプラス変換	基礎的な関数や微分方程式をラプラス変換，及び逆変換が説明できる．
		3週	線形系の特徴	重ね合わせの原理が説明できる．インパルス信号，ステップ信号が説明できる．
		4週	伝達関数	伝達関数の意味が説明できる．基本要素（一次遅れの比例要素・一次遅れの微分要素・積分要素・微分要素・比例要素・無駄時間要素・二次遅れ要素）の伝達関数が説明できる．
		5週	伝達関数	基本要素（一次遅れの比例要素・一次遅れの微分要素・積分要素・微分要素・比例要素・無駄時間要素・二次遅れ要素）の伝達関数が説明できる．
		6週	応答	基本要素についてステップ応答，インパルス応答が算出できる．時定数の意味が説明できる．
		7週	ブロック線図	ブロック線図を等価変換して，システムの伝達関数が求められる．
		8週	ブロック線図	ブロック線図を等価変換して，システムの伝達関数が求められる．
	2ndQ
		9週	周波数伝達関数	基本要素について周波数伝達関数を求め，ゲイン・位相が求められる．
		10週	周波数伝達関数	基本要素について周波数伝達関数を求め，ゲイン・位相が求められる．
		11週	ベクトル軌跡	基本要素についてベクトル軌跡を描くことができる．
		12週	ボード線図	基本要素についてボード線図を描くことができる．
		13週	ボード線図	基本要素についてボード線図を描くことができる．
		14週	ボード線図	基本要素についてボード線図を描くことができる．
		15週	試験答案の返却・解説	試験において間違えた部分を自分の課題として把握する
		16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

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
専門的能力	分野別の専門工学	電気・電子系分野	制御	伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。	3
				ブロック線図を用いてシステムを表現することができる。	3
				システムの過渡特性について、ステップ応答を用いて説明できる。	3
				システムの定常特性について、定常偏差を用いて説明できる。	3
				システムの周波数特性について、ボード線図を用いて説明できる。	3
				フィードバックシステムの安定判別法について説明できる。	3

評価割合

	試験	小テスト+レポート	態度	合計
総合評価割合	80	20	0	100
基礎的能力	0	0	0	0
専門的能力	80	20	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0