到達目標
本科目では,制御工学Ⅰで学んだ知識を基に,フィードバック制御システムの制御理論を習得し,自動制御応用に必要な知識について学習する。具体的には,伝達関数やブロック線図を用いたシステムの表現,システムの過渡特性・定常特性・周波数特性を説明できる方法,フィードバックシステムの安定性判別方法を習得し,基本的なサーボ制御系の基本設計ができるレベルを目標とする.
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 | 基本的な制御システムの入出力特性を伝達関数により表現し,そのシステムをブロック線図で表現できる. | 伝達関数を用いてシステムの入出力表現ができ,ブロック線図を用いたそのシステムの表現方法が理解できる. | 伝達関数を用いたシステムの入出力表現や,ブロック線図を用いたシステムの表現方法が理解できない. |
評価項目2 | 制御システムの過渡応答,定常特性,周波数特性を説明できるとともに,制御系の設計に適用できる. | 制御システムの過渡応答,定常特性,周波数特性について説明できる. | 制御システムの過渡応答,定常特性,周波数特性について理解できない. |
評価項目3 | 安定判別法を用いてフィードバックシステムの安定,不安定を判別できる. | 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. | 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ない. |
評価項目4 | 制御系の基本設計の考え方を理解し,サーボ制御系の基本的な設計ができる. | 制御系の基本設計の考え方を理解し,サーボ制御系の基本的な設計方法を説明できる. | 制御系の基本設計の考え方が理解できず,サーボ制御系の基本的な設計方法を説明できない. |
学科の到達目標項目との関係
JABEE学習・教育到達目標 (B-2)
説明
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函館高専教育目標 B
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教育方法等
概要:
本科目では,制御工学Ⅰで学んだ知識を基に,フィードバック制御システムの制御理論を習得し,自動制御応用に必要な知識について学習する。具体的には,伝達関数やブロック線図を用いたシステムの表現,システムの過渡特性・定常特性・周波数特性を説明できる方法,フィードバックシステムの安定性判別方法を習得し,基本的なサーボ制御系の基本設計ができるレベルを目標とする.
授業の進め方・方法:
・本科目は4年後期「制御工学Ⅰ」から継続して制御工学の知識を学習する科目であるため,「制御工学Ⅰ」の内容を十分に理解して授業に臨むことが必要である。
・微積分,ラプラス変換,対数,複素数等の数学の知識が必要となるので,復習しておくこと。
・制御理論は数学的に厳密で精緻な理論体系を備えており,授業においても数学的な記述が多いが,その物理的な意味を把握することが重要である。
注意点:
・課題,演習等は必ず自分で解き,授業中でわからない場合は担当教員に積極的に質問をすること。
JABEE教育到達目標評価 定期試験80%(B-2),課題20%(B-2)
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンス フィードバック制御系について |
授業の内容,位置付,評価方法,到達目標を理解する. フィードバック制御系について理解する.
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2週 |
1.制御系の伝達関数とブロック線図 (コア) |
・線形システムの入出力関係を伝達関数で表されることを理解する. ・ブロック線図によるシステムの表現法を理解し,説明できる.
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3週 |
1.制御系の伝達関数とブロック線図 (コア) |
・線形システムの入出力関係を伝達関数で表されることを理解する. ・ブロック線図によるシステムの表現法を理解し,説明できる.
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4週 |
1.制御系の伝達関数とブロック線図 (コア) |
・線形システムの入出力関係を伝達関数で表されることを理解する. ・ブロック線図によるシステムの表現法を理解し,説明できる.
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5週 |
2.制御系の時間応答(コア) ・過渡応答 |
・システムの過渡応答を理解し,インパルス入力に対する応答の求め方について説明できる.
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6週 |
2.制御系の時間応答(コア) ・過渡応答 |
・システムの過渡応答を理解し,インパルス入力に対する応答の求め方について説明できる.
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7週 |
2.制御系の時間応答(コア) ・過渡応答 |
・システムの過渡応答を理解し,インパルス入力に対する応答の求め方について説明できる.
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8週 |
前期中間試験 |
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2ndQ |
9週 |
・試験答案の返却と解説(1h) ・定常特性(1h) |
・試験で間違った問題の正しい解法を理解する. ・システムの定常特性を理解し,定常偏差を用いて,説明できる.
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10週 |
・定常特性 |
・システムの定常特性を理解し,定常偏差を用いて,説明できる.
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11週 |
・定常特性 |
・システムの定常特性を理解し,定常偏差を用いて,説明できる.
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12週 |
3.制御系の定常応答(コア) ・周波数特性 |
・システムの周波数応答の意味を理解し,周波数伝達関数について説明できる. ・ベクトル軌跡ならびにボード線図を用いて説明できる.
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13週 |
3.制御系の定常応答(コア) ・周波数特性 |
・システムの周波数応答の意味を理解し,周波数伝達関数について説明できる. ・ベクトル軌跡ならびにボード線図を用いて説明できる.
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14週 |
3.制御系の定常応答(コア) ・周波数特性 |
・システムの周波数応答の意味を理解し,周波数伝達関数について説明できる. ・ベクトル軌跡ならびにボード線図を用いて説明できる.
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15週 |
前期期末試験 |
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16週 |
・試験答案の返却と解説(1h) ・ベクトル軌跡とボード線図(1h) |
・試験で間違った問題の正しい解法を理解する ・システムの定常特性を理解し,定常偏差を用いて,説明できる.
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後期 |
3rdQ |
1週 |
・ベクトル軌跡とボード線図 |
・システムの定常特性を理解し,定常偏差を用いて,説明できる.
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2週 |
・ベクトル軌跡とボード線図 |
・システムの定常特性を理解し,定常偏差を用いて,説明できる.
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3週 |
◆ 演 習 |
・具体的な時間・定常応答の問題を解くことができる.
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4週 |
4.制御系の安定判別(コア) ・安定性の意味と特性方程式 ・システムの安定判別法 |
・安定性の意味と特性方程式について理解できる. ・フィードバックシステムの安定判別法について理解し,制御系の安定・不安定を判別できる.
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5週 |
4.制御系の安定判別(コア) ・安定性の意味と特性方程式 ・システムの安定判別法 |
・安定性の意味と特性方程式について理解できる. ・フィードバックシステムの安定判別法について理解し,制御系の安定・不安定を判別できる.
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6週 |
4.制御系の安定判別(コア) ・安定性の意味と特性方程式 ・システムの安定判別法 |
・安定性の意味と特性方程式について理解できる. ・フィードバックシステムの安定判別法について理解し,制御系の安定・不安定を判別できる.
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7週 |
◆ 演 習 |
・基本的な安定判別の問題を解くことができる.
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8週 |
後期中間試験 |
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4thQ |
9週 |
・試験答案の返却と解説(1h) 5.伝達関数に基づく制御系の設計(7h) ・制御系設計の概要 ・補償要素 |
・試験で間違った問題の正しい解法を理解する ・制御系の設計手順について説明できる. ・各種補償要素について説明できる.
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10週 |
・制御系設計の概要 ・補償要素 |
・制御系の設計手順について説明できる. ・各種補償要素について説明できる.
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11週 |
・制御系設計の概要 ・補償要素 |
・制御系の設計手順について説明できる. ・各種補償要素について説明できる.
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12週 |
・制御系設計の概要 ・補償要素 |
・制御系の設計手順について説明できる. ・各種補償要素について説明できる.
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13週 |
・DCモータの速度制御系の設計 |
・具体的な応用例としてDCモータの制御の設計方法について理解できる.
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14週 |
・DCモータの速度制御系の設計 |
・具体的な応用例としてDCモータの制御の設計方法について理解できる.
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15週 |
学年末試験 |
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16週 |
試験答案返却・解答解説 |
・間違った問題の正答を求めることができる
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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 | 機械系分野 | 計測制御 | 制御系の定常特性について説明できる。 | 4 | 前10,前11 |
制御系の周波数特性について説明できる。 | 3 | 前12,前13,前14 |
安定判別法を用いて制御系の安定・不安定を判別できる。 | 4 | 後4,後5,後6,後7 |
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。 | 4 | 前2,前3,前4 |
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。 | 4 | 前2,前3,前4 |
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 | 前5,前6,前7 |
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。 | 4 | 前9,前10,前11 |
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。 | 4 | 前12,前13,前14 |
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。 | 4 | 後4,後5,後6,後7 |
評価割合
| 試験 | 課題 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |