概要:
近年の機械装置は自動制御がなくてはならないものになっており,自動制御に関する基礎知識は機械技術者にとって必須技術の1つとなっている。したがって,制御工学の基礎理論体系について理解するとともに,現代制御理論を理解するための基礎学力を養成する。
本講義では,主にフィードバック制御を中心に,基礎解析法と制御系設計に関する基礎事項を習得を目指す。
授業の進め方・方法:
・講義は主に教科書に沿って板書で進めるので,ノートはしっかりとること。
・講義中に演習をおこなうので,関数電卓を持参すること。
・合否判定:定期試験2回の平均が60点以上を合格とする.
・最終評価:定期試験2回の平均点(100%)を最終評価とする.
・再試験:再試験は,全2回の試験のうち60点未満であった試験に対し行う.
合否は受験しなければならない試験すべてが60点以上であること.
最終評価は60点とする.
・関連図書として,以下のようなものがあるので参考にすると良い。
1.制御工学の考え方(木村英紀著,講談社ブルーバックス)
2.はじめての制御工学(佐藤ほか著,講談社)
3.制御工学演習(鳥羽ほか著,森北出版)
注意点:
・制御工学には線形代数,応用数学(ラプラス変換,複素関数論など)が必要となるため,これらの知識が受講の前提となる。
・講義終了後,自宅学習等により必ず復習をすること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス,自動制御の種類 |
・自動制御の定義と種類を説明できる。
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2週 |
ラプラス変換① |
・基本的な関数のラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができる。
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3週 |
ラプラス変換② |
・ラプラス変換と逆ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる。
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4週 |
ラプラス変換③ |
・ラプラス変換と逆ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる。
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5週 |
伝達関数とブロック線図① |
・制御系を微分方程式で表現でき,これを伝達関数に変換できる。
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6週 |
伝達関数とブロック線図② |
・制御系のブロック線図が描け,等価交換によって簡単な伝達関数に変換できる。
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7週 |
周波数応答① |
・システムの応答特性が理解できる。
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8週 |
中間試験 |
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4thQ |
9週 |
周波数応答② |
・周波数応答の物理的意味が理解できる。 ・伝達関数から周波数応答が計算できる。
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10週 |
周波数応答③ |
・ベクトル軌跡が図示でき,周波数応答との関係が理解できる。
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11週 |
周波数応答④ |
・ボード線図(折れ線近似)が図示でき,周波数応答との関係が理解できる。
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12週 |
制御系の安定性① |
・制御系の安定性の定義,および特性方程式との関係が理解できる。
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13週 |
制御系の安定性② |
・安定判別法により制御系の安定判別ができる。
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14週 |
フィードバック制御系の特性① |
・フィードバック制御系の特性が理解できる。 ・ナイキスト線図とボード線図により制御系の安定性が判別できる。 ・ゲイン余裕と位相余裕の物理的意味が理解できる。
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15週 |
フィードバック制御系の特性② |
・根軌跡が図示でき,その意味が理解できる。 ・制御系の定常特性が理解できる。
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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 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 4 | |
一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 4 | |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 4 | |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 4 | |
エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 4 | |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 4 | |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | |
応力とひずみを説明できる。 | 4 | |
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 4 | |
許容応力と安全率を説明できる。 | 4 | |
引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形を計算できる。 | 4 | |
両端固定棒や組合せ棒などの不静定問題について、応力を計算できる。 | 4 | |
線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。 | 4 | |
ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力を計算できる。 | 4 | |
丸棒および中空丸棒について、断面二次極モーメントと極断面係数を計算できる。 | 4 | |
軸のねじり剛性の意味を理解し、軸のねじれ角を計算できる。 | 4 | |
はりの定義や種類、はりに加わる荷重の種類を説明できる。 | 4 | |
はりに作用する力のつりあい、せん断力および曲げモーメントを計算できる。 | 4 | |
各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図を作成できる。 | 4 | |
曲げモーメントによって生じる曲げ応力およびその分布を計算できる。 | 4 | |