到達目標
物理モデルや回路モデルから制御系モデルを記述し,制御系CADを用いて簡単な制御系解析およびシミュレーション技法を修得する.
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 | 現実的な課題を制御系CADを用いて解析することができる. | 教科書の例題レベルの問題を制御系CADを用いて解くことができる. | 制御系CADを用いて制御の例題問題を解くことができない. |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 C
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JABEE d-1
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教育方法等
概要:
制御工学特論では,制御系CADを用いて,制御工学特有の解析手法を理解することを目的とする.
講義の前半は制御系の問題とその解法を説明する.講義の後半は,前半で与えられた
問題を制御系CAD(Scilab, Maxima)を使って解く方法を数名のグループごとに検討し,
レポートにまとめグループ単位で提出する.
授業の進め方・方法:
基本的ではあるが,重要な物理現象を扱うため,関連分野の基礎知識を有してい
ることが望ましい.なお,解析を行う上で,微分方程式などの数学の基礎知識を必要と
するので各自復習しておいて欲しい.
成績評価は講義内容に基づく課題によって行う.
この演習課題は期限内提出が必須である.なお課題提出はBlackboardを用いて行なう必要がある.
注意点:
本科目は学修単位科目であるため,授業時間相当の自主学習(授業の予習・復習を含む)を行う必要がある.
授業の属性・履修上の区分
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 |
オリエンテーション |
制御系の基本用語を理解することができる.
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2週 |
1階微分方程式 |
一階微分方程式の解を制御系CADを用いて計算することができる.
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3週 |
2階微分方程式(自由振動モデル) |
自由振動モデルの解を制御系CADを用いて計算し,減衰比に応じて挙動が変わることを確認できる.
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4週 |
2階微分方程式(強制振動) |
代表的な強制振動入力を加えた場合の強制振動解を制御系CADを用いて導出することができる.
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5週 |
2階微分方程式(強制振動2) |
強制振動解の応答波形から行き過ぎ時間,行き過ぎ量,遅れ時間,立上り時間を制御系CADを用いて導出することができる.
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6週 |
伝達関数の応答と定常偏差 |
伝達関数の応答と定常偏差を制御系CADを用いて導出することができる.
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7週 |
周波数特性の図的解析1 ~ ベクトル軌跡 |
あるシステムのベクトル軌跡を制御系CADを用いて導出することができる.
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8週 |
周波数特性の図的解析2 ~ ナイキストの安定判別 |
ベクトル軌跡を用いて安定判別を行うことができる
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2ndQ |
9週 |
安定判別1 |
制御系CADを用いてフルビッツの安定判別を行うことができる.
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10週 |
周波数応答の角周波数・位相差計算 |
伝達関数から周波数応答を数値処理型制御系CADにより可視化し,そこから角周波数や位相を導出することができる.
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11週 |
周波数応答のボード線図 |
伝達関数から数値処理型制御系CADを用いてボード線図を描画できる.
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12週 |
システム同定1 |
周波数応答の角周波数,位相差を制御系CADを用いて導出できる
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13週 |
システム同定2 |
導出した周波数応答の角周波数,位相差からボード線図を描画し,そのボード線図からシステムの伝達関数を推定できる.
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14週 |
PID 制御系の設計1 |
制御系CADのPID設計ツールの使用方法を理解できる
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15週 |
PID 制御系の設計2 |
制御系CADを用いてジーグラ・ニコルスの限界感度法を基にPID制御器を設計できる
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16週 |
レポート指導 |
各週の課題をレポートにまとめることができる
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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 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |