メカトロニクス特論

科目基礎情報

学校	旭川工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	メカトロニクス特論
科目番号	0026	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	応用化学専攻	対象学年	専2
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	MECHATRONICS（CRC PRESS）/ メカトロニクス入門（土谷・深谷　共著　森北出版）
担当教員	三井 聡

到達目標

1. 各種アクチュエータの種類、各種モータの動作原理、特性を理解し、説明できる。
2. 位置、速度センサの種類、動作原理、特性を理解し、説明できる。
3. PWM制御方式を理解し、説明できる。
4.　工作機械の制御について理解し、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	メカトロニクス製品の基本的な構成要素，特徴を理解し，説明できる。	メカトロニクス製品の基本的な構成要素，特徴をある程度理解し，説明できる。	メカトロニクス製品の基本的な構成要素，特徴を説明できない。
評価項目2	アクチュエータの種類，各種モータの動作原理，特性を理解し，説明できる。	アクチュエータの種類，各種モータの動作原理，特性をある程度理解し，説明できる。	アクチュエータの種類，各種モータの動作原理，特性をある程度理解し，説明できない。
評価項目3	システム制御について理解し、説明できる。	システム制御について程度理解し，説明できる。	システム制御について説明できない。
評価項目4	工作機械の位置決め制御を理解し，説明できる。	工作機械の位置決め制御を理解し，ある程度説明できる。	工作機械の位置決め制御を理解し，説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 (応用化学専攻の教育目標) （応用化学専攻の教育目標）

学習・教育到達度目標 (専攻科の教育目標) （専攻科の教育目標）

教育方法等

概要:

機械，電気，電子，情報，制御工学を関連付け，それらを統合したメカトロニクスに関する工学あるいは技術について学習し，理解を深めて，コンピュータで機械を制御する基礎的知識を身につける。簡単なメカトロニクス製品の基本設計ができる能力を養うことを目的とし，教科書および英語の文献を使ってメカトロニクスシステムを構成するアクチュエータの基本要素の動作原理，特徴、システム制御について学習する。この科目は企業で工作機械設計及び周辺システム設計を担当していた教員が，その経験を活かし，メカトロニクスシステム等について講義形式で授業を行う。

授業の進め方・方法:

・DCモータの構造、制御方法に関して課題として事前に英語文献を訳し、その内容について発表する。DCモータの動作原理、ステッピングモータ等、さらにシステム制御について学習する。
・MECHATRONICS（CRC PRESS）を各自分担して和訳し、分担者がその内容について適宜説明し、理解を深める。
・課題を毎回提出する。

注意点:

・自学自習(60時間)は，日常の授業(30時間)のための予習復習時間，MECHATRONICS（CRC PRESS）を和訳する課題，定期試験の準備のための勉強時間を総合したものとする。
・単位修得は評価点が60点以上で単位修得となる。各到達目標項目の到達レベルが標準以上である各項目を満たしていること。
・課題と期末試験を合わせた評価とする。

授業の属性・履修上の区分

ICT 利用

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	メカトロニクス概要 （１）メカトロニクス製品の特徴と分類	メカトロニクスの概要，分類について説明できる。
		2週	（２）メカトロニクスの構成要素とサーボシステム	サーボシステムについて理解し、説明できる。
		3週	アクチュエータ （１）DCモータの動作原理 　文献　9.1.1～9.1.3　直流モータ	DCモータの動作原理，種類とその特性について理解し、説明できる。
		4週	（２）ブラシレスDCモータ 　文献　9.1.4　ブラシレスDCモータ	ブラシレスDCモータの動作原理とその特性について理解し、説明できる。
		5週	（３）トルクモータの動作原理と特性 　文献　9.1.5　トルクモータ	トルクモータの特性について説明できる。
		6週	（４）DCモータの状態方程式 　文献　9.2　DCモータの方程式	DCサーボモータの状態方程式と伝達関数について理解し，説明できる。
		7週	（５）DCサーボモータの制御 　文献　9.3　DCモータの制御	DCサーボモータの制御方法について理解し、説明できる。
		8週	（６）DCサーボモータのＰＷＭ制御 　文献　9.4.3　パルス幅変調	ＰＷＭ制御方式を理解し、説明できる。 デューティー比と電流の関係を理解し、説明できる。
	2ndQ
		9週	システム制御 　文献　12.1　制御工学概要	制御の目的、概要について説明できる。
		10週	制御方法 （１）開ループ制御 　文献　12.1.1　フィードフォワード制御	制御システムの開ループ制御について理解し、説明できる。
		11週	（２）閉ループ制御 　文献　例12.1　フィードバック制御	制御システムの閉ループ制御について理解し、説明できる。
		12週	（３）制御システムの性能 　文献　12.2　制御システムの性能	制御システムの安定性、応答性、外乱・ノイズ、感度について理解し、説明できる。
		13週	（４）制御システムの実践例 　①プロセス制御 　文献　12.2　制御スキーム	制御システムの実践例として、プロセス制御について理解し、説明できる。
		14週	②工作機械のフィードバック制御 　文献　令12.4　工作機械の制御	NC工作機械の制御ついて理解し、説明できる。
		15週	期末試験	学んだ知識の確認ができる。
		16週	答案返却＆解説	学んだ知識の再確認＆修正ができる。

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	50	50	100
基礎的能力	25	20	45
専門的能力	25	30	55
分野横断的能力	0	0	0