到達目標
制御システムの入出力の関係を伝達関数により理解する。これによりフィードバック制御系の考え方を学び、理解、応用できることを目標とする。
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
フィードバック制御の概念を説明できる。 | ファイードバック制御について具体例をあげて説明できる。 | フィードバック制御の具体例をあげることができる。 | フィードバック制御の説明も、その具体例も理解していない。 |
| 評価項目2
ラプラス変換および逆ラプラス変換を理解し、伝達関数を表現できる。 | ラプラス変換、逆ラプラス変換を十分に使いこなし、伝達関数を導出できる。 | ラプラス変換を理解し、入出力を伝達関数であらわせる。 | 基本的な関数程度のラプラス変換を知っている。 |
| 評価項目3
過渡応答を理解し、時間領域での応答を求めることができる。 | 与えられた過渡応答が求められる。 | 時間関数は計算できる。 | 過渡応答、ブロック図の等価変換も不十分である。 |
学科の到達目標項目との関係
(D) 専門分野の知識と情報技術を身につける。
説明
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教育方法等
概要:
制御技術の基礎とフィードバック制御の概要、それらを構成する要素と基礎的な技術について学ぶう。制御工学の基礎となる、ラプラス変換、伝達関数表示、過渡応答について学ぶ。制御対象として、一次振動系、二次振動系などの物理、機械振動学、電気回路（CR, LCR）を例に講義を行う。
授業の進め方・方法:
指定教科書と教員作成の講義資料を併用し進めていく。一部、対面と遠隔（オンデマンド）を併用する。
理解度向上のため、２回の試験の実施と演習課題に取り組む形をとる。
試験問題のレベルは指定教科書の章末問題および演習課題と同程度とする。
注意点:
準備学習として、オイラーの公式、部分積分法、部分分数展開、微分方程式を復習しておくこと。
総合評価が「不可」となった者に対して、１回のみ再試験を行う。実施方法等については別途示す。
事前・事後学習、オフィスアワー
【事前・事後学習】授業日の概ね２日前に、講義資料をTeamsにアップロードし、その資料等を使い事前学習を行うこととする。定期的に演習課題を実施し、自己採点により事後学習を行うこととする。
【オフィスアワー】授業実施日の16:00～17:00を基本とし、対応できるときは随時対応する（１号館１階 ロボメカ研究室(2)）
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 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス
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授業の進め方が理解できる。
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| 2週 |
制御工学の基礎概念と基本構成 |
自動制御の概念、基本的な制御系の構成や用語が理解できる。
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| 3週 |
自動制御の基礎数学①（ラプラス変換）
※オンデマンド併用 |
ラプラス変換の定義を理解し、原関数から像関数の変換ができる。
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| 4週 |
自動制御の基礎数学②（ラプラス変換の基本的性質）
※オンデマンド併用 |
ラプラス変換の基本的性質が理解できる。
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| 5週 |
自動制御の基礎数学③（逆ラプラス変換）
※オンデマンド併用 |
逆ラプラス変換の定義を理解し、部分分数展開等を使い逆変換ができる。
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| 6週 |
自動制御の基礎数学④（微分方程式）
※オンデマンド併用 |
ラプラス変換および逆ラプラス変換を用いた微分方程式解法が理解できる。
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| 7週 |
中間試験 |
前半の内容を復習し、理解度を確認する。
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| 8週 |
講義の前半の振り返り |
これまでの講義を復習し、理解度の向上をはかる。
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| 4thQ |
| 9週 |
自動制御系の表現①（伝達関数） |
伝達関数の定義が理解できる。
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| 10週 |
自動制御系の表現②（伝達関数） |
代表的な要素を理解し伝達関数を導出することができる。
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| 11週 |
自動制御系の表現③（ブロック線図） |
ブロック線図を理解し、基本結合および等価変換ができる。
ブロック線図から系全体の伝達関数を求めることができる。
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| 12週 |
過渡応答法①（インパルス応答、ステップ応答、ランプ応答） |
代表的な入力に対する過渡応答を求めることができる。
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| 13週 |
過渡応答法②（一次／二次遅れ系の応答） |
一次／二次遅れ系の過渡応答を求めることができ、応答からその特性が把握できる。
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| 14週 |
期末試験 |
後半の内容を復習し、理解度を確認する。
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| 15週 |
講義の後半の振り返りと総まとめ |
これまでの講義を復習し、理解度の向上をはかる。
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| 16週 |
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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 | 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 | 後9,後10,後14,後15 |
| 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 | 後11,後14,後15 |
| 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。 | 4 | 後12,後14,後15 |
| 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 | 後13,後14,後15 |
評価割合
| 中間試験 | 期末試験 | 演習課題 | 取組姿勢 | 合計 |
| 総合評価割合 | 35 | 35 | 20 | 10 | 100 |
| 基礎的能力 | 10 | 10 | 5 | 10 | 35 |
| 専門的能力 | 25 | 25 | 15 | 0 | 65 |