到達目標
１．ラプラス変換を基礎とした伝達関数とブロック線図を説明できる。
２．制御系の応答特性と周波数特性を説明できる。
３．制御系の安定性とその評価法を説明できる。
４．制御系の感度と定常偏差を説明できる。
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 | ラプラス変換を基礎とした伝達関数とブロック線図を説明できる。 | ラプラス変換を基礎とした伝達関数とブロック線図を理解できる。 | ラプラス変換を基礎とした伝達関数とブロック線図を理解できない。 |
| 評価項目2 | 制御系の応答特性と周波数特性を説明できる。 | 制御系の応答特性と周波数特性を理解できる。 | 制御系の応答特性と周波数特性を理解できない。 |
| 評価項目3 | 制御系の安定性とその評価法を説明できる。 | 制御系の安定性とその評価法を理解できる。 | 制御系の安定性とその評価法を理解できない。 |
| 評価項目4 | 制御系の感度と定常偏差を説明できる。 | 制御系の感度と定常偏差を理解できる。 | 制御系の感度と定常偏差を理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
フィードバック制御の特性をラプラス変換による古典制御理論により解析し、制御系の特性の理解と設計の基礎を養う。伝達関数表現、ブロック線図の表現、フィードバック系の応答と周波数特性、及びフィードバック系の安定性を学習する。
授業の進め方・方法:
本教科では数学の計算力が必須であるから、数学に弱い人は数学の自主学習をするべきである。分からない点は、遠慮なく質問に来ること。なお、本教科は、卒業後、電気主任技術者の免状交付申請を行うために開設されている科目である。
講義ノートの内容を見直し、講義に関係する例題・演習問題を解いておくこと。講義で示した次回予定部分の予習をしておくこと。
成績の評価は、定期試験の成績80％、および演習、レポートなどの成績20％で行い、合計の成績が60点以上のものを合格とする。
注意点:
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 |
制御の概念 |
自動制御とフィードバック制御の概念・役割を説明できる
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| 2週 |
ダイナミカルシステムの表現 |
物理、機械、電気回路システムの微分方程式による表現を説明できる
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| 3週 |
制御工学基礎［ラプラス変換1］ |
ラプラス変換の定義、基本的な関数のラプラス変換を説明できる
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| 4週 |
制御工学基礎［ラプラス変換2］ |
各種ラプラス変換の性質を説明できる
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| 5週 |
ラプラス変換による微分方程式の解法1 |
実システムに対するラプラス変換による表現法とその応答解を説明できる
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| 6週 |
ラプラス変換による微分方程式の解法2 |
微分方程式の解法とラプラス変換による解法との関連性を説明できる
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| 7週 |
伝達関数 |
伝達要素の種類と伝達関数による表現を説明できる
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| 8週 |
（中間試験） |
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| 2ndQ |
| 9週 |
サーボモータの伝達関数 |
ＤＣサーボモータのブロック線図及び伝達関数表現を説明できる
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| 10週 |
ブロック線図とその等価変換1 |
ブロック線図による表現法を説明できる
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| 11週 |
ブロック線図とその等価変換2 |
ブロック線図の簡単化を説明できる
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| 12週 |
ダイナミカルシステムの過度応答 |
インパルス応答，ステップ応答を説明できる
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| 13週 |
1次系の応答 |
1次系のラプラス変換法による応答解と時定数を説明できる
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| 14週 |
2次系の応答 |
2次系のラプラス変換法による応答解と，自然周波数，減衰係数，臨界制動を説明できる
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| 15週 |
（期末試験） |
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| 16週 |
総復習 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
極と過度応答 |
伝達関数の実数極，共役複素極と過度応答の関係．過度応答の特性を説明できる
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| 2週 |
ダイナミカルシステムの安定性 |
システムにおける伝達関数の特性根と安定性の関係を説明できる
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| 3週 |
ラウスの安定判別法 |
ラウスの安定判別法を説明できる
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| 4週 |
フルヴィッツの安定判別法 |
フルヴィッツの安定判別法を説明できる
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| 5週 |
フィードバック制御系の感度特性 |
パラメータの変動に対する感度，外乱に対する感度を説明できる
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| 6週 |
フィードバック制御系の定常特性1 |
目標値に対する定常特性，特に，定常偏差を説明できる
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| 7週 |
フィードバック制御系の定常特性2 |
外乱に対する定常特性を説明できる
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| 8週 |
（中間試験） |
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| 4thQ |
| 9週 |
フィードバック制御系の根軌跡1 |
根軌跡の性質を説明できる
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| 10週 |
フィードバック制御系の根軌跡2 |
例題を通して，根軌跡を説明できる
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| 11週 |
周波数応答1 |
周波数伝達関数、ベクトル軌跡を説明できる
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| 12週 |
周波数応答2 |
ボード線図を用いて説明できる
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| 13週 |
フィードバック制御系の安定性1 |
内部安定性を説明できる
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| 14週 |
フィードバック制御系の安定性2 |
ナイキストの安定判別法を説明できる
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| 15週 |
（期末試験） |
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| 16週 |
総復習 |
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評価割合
| 試験 | 演習 | 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 |