到達目標
・簡単なシステムの伝達関数を求めることができ、ブロック線図を書くことが出来る。各種応答を求めることが出来る。
・各種安定判別法により、システムの安定性を判別できる。 システムの特性を判定でき、PID制御の原理および調整法について説明できる。
・システムの状態方程式を導き、状態方程式を解くことができる。安定性、制御性、可観測性を判別できる。
・レギュレータとオブザーバについて理解する。状態方程式から、位相面を描くことができる。
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 |
| 伝達関数の理解 | システムの伝達関数を理解し，各種応答の計算ができる | システムの伝達関数を理解し，各種応答の計算を理解できる | システムの伝達関数を理解できない |
| 安定性の理解 | システムの安定性を判別できる | システムの安定性の判別を理解できる | システムの安定性の判別を理解できない |
| フィードバック制御の理解 | フィードバック制御のゲイン設計が出来る | フィードバック制御のゲイン設計が理解できる | フィードバック制御のゲイン設計が理解できない |
学科の到達目標項目との関係
JABEE B-2
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専攻科課程 B-2
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教育方法等
概要:
電気・機械システムの制御について学習する．システムのモデル化，フィードバック制御，制御系の設計・評価について，伝達関数と状態方程式を用いて学習する．
授業の進め方・方法:
ラプラス変換・逆変換を自在に使えるように、繰り返し練習する必要がある。 制御系をブロック線図として表現し、伝達関数を求め、過渡応答・周波数応答を計算して、制御系の特性を把握できるように、多くの練習問題に挑戦してほしい。状態変数を用いた制御理論は数式を自在に駆使できるように関連する数学はよく復習しておくこと。
注意点:
①授業90分に対して90分以上の予習，復習を行うこと。
②レポートを４通課すので予習復習に役立てること．
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 |
フィードバック制御の基礎 |
フィードバックの概念を理解できる
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| 2週 |
伝達関数 |
システムを伝達関数として表現できる
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| 3週 |
伝達関数とブロック線図 |
ブロック線図を簡単化して伝達関数が計算できる
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| 4週 |
過渡応答 |
ステップ応答が計算できる
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| 5週 |
周波数応答 |
周波数応答が計算できる
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| 6週 |
ベクトル軌跡 |
ベクトル軌跡による周波数応答の表現方法を理解できる
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| 7週 |
ボード線図 |
ボード線図による周波数応答の表現方法を理解できる
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
フィードバック系の安定性 |
極による安定判別が理解できる
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| 10週 |
フィードバック系の安定性 |
ラウスの安定判別法および周波数特性による安定判別法が理解できる
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| 11週 |
フィードバック制御 |
精度について理解できる
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| 12週 |
フィードバック制御 |
速応性について理解できる
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| 13週 |
制御系設計 |
位相進みおよび位相遅れ補償について理解できる
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| 14週 |
制御系設計 |
PID制御系の設計方法を理解できる
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| 15週 |
制御系設計 |
任意極配置法による制御系の設計方法を理解できる
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
状態変数と状態方程式 |
状態変数と状態方程式を理解できる
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| 2週 |
状態方程式と伝達関数 |
状態方程式と伝達関数の変換を理解できる
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| 3週 |
状態方程式の解法 |
状態方程式の解法を理解できる
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| 4週 |
状態方程式の解法 |
状態方程式の解法を理解できる
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| 5週 |
安定性 |
固有値による安定性の判別方法を理解できる
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| 6週 |
可制御と可観測 |
可制御の判別方法を理解できる
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| 7週 |
可制御と可観測 |
可観測の判別方法を理解できる
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
正準形 |
可制御正準形と可観測正準形について理解できる
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| 10週 |
レギュレータとオブザーバ |
レギュレータについて理解できる
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| 11週 |
レギュレータとオブザーバ |
オブザーバについて理解できる
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| 12週 |
状態方程式と位相面 |
位相面軌道の表現方法を理解できる
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| 13週 |
ロボット制御 |
ロボットシステムの制御方法について理解できる
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| 14週 |
ロボット制御 |
運動学について理解できる
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| 15週 |
ロボット制御 |
線形フィードバック制御について理解できる
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| 16週 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 70 |
| 専門的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |