システム制御

科目基礎情報

学校 木更津工業高等専門学校 開講年度 平成28年度 (2016年度)
授業科目 システム制御
科目番号 0011 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 制御・情報システム工学専攻 対象学年 専2
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 教員が作成した配布資料
担当教員 岡本 峰基

到達目標

・ラグランジュの運動方程式を用いて機械系の運動方程式を立てることができる。
・一般化固有値問題となる制御対象を対角化できる。
・可制御性行列と可観測性行列を求め、制御対象の可制御・可観測性を調べることができる。
・状態フィードバックの原理を用いて、制御系の極を任意に配置できる。
・同一次元オブザーバを構成できる。
・最適レギュレータを設計することができる。
・数値解析ソフトScilabを用いて、制御に関する基本的な数値シミュレーションができる。

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
評価項目1ラグランジュの運動方程式を用いて機械系の運動方程式を立てることができる。ラグランジュの運動方程式を用いて簡単な機械系の運動方程式を立てることができる。ラグランジュの運動方程式を用いて簡単な機械系の運動方程式を立てることができない。
評価項目2状態フィードバックによる極配置とオブザーバとオブザーバの設計ができる。簡単なシステムに対して状態フィードバックによる極配置とオブザーバとオブザーバの設計ができる。状態フィードバックによる極配置とオブザーバとオブザーバの設計ができない。
評価項目3数値解析ソフトScilabを用いて、制御系が設計ができる。Scilabを用いて、制御に関する基本的な数値シミュレーションができる。Scilabを用いて数値シミュレーションができない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
制御対象のモデル化と制御系設計に関して学ぶ。制御系は主に現代制御に関するものである。また、理解を深めるために、Scilab(数値解析ソフト)を用いたシミュレーションを行う。
授業の進め方と授業内容・方法:
前半部分のモデル化と運動方程式と状態方程式の導出に関しては講義形式で進める。後半の状態フィードバック、状態オブザーバと最適レギュレータの設計に関しては、Scilab(数値解析ソフト)を用いたシミュレーションを取り入れた授業を行う。
注意点:
・力学の基礎、制御工学の基礎が必要なので、事前に十分復習しておくこと。また、不明な点は各自しっかり復習し、わからなければ、随時質問に訪れること。
・授業90分に対して配布プリントや講義ノートを活用して90分以上の予習・復習を行うこと。演習課題を出すので理解を深めるのに役立てること。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1週 ガイダンス 制御系の設計手順を説明できる。
2週 モデリング 制御系設計におけるモデリングの重要性を説明できる。
3週 ラグランジュの運動方程式1 簡単な機械系の運動方程式を導出できる。
4週 ラグランジュの運動方程式2 2自由度以上の機械系の運動方程式を導出できる。
5週 状態方程式 状態方程式と出力方程式の導出ができる。
6週 状態方程式と伝達関数 状態方程式と伝達関数の関係を説明できる。
7週 状態方程式の対角化 状態方程式の対角化の意義を説明でき、対角化できる。
8週 A/D、D/A変換 A/D、D/A変換の仕組みを説明できる。
9週 Scilabの使い方 Scilabの基本的な使い方を説明できる。
10週 可制御性と可観測性 Scilabを用いて可制御性と可観測性を調べることができる。
11週 状態フィードバック Scilabを用いて状態フィードバックによる極配置ができる。
12週 状態オブザーバ Scilabを用いて状態オブザーバが設計ができる。
13週 状態オブザーバと状態フィードバック Scilabを用いて状態オブザーバと状態フィードバックを組み合わせたシステムの設計ができる。
14週 最適レギュレータ Scilabを用いて最適レギュレータが設計ができる。
15週 試験
16週 答案返却・解説

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50000500100
基礎的能力0000000
専門的能力50000500100
分野横断的能力0000000