到達目標
1.状態方程式を立てることができる.
2.状態フィードバック制御系が設計できる.
3.MATLAB/Simulinkを用いて状態フィードバック制御のシミュレーションを行い,その制御効果について評価することができる.
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 |
1.状態方程式を立てることができる. | □多入出力系の微分方程式から状態方程式を導くことができる. | □微分方程式から状態方程式を導くことができる. | □微分方程式から状態方程式を導くことができない. |
2.状態フィードバック制御系が設計できる. | □MATLABのコマンドを用いて,多入出力系における状態フィードバック制御系が設計できる. | □MATLABのコマンドを用いて状態フィードバック制御系が設計できる. | □MATLABのコマンドを用いて状態フィードバック制御系が設計できない. |
3.MATLAB/Simulinkを用いて状態フィードバック制御のシミュレーションを行い,その制御効果について評価することができる. | □Simulinkを用いて状態フィードバック制御のシミュレーションを行い,その制御効果について評価することができる. | □Simulinkを用いて状態フィードバック制御のシミュレーションを行うことができる. | □Simulinkを用いて状態フィードバック制御のシミュレーションを行うことができない. |
学科の到達目標項目との関係
【本校学習・教育目標(本科のみ)】 2
説明
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教育方法等
概要:
製造現場では技術者が不足しており,自動化が急速に進んでいる.それに伴い,高機能な制御システムが求められている.ここではその技術者を養成することを主眼に,現代制御理論の設計およびシミュレーション方法を習得する.
授業の進め方・方法:
単振子の制振制御をテーマに,Matlab / Simulinkを活用した制御系の設計およびシミュレーションを行う.適宜課題を与え,学習内容の理解を促す.
注意点:
1.評価については、評価割合に従って行います。ただし、適宜再試や追加課題を課し、加点することがあります。
2.この科目は学修単位科目であり、1単位あたり15時間の対面授業を実施します。併せて1単位あたり30時間の事前学習・事後学習が必要となります。
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 |
1)Teamsによる出欠確認テスト 2)シラバス説明 3)Moodleの内容紹介 4)到達目標,授業の概要 5)テキストの内容 |
システム制御工学の概要が説明できる.
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2週 |
1)レポートNo.2(MATLAB/Simulinkを用いたRC回路におけるPID制御シミュレーション)の解説 2)単振子における運動方程式の導出 |
1)MATLAB/Simulinkを用いた基本的な制御系の設計ができる. 2)多出力系の典型例である,単振子における運動方程式が導出できる.
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3週 |
1)単振子における運動方程式(復習)と角加速度フィードバック制御 2)ばね-質点系を例にした状態方程式の作り方 3)レポートNo.3(MATLAB/Simulinkを用いた単振子における制振制御シミュレーション)のヒント |
1)単振子における制振制御の原理が説明できる. 2)状態方程式の概要が説明できる.
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4週 |
1)1自由度・2自由度振動系における状態方程式(復習) 2)単振子の状態方程式 3)レポートNo.3の解説 4)状態フィードバック制御とその安定性 |
1)多入出力系における状態方程式を立てることができる. 2)単振子の状態方程式を立てることができる.
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5週 |
1)状態フィードバック制御とその安定性(復習) 2)最適レギュレータ(制御例,評価関数の最小化,安定性) |
1)状態フィードバックにおける安定性について説明できる. 2)最適レギュレータの概要を説明できる.
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6週 |
1)現代制御理論の概要,状態フィードバック制御・最適レギュレータ(復習) 2)Simulinkを用いたシミュレーション結果のExcelファイルへの出力方法 3)オブザーバ |
1)Simulinkを用いたシミュレーション結果をExcelを用いてまとめ,考察することができる. 2)オブザーバについて概要を説明できる.
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7週 |
1)最適レギュレータの設計方法と制御効果(レポートNo.4のヒント) 2)オブザーバの概要(復習) 3)オブザーバの設計スクリプトとシミュレーション結果例の紹介 |
1)最適レギュレータにおける設計パラメータについて説明できる. 2)MATLAB/Simulinkを用いてオブザーバを利用した状態フィードバック制御のシミュレーションができる.
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8週 |
1)オブザーバの概要(復習) 2)2自由度振動系におけるオブザーバの設計 3)エンコーダのしくみとSimulinkブロックへの組み込み方 |
1)多入出力系におけるオブザーバの設計について説明できる. 2)エンコーダをシミュレーション要素として組み込むことができる.
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2ndQ |
9週 |
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10週 |
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11週 |
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12週 |
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13週 |
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14週 |
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15週 |
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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 |
評価割合
| 前期中間試験 | 前期末試験 | レポート | 態度 | 合計 |
総合評価割合 | 30 | 30 | 30 | 10 | 100 |
1.状態方程式を立てることができる. | 10 | 10 | 10 | 3 | 33 |
2.状態フィードバック制御系が設計できる. | 10 | 10 | 10 | 3 | 33 |
3.MATLAB/Simulinkを用いて状態フィードバック制御のシミュレーションを行い,その制御効果について評価することができる. | 10 | 10 | 10 | 4 | 34 |