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。
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 |