制御工学B

科目基礎情報

学校 豊田工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 制御工学B
科目番号 15203 科目区分 専門 / 選択必修4
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 5
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 専門基礎ライブラリー制御工学,豊橋技術科学大学・高等専門学校 制御工学教育連携プロジェクトISBN:978-4-407-32575-1/必要に応じて資料を配付する,学習理解確認のため小テストを実施する.
担当教員 兼重 明宏

到達目標

(ア)制御工学の位置づけ、制御系の構成、制御系設計の目的を理解する。
(イ)過渡特性や周波数特性を理解し、基本制御要素の制御性能が理解できる。
(ウ)ベクトル軌跡、ボード線図やゲイン-位相線図が読める。
(エ)制御系の安定性について理解し、安定判別、安定度(ゲイン余裕や位相余裕)を求めることができる。
(オ)フィードバック制御系の定常特性、過渡特性、ニコルス線図を理解し、制御性能の評価ができる。
(カ)制御性能を決定する根配置を理解し、根軌跡法による制御系設計を理解する。
(キ)位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系による制御系設計を理解する。
(ク)制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性を理解する。

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(可)未到達到達レベルの目安(不可)
評価項目(ア)制御工学の位置づけ、制御系の構成、制御系設計の目的を理解し,的確に説明できるる。制御工学の位置づけ、制御系の構成、制御系設計の目的が理解できる。制御工学の位置づけ、制御系の構成、制御系設計の目的が理解できない。
評価項目(イ)過渡特性や周波数特性を理解し、制御要素の制御性能が理解し,導出できる。過渡特性や周波数特性を理解し、基本制御要素の制御性能が理解できる。過渡特性や周波数特性を理解し、基本制御要素の制御性能が理解できない。
評価項目(ウ)ベクトル軌跡、ボード線図やゲイン-位相線図が読め,特性を理解できる。ベクトル軌跡、ボード線図やゲイン-位相線図が読める。ベクトル軌跡、ボード線図やゲイン-位相線図が読めない。
評価項目(エ)制御系の安定性について理解し、安定判別、安定度(ゲイン余裕や位相余裕)を求め,制御系を設計することができる。 制御系の安定性について理解し、安定判別、安定度(ゲイン余裕や位相余裕)を求めることができる。 制御系の安定性について理解し、安定判別、安定度(ゲイン余裕や位相余裕)を求めることができない。
評価項目(オ)フィードバック制御系の定常特性、過渡特性、ニコルス線図を理解し、制御性能の評価し,制御系設計ができる。 フィードバック制御系の定常特性、過渡特性、ニコルス線図を理解し、制御性能の評価ができる。 フィードバック制御系の定常特性、過渡特性、ニコルス線図を理解し、制御性能の評価ができない。
評価項目(カ)制御性能を決定する根配置を理解し、根軌跡法による制御系設計ができる。制御性能を決定する根配置を理解し、根軌跡法による制御系設計が理解できる。制御性能を決定する根配置を理解し、根軌跡法による制御系設計を理解できない。
評価項目(キ)位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系による制御系設計ができる。位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系による制御系設計を理解する。位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系による制御系設計が理解できない。
評価項目(ク)制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性を理解し,導出できる。 制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性を理解する。 制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性が理解できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 C2-4
JABEE d
本校教育目標 ① 本校教育目標 ②

教育方法等

概要:
制御工学Aで学習した内容に引き続き,古典制御理論に基づく制御系設計の基礎について学ぶ。制御工学Aで学んだ過渡特性や周波数特性に基づき、制御系の安定性や過渡特性などの制御性能について学ぶ。また、これらのもと制御性能を満たす制御系設計手法について、根軌跡法や補償器による制御系設計について学ぶ。最後に、現代制御理論における制御系解析・設計論の足掛かりとして、状態空間表現、可制御・可観測性についても学ぶ。
授業の進め方と授業内容・方法:
注意点:
事前に履修・修得しておくことが望ましい科目:制御工学A.継続的に授業内容の予習・復習を行うこと。授業内容に関する課題(レポート)を課すので、決められた期日までに提出すること。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
1週 制御系設計とは:制御工学の位置づけ、制御系の構成、制御系の設計(制御系設計と周波数応答導出) 制御工学の位置づけ、制御系の構成、制御系の設計を理解する
2週 過渡特性および周波数特性に基づく制御系の特性(周波数応答の表し方),小テスト実施 過渡特性および周波数特性に基づく制御系の特性を理解する
3週 ベクトル軌跡やボード線図から読み取れる制御系の特性(ボード製図を読む) ベクトル軌跡やボード線図から読み取れる制御系の特性を理解する
4週 制御系の安定性:ラウス・フルビッツによる安定判別、ナイキストによる安定判別(各種安定判別法による安定判別) 制御系の安定性:ラウス・フルビッツによる安定判別、ナイキストによる安定判別を理解する
5週 制御系の安定性:ラウス・フルビッツによる安定判別、ナイキストによる安定判別(各種安定判別法による安定判別) 制御系の安定性:ラウス・フルビッツによる安定判別、ナイキストによる安定判別を理解する
6週 制御系の安定性:ラウス・フルビッツによる安定判別、ナイキストによる安定判別(各種安定判別法による安定判別) 制御系の安定性:ラウス・フルビッツによる安定判別、ナイキストによる安定判別を理解する
7週 フィードバック制御系の特性:過渡特性、定常特性、ニコルス線図(過渡特性、定常特性を満たす制御系設計、ニコルス線図を描く) フィードバック制御系の特性:過渡特性、定常特性、ニコルス線図を理解する
8週 フィードバック制御系の特性:過渡特性、定常特性、ニコルス線図(過渡特性、定常特性を満たす制御系設計、ニコルス線図を描く) フィードバック制御系の特性:過渡特性、定常特性、ニコルス線図を理解する
9週 フィードバック制御系の特性:過渡特性、定常特性、ニコルス線図(過渡特性、定常特性を満たす制御系設計、ニコルス線図を描く) フィードバック制御系の特性:過渡特性、定常特性、ニコルス線図を理解する
10週 制御系の設計(1):根軌跡法(根配置による制御系設計課題) 制御系の設計(1):根軌跡法を理解する
11週 制御系の設計(2):特性補償器による制御系設計、位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系(特性補償器による制御系設計課題) 制御系設計、位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系を理解する
12週 制御系の設計(2):特性補償器による制御系設計、位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系(特性補償器による制御系設計課題) 制御系設計、位相進み補償、位相遅れ補償、PID制御系を理解する
13週 現代制御理論への足掛かり:制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性(状態空間表現、その解析、可制御、可観測の課題) 現代制御理論への足掛かり:制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性を理解する
14週 現代制御理論への足掛かり:制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性(状態空間表現、その解析、可制御、可観測の課題) 現代制御理論への足掛かり:制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性を理解する
15週 現代制御理論への足掛かり:制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性(状態空間表現、その解析、可制御、可観測の課題) 現代制御理論への足掛かり:制御系の状態空間表現と制御系の解析、可制御・可観測性を理解する
16週

評価割合

中間試験定期試験小テスト課題合計
総合評価割合30451015100
専門的能力30451015100