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29年度 (2017年度)
授業科目	制御工学B
科目番号	15203	科目区分	専門 / 選択
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。

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・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

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		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
	4thQ
		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	30	45	10	15	100
専門的能力	30	45	10	15	100