到達目標
(ア)システムの状態空間表現を求めることができる。(d)
(イ)行列とベクトルの基本事項を理解できる。(d)
(ウ)状態空間表現と伝達関数表現の関係を理解できる。(d)
(エ)システムの応答と安定性を理解できる。(d)
(オ)状態フィードバックを設計できる。(d)
(カ)システムの可制御性と可観測性を理解できる。(d)
(キ)状態推定オブザーバを設計できる。(d)
(ク)最適レギュレータを理解できる。(d)
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 |
| 高次システムの状態空間表現を求めることができ,状態空間表現と伝達関数表現を相互変換できる。 | システムの状態空間表現を求めることができ,状態空間表現と伝達関数表現の関係を理解できる。 | システムの状態空間表現を求めることができず,状態空間表現と伝達関数表現の関係を理解できない。 |
| システムの応答と安定性を理解でき,高次システムに対して状態フィードバックを設計できる。 | システムの応答と安定性を理解でき,状態フィードバックを設計できる。 | システムの応答と安定性を理解できず,状態フィードバックを設計できない。 |
| 高次システムの可制御性と可観測性を判別でき,状態推定オブザーバや最適レギュレータを設計できる。 | システムの可制御性と可観測性を理解でき,状態推定オブザーバや最適レギュレータを設計できる。 | システムの可制御性と可観測性を理解できず,状態推定オブザーバや最適レギュレータを設計できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
日本工業規格(JIS Z8116)では,制御を「ある目的に適合するように,対象となっているものに所要の操作を加えること」と定義している。身の回りにあるもので制御を考えてみると,エアコンや冷蔵庫では温度を制御し,掃除ロボットでは動きを制御する。あらゆる工学にとって制御は不可欠なものであり,制御工学の知識を修得することは,エンジニアとしての可能性を広げることにもつながる。本講義では,制御工学の中でも現代制御理論を取り上げ,状態空間表現の基礎から状態フィードバック,状態推定オブザーバ,最適制御について教授する。
授業の進め方・方法:
注意点:
授業内容に関連する課題を毎回提出すること。システム制御工学Aを修得しているものとして授業を進める。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
現代制御とは(シラバス説明,状態空間表現の基礎) |
現代制御の概要と状態空間表現の基礎が理解できる。
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2週 |
状態空間表現(直流モータの状態空間表現,マス・バネ・ダンパシステムの状態空間表現) |
直流モータの状態空間表現や,マス・バネ・ダンパシステムの状態空間表現が理解できる。
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3週 |
行列とベクトルの基本事項(ベクトルの内積とノルム,行列式,行列の固有値,対角化) |
行列とベクトルの基本事項が理解できる。
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4週 |
状態空間表現と伝達関数表現の関係(状態空間表現と伝達関数表現の相互変換) |
状態空間表現と伝達関数表現の関係が理解できる。
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5週 |
状態変数線図と状態変数変換(状態変数線図の基礎と状態変数変換) |
状態変数線図と状態変数変換が理解できる。
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6週 |
状態方程式の自由応答(自由システムの応答と自由応答のモード展開) |
状態方程式の自由応答が理解できる。
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7週 |
システムの応答(状態空間表現の解と状態方程式の解の性質) |
システムの応答が理解できる。
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8週 |
システムの応答と安定性(自由システムの漸近安定性,有界入力有界出力安定性) |
システムの応答と安定性が理解できる。
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4thQ |
9週 |
状態フィードバックと極配置(状態フィードバック制御による安定化法と極配置) |
状態フィードバックと極配置が理解できる。
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10週 |
システムの可制御性と可観測性(線形システムの構造・可制御性・可観測性) |
システムの可制御性と可観測性が理解できる。
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11週 |
オブザーバの設計(オブザーバの構成とオブザーバによる状態推定) |
オブザーバの設計ができる。
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12週 |
状態フィードバック制御とオブザーバの併合システムの設計(併合システムにおける制御性能) |
状態フィードバック制御とオブザーバの併合システムの設計ができる。
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13週 |
サーボ系の設計(状態フィードバック制御と定値外乱,サーボ系の構成) |
サーボ系の設計ができる。
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14週 |
最適制御(最適レギュレータの設計) |
最適制御の概要を理解できる。
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15週 |
最適制御(最適レギュレータの設計) |
最適レギュレータの設計ができる。
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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
| 中間試験 | 定期試験 | 課題 | 合計 |
総合評価割合 | 30 | 50 | 20 | 100 |
専門的能力 | 30 | 50 | 20 | 100 |