到達目標
(ア)ディジタル制御系の構成について説明できる。 (d)
(イ)連続時間系において制御システムの状態空間表現を導出できる。 (d)
(ウ)連続時間系の離散化ができる。また,離散時間系の自由応答が導出できる。 (d)
(エ)伝達関数表現と状態空間表現との関係について説明できる。(d)
(オ)状態フィードバックによってシステムの極を任意の値に配置できる。 (d)
(カ)制御系の定常特性や過渡特性が理解できる。 (d)
(キ)直流サーボモータを用いた位置制御系の設計ができる。 (d)
(ク)むだ時間の周波数特性やパデ近似について説明できる。 (d)
(ケ)振動系のモデル化ができる。また,振動抑制制御のために外乱オブザーバや2自由度制御系を設計できる。 (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 |
評価項目(ウ) | ディジタル制御系の構成からむだ時間の要因が説明でき,周波数特性からむだ時間を見積もることができる。 | ディジタル制御系の構成が説明でき,むだ時間の周波数特性やパデ近似について説明できる。 | ディジタル制御系の構成が説明できず,むだ時間の周波数特性やパデ近似について説明できない。 |
評価項目(エ) | 高次システムにおける状態空間表現が理解でき,連続時間系に対する厳密な離散化ができる。 | 連続時間系におけるシステムの状態空間表現が理解でき,状態空間表現と伝達関数表現の関係が理解できる。また,連続時間系の離散化ができる。 | 連続時間系におけるシステムの状態空間表現が理解できず,状態空間表現と伝達関数表現の関係が理解できない。また,連続時間系の離散化ができない。 |
評価項目(オ) | 高次システムに対して状態フィードバック制御や位置制御,外乱オブザーバを設計できる。 | 制御系の定常特性や過渡特性が理解でき,状態フィードバック制御や位置制御,外乱オブザーバについて理解できる。 | 制御系の定常特性や過渡特性が理解できず,状態フィードバック制御や位置制御,外乱オブザーバについて理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 A2 制御対象の特性を表現した数式や図を用いて,安定性を考慮した制御システムを設計できる.
JABEE d 当該分野において必要とされる専門的知識とそれらを応用する能力
本校教育目標 ① ものづくり能力
教育方法等
概要:
自動車産業や電子機器産業では様々な生産・加工設備が用いられている。これら生産・加工設備に対する性能向上の要求に対応すべく,機械設備に電子制御技術を応用したメカトロニクスが発達してきた。そこではコンピュータによるディジタル制御を前提とした各種制御理論が効果的に応用されている。本科目では,古典制御理論や現代制御理論を学んできた学生を対象に,ディジタル制御の基礎となる離散時間系における制御システムの振る舞いや安定性について教授し,その応用例としてメカトロニクスの運動制御を取り上げ,電動モータの速度制御や位置制御,振動系に対する振動抑制制御について学ぶ。
授業の進め方・方法:
注意点:
授業後に必ず復習し,学習内容の理解を深めること。本科のシステム制御工学に準ずる科目を修得していることを前提とする。
選択必修の種別・旧カリ科目名
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 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ディジタル制御とは何か:マイコンによる制御,A/D変換器とD/A変換器(復習:A/D変換) |
ディジタル制御の概要が理解できる。
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2週 |
制御システムの表し方:タンクから流れる液体の制御,タンクシステムの離散時間系での表現(復習:離散時間系での表現) |
制御システムの表し方が理解できる。
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3週 |
1次システムの出力:連続時間系の出力(自由応答,階段状入力に対する出力),連続時間系の離散化(復習:1次システムの出力) |
1次システムの出力(連続時間系,離散時間系)が理解できる。
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4週 |
2次システム:2次システムの例,アナログ2次システム,離散化されたシステムの応答(復習:2次システムの出力) |
2次システムの出力(連続時間系)が理解できる。
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5週 |
2次システム:離散化,離散化されたシステムの応答(復習:2次システムの出力) |
連続時間系2次システムの離散化の方法及び出力(離散時間系)が理解できる。
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6週 |
2次システムの厳密な離散化:状態空間表現,伝達関数表現と状態空間表現の関係,(復習:伝達関数表現と状態空間表現の関係) |
2次システムの伝達関数表現と状態空間表現の関係が理解できる。
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7週 |
2次システムの厳密な離散化:状態空間表現の離散化(復習:厳密な離散化) |
2次システムの厳密な離散化が理解できる。
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8週 |
中間まとめ・小テスト(中間テスト) |
この講義の前半で行った内容をまとめして,理解度を高め,到達度を確認する。
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4thQ |
9週 |
制御システムの安定問題:ロケットの姿勢の制御,安定判別(復習:安定判別法) |
制御システムの安定判別が理解できる。
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10週 |
制御システムの安定問題:可制御と可観測(復習:可制御性,可観測性) |
制御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 |
制御の良さ:定常特性,過渡特性(復習:定常特性,過渡特性) |
制御の良さ:定常特性,過渡特性が理解できる。
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12週 |
制御の良さ:離散時間系における望ましい極の範囲(復習:望ましい極の範囲) |
制御の良さ:離散時間系における望ましい極の範囲が理解できる。
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13週 |
直流サーボモータを用いた位置制御系の設計:開ループパルス伝達関数,極指定による設計(復習:極指定による制御系設計) |
直流サーボモータを用いた位置制御系の設計:開ループパルス伝達関数が理解できる。
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14週 |
直流サーボモータを用いた位置制御系の設計:モデル追従制御(復習:モデル追従制御) |
直流サーボモータを用いた位置制御系の設計:極指定による設計やモデル追従制御が理解できる。
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15週 |
全体のまとめ |
この講義で行った内容を総まとめして,理解度を高める.
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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 |