制御工学

科目基礎情報

学校 鳥羽商船高等専門学校 開講年度 平成28年度 (2016年度)
授業科目 制御工学
科目番号 0007 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 電子機械工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 「やさしく学べる制御工学」: 今井,竹口,能勢 (森北出版)
担当教員 宮崎 孝

到達目標

1. ラプラス変換を用いて制御対象を伝達関数で表現し,1次遅れ要素等の代表的な伝達関数の時間応答について説明できる
2. 周波数伝達関数とは何かを説明でき,対象のボード線図を描いて周波数特性を説明できる
3. 設計時に注意すべき性能について説明でき,与えられた仕様を満たす設計について説明できる

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
到達目標1ラプラス変換を用いて制御対象を伝達関数で表現できるラプラス変換ができるラプラス変換ができない
到達目標2対象のボード線図を描いて周波数特性を説明できる対象のボード線図が描ける対象のボード線図が描けない
到達目標3与えられた仕様を満たす設計について説明できる設計時に注意すべき性能について説明できる設計時に注意すべき性能について説明できない

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
電子制御化が進む多くの産業分野で必要となる制御工学について学ぶ.抽象的な理論に対してはできるだけ多くの例題に触れ,学んだ理論を実際に応用できる能力を身に付ける.
授業の進め方・方法:
・座学による講義が中心となる
・必要に応じてレポート・演習を課し,各自の理解の度合いを確認する
・MATLABによるコンピュータシミュレーションを行う
注意点:
【関連する科目】
数学:微分・積分,複素関数,ベクトル解析   物理:運動方程式
電気:基本的な電気回路   機械:機械力学
【学習上の助言】
講義で学ぶ抽象的な理論を,各自の様々な経験や身近な体験を通して説明できるように理解を深めることが重要である.

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 講義概要,フィードバック制御の構成要素 フィードバック制御の定義と構成要素について説明できる
2週 ラプラス変換 ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる
3週 制御対象のモデリング 制御対象の伝達関数を求めることができる
4週 制御系の伝達関数とブロック線図,等価変換 伝達関数とブロック線図を相互に変換できる
5週 インパルス応答,ステップ応答 伝達関数のインパルス応答,ステップ応答を計算できる
6週 コンピュータによる時間応答の表示 コンピュータを使い,伝達関数の時間応答を表示できる
7週 周波数応答,ベクトル軌跡 周波数伝達関数について説明でき,1次遅れ系のベクトル軌跡を描くことができる
8週 中間テスト
4thQ
9週 試験返却・解説
ボード線図
基本的な伝達関数のボード線図を描くことができる
10週 コンピュータによる周波数応答の表示 コンピュータを使い伝達関数のベクトル軌跡とボード線図を表示できる
11週 ラウス・フルビッツの安定判別法 ラウスの方法を用いて開ループ系の安定性を判定できる
12週 ナイキストの安定判別法 ナイキストの安定判別法により,閉ループ系の安定性を判別できる
13週 制御仕様の周波数領域での表現と
補償要素
周波数特性を使い制御系の仕様を表現し,補償要素の制御特性への影響を説明できる
14週 サーボ系設計 サーボ系設計に必要な制御仕様を表現できる
15週 期末試験
16週 試験返却・解説
コンピュータによる制御系の設計
コンピュータを使い,PID制御器の設計と制御特性の確認ができる

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
専門的能力分野別の専門工学機械系分野計測制御自動制御の定義と種類を説明できる。4
フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。4
基本的な関数のラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができる。4
ラプラス変換と逆ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる。4
伝達関数を説明できる。4
ブロック線図を用いて制御系を表現できる。4
制御系の過渡特性について説明できる。4
制御系の定常特性について説明できる。4
制御系の周波数特性について説明できる。4
安定判別法を用いて制御系の安定・不安定を判別できる。4
電気・電子系分野制御伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。4後3
ブロック線図を用いてシステムを表現することができる。4後4
システムの過渡特性について、ステップ応答を用いて説明できる。4後5,後6
システムの定常特性について、定常偏差を用いて説明できる。4後5,後6
システムの周波数特性について、ボード線図を用いて説明できる。4後7,後9,後10
フィードバックシステムの安定判別法について説明できる。4後11,後12

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合70000300100
基礎的能力1000010020
専門的能力6000020080
分野横断的能力0000000