概要:
各種メカトロニクス技術から成り立つ産業用機器の機能,性能,構造を学ぶとともに、それらを制御する仕組みについて理解する
授業の進め方・方法:
・アクチュエータ,シーケンス制御,ロボット,現代制御の順で学んで行く
・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
注意点:
【関連する科目】
数学(線形代数),機械力学,流体力学,電気・電子回路,電気機器,制御工学
【学習上の助言】
確実に授業内容を身に付ける為に、早めの復習を心がけることが重要である.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
アクチュエータの基本的な分類 |
アクチュエータの役割と種類を説明できる
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2週 |
各種アクチュエータの作動原理 |
各種アクチュエータの作動原理を説明できる
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3週 |
各種アクチュエータの特徴と性能 |
アクチュエータの性能指標について説明でき,用途に適したアクチュエータを選定できる
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4週 |
アクチュエータのための運動伝達と変換機構 |
用途とアクチュエータに適した運動伝達・変換機構を選定できる
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5週 |
電動アクチュエータ |
電動アクチュエータの制御方法について説明できる
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6週 |
油圧アクチュエータ |
油圧アクチュエータの制御方法について説明できる
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7週 |
空気圧アクチュエータとニューアクチュエータ |
空気圧アクチュエータの特徴とニューアクチュエータの作動原理について説明できる
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8週 |
中間試験 |
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2ndQ |
9週 |
試験返却・解説 シーケンス制御のための電気回路 |
リレー回路を用いたシーケンス回路の動作について説明できる
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10週 |
プログラマブルコントローラ(PLC)の構造と内部リレー |
用途に応じたPLCの選定ができ,内部リレーの役割について説明できる
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11週 |
PLCと入出力機器の接続方法 |
PLCと入出力機器を接続し,制御システムを構築できる
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12週 |
ラダー図による動作とその読み方 |
ラダー図からPLCの動作を説明できる
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13週 |
ラダー図とPLCのニーモニック |
ラダー図とPLCのニーモニックの変換ができる
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14週 |
PLCプログラミングの手法1 |
タイムチャート,タイミングテーブル,フローチャートから目的の動作をするラダー図が作成できる
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15週 |
期末試験 |
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16週 |
試験返却・解説 PLCプログラミングの手法2 |
ペトリネット,状態遷移図から目的の動作をするラダー図が作成できる
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後期 |
3rdQ |
1週 |
ロボット工学概論 |
ロボットの定義,役割,構造について説明できる
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2週 |
順運動学 |
平面ロボットの運動学を解くことができる
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3週 |
姿勢の表現 |
3次元における姿勢の表現として回転行列とオイラー角について説明できる
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4週 |
微分関係 |
平面ロボットの間接と手先の微分関係を表すヤコビ行列が導出できる
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5週 |
静力学 |
平面ロボットの静力学を解くことができる
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6週 |
動力学 |
平面ロボットの動力学を解き,ロボットの運動方程式を求めることができる
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7週 |
ロボットの位置制御 |
平面ロボットの線形化の方法について説明し,制御則を導出できる
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8週 |
中間試験 |
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4thQ |
9週 |
試験返却・解説 行列演算の復習 |
行列に関する基本演算ができる
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10週 |
状態変数表現 |
状態変数によるシステムの表現を説明できる
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11週 |
システムの変換 |
システムの相似変換ができる
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12週 |
システムの極,ゼロ点 |
システムの極,ゼロ点について説明できる
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13週 |
状態方程式の解 |
状態方程式の解の導出方法に関して説明できる
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14週 |
状態変数表現と伝達関数との関係 |
状態変数表現から等価な伝達関数が計算できる
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15週 |
期末試験 |
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16週 |
試験返却・解説 |
試験で間違えた問題の正答を求められる
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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 | 力学 | 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 4 | |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 4 | |
速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と変位の関係を説明できる。 | 4 | |
加速度の意味を理解し、等加速度運動における時間と速度・変位の関係を説明できる。 | 4 | |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 4 | |
運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 4 | |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 4 | |
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
仕事の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 4 | |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 4 | |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 4 | |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 4 | |
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 | 電力 | 直流機の原理と構造を説明できる。 | 3 | |
誘導機の原理と構造を説明できる。 | 3 | |
同期機の原理と構造を説明できる。 | 3 | |
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 | |
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 | |
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 | |
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 | |
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 | |
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 | |