制御工学実験

科目基礎情報

学校	舞鶴工業高等専門学校	開講年度	平成28年度 (2016年度)
授業科目	制御工学実験
科目番号	0046	科目区分	専門 / 必修
授業形態	実験・実習	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	電子制御工学科	対象学年	5
開設期	後期	週時間数	4
教科書/教材	実験テーマごとの指導書を配布
担当教員	川田 昌克,高木 太郎

到達目標

①　実験・実習の目標と，心構えがわかる。
②　レポートの作成の仕方がわかる。
③　実験の準備、実験装置の操作，実験結果の整理と考察ができる。
④　実験の内容をレポートにまとめることができ，口頭でも説明できる。
５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。
６　MATLAB/Simulinkの使用方法を理解する。
⑦　フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。
８　PID制御の各要素の役割を説明できる。
９　現代制御の基礎について説明できる。
10　システムのモデリング方法について説明できる。
⑪　制御系の周波数特性について説明できる。
⑫　交流回路論における諸現象について実験を通して理解する。
⑬　増幅回路等の動作について実験を通して理解する。
14　ロボットの順運動学，逆運動学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
評価項目1	実験・実習の目標と，心構えを十分に理解している。	実験・実習の目標と，心構えがわかる。	実験・実習の目標と，心構えがわからない。
評価項目2	レポートの作成の仕方を十分に理解している。	レポートの作成の仕方がわかる。	レポートの作成の仕方がわからない。
評価項目3	実験の準備、実験装置の操作，実験結果の整理と考察を十分にすることができる。	実験の準備、実験装置の操作，実験結果の整理と考察ができる。	実験の準備、実験装置の操作，実験結果の整理と考察ができない。
評価項目4	実験の内容をレポートにまとめることを十分にすることができ，口頭でも十分に説明できる。	実験の内容をレポートにまとめることができ，口頭でも説明できる。	実験の内容をレポートにまとめることができなかったり，口頭で説明できない。
評価項目5	互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を十分に円滑に行うことができる。	互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。	互いに協力できなかったり，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができない。
評価項目6	MATLAB/Simulinkの使用方法を十分に理解している。	MATLAB/Simulinkの使用方法を理解している。	MATLAB/Simulinkの使用方法を理解していない。
評価項目7	フィードバック制御の概念と構成要素を十分に説明できる。	フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。	フィードバック制御の概念と構成要素を説明できない。
評価項目8	PID制御の各要素の役割を十分に説明できる。	PID制御の各要素の役割を説明できる。	PID制御の各要素の役割を説明できない。
評価項目9	現代制御の基礎について十分に説明できる。	現代制御の基礎について説明できる。	現代制御の基礎について説明できない。
評価項目10	システムのモデリング方法について十分に説明できる。	システムのモデリング方法について説明できる。	システムのモデリング方法について説明できない。
評価項目11	制御系の周波数特性について十分に説明できる。	制御系の周波数特性について説明できる。	制御系の周波数特性について説明できない。
評価項目12	交流回路論における諸現象について実験を通して十分に理解している。	交流回路論における諸現象について実験を通して理解している。	交流回路論における諸現象について実験を通して理解することができない。
評価項目13	増幅回路等の動作について実験を通して十分に理解している。	増幅回路等の動作について実験を通して理解している。	増幅回路等の動作について実験を通して理解することができない。
評価項目14	ロボットの順運動学，逆運動学について十分に説明できる。	ロボットの順運動学，逆運動学について説明できる。	ロボットの順運動学，逆運動学について説明できない。

学科の到達目標項目との関係

(D) （実験・実習・演習により現象の理解を深め，実践力を身につける。）

(G) （課題の提案・報告などを適切にまとめ，発表できる。）

(I) （責任を自覚し，互いに協力し合い，チームの目的達成に貢献できる。）

教育方法等

概要:

これまでに，学生諸君は，他の講義科目により「制御工学」を継続的に学習している。本科目では，様々な実験装置（倒立振子，産業用ロボット等）を実際に制御し，他の講義科目で修得した「制御工学」に関する知識の理解を「体験学習」により深めることを目的としている。さらに，制御機器の取り扱い方法を修得し，得られた実験データを表やグラフにまとめる，実験結果を詳細に考察する，といった報告書の作成能力を養う。
"Control engineering" is continuously learned according to other lecture subjects until now. This subject aims at deepening an understanding of the knowledge about the "control engineering" learned with other lecture subjects by "experience study." Moreover, it aims at supporting the capability to deal with control apparatus, and the capability which writes a report.

授業の進め方・方法:

オリエンテーションで実験の概要やレポートの書き方に関して説明する。1～3週目はレポート作成演習を行う。4週目以降は，各グループが指定された実験テーマを進める。レポートは一定の水準に達するまで受理しない。
作業服を着用する。また，電卓・工具セットを必ず持参すること。共同作業を伴うため，正当な理由なく遅刻・欠席することは厳禁である。止むを得ない事情で欠席した場合は補習をする。

参考書：指導書の各テーマの末尾に記述

注意点:

特別な事情がない限り，全テーマのレポートが受理されなければ60点以上の評価をしない。全テーマのレポートが受理された場合，各テーマの評価点を平均することにより100点満点で評価をする。到達目標に基づき，各項目の理解の到達度を評価基準とする。

【学生へのメッセージ】
　我々の回りある家電製品，化学プラント，自動車からロボットなどには，様々な制御技術が利用されている。これらシステムを思い通りに制御するには，ただ単に「もの」を作るだけではなく，入出力信号の処理，モデリングからコントローラ設計までの制御系解析／設計を行う必要がある。本講義により実システムを制御するためのアプローチを習得してもらいたい。

研 究 室　川田：Ａ棟２階（Ａ-202），高木：Ａ棟２階（Ａ-201）
内線電話　8959，8953
e-mail: kawataアットマークmaizuru-ct.ac.jp（アットマークは@に変えること。）
takagiアットマークmaizuru-ct.ac.jp（アットマークは@に変えること。）

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	シラバス内容の説明，オリエンテーション	①　実験・実習の目標と，心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。
		2週	コンピュータを利用した技術邦文の文書，図，グラフの作成方法	②　レポートの作成の仕方がわかる。
		3週	コンピュータを利用した技術邦文の文書，図，グラフの作成方法	②　レポートの作成の仕方がわかる。
		4週	テーマ１：ロボットアームの角度制御 (1)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ６　MATLAB/Simulinkの使用方法を理解する。 ⑦　フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 ８　PID制御の各要素の役割を説明できる。 10　システムのモデリング方法について説明できる。
		5週	テーマ１：ロボットアームの角度制御 (2)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ６　MATLAB/Simulinkの使用方法を理解する。 ⑦　フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 ８　PID制御の各要素の役割を説明できる。 10　システムのモデリング方法について説明できる。
		6週	レポート整理	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ６　MATLAB/Simulinkの使用方法を理解する。 ⑦　フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 ８　PID制御の各要素の役割を説明できる。 10　システムのモデリング方法について説明できる。
		7週	テーマ２：倒立振子のパラメータ同定と安定化 (1)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ６　MATLAB/Simulinkの使用方法を理解する。 ⑦　フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 ９　現代制御の基礎について説明できる。 10　システムのモデリング方法について説明できる。
		8週	テーマ２：倒立振子のパラメータ同定と安定化 (2)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ６　MATLAB/Simulinkの使用方法を理解する。 ⑦　フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 ９　現代制御の基礎について説明できる。 10　システムのモデリング方法について説明できる。
	4thQ
		9週	レポート整理	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ６　MATLAB/Simulinkの使用方法を理解する。 ⑦　フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 ９　現代制御の基礎について説明できる。 10　システムのモデリング方法について説明できる。
		10週	テーマ３：アナログ回路の動特性 (1)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ⑪　制御系の周波数特性について説明できる。 ⑫　交流回路論における諸現象について実験を通して理解する。 ⑬　増幅回路等の動作について実験を通して理解する。
		11週	テーマ３：アナログ回路の動特性 (2)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ⑪　制御系の周波数特性について説明できる。 ⑫　交流回路論における諸現象について実験を通して理解する。 ⑬　増幅回路等の動作について実験を通して理解する。
		12週	レポート整理	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 ⑪　制御系の周波数特性について説明できる。 ⑫　交流回路論における諸現象について実験を通して理解する。 ⑬　増幅回路等の動作について実験を通して理解する。
		13週	テーマ４：産業用ロボットの手先位置制御 (1)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 14　ロボットの順運動学，逆運動学について説明できる。
		14週	テーマ４：産業用ロボットの手先位置制御 (2)	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 14　ロボットの順運動学，逆運動学について説明できる。
		15週	レポート整理	①　実験・実習の目標と、心構えがわかる。 ②　レポートの作成の仕方がわかる。 ③　実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。 ④　実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。 ５　互いに協力し，チームワーク力を発揮して，実験を円滑に行うことができる。 14　ロボットの順運動学，逆運動学について説明できる。
		16週

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	分野別の工学実験・実習能力	機械系分野【実験・実習能力】	機械系【実験実習】	実験・実習の目標と心構えを理解し、実践できる。	4
				レポートの作成の仕方を理解し、実践できる。	4
				加工学実験、機械力学実験、材料学実験、材料力学実験、熱力学実験、流体力学実験、制御工学実験などを行い、実験の準備、実験装置の操作、実験結果の整理と考察ができる。	4
				実験の内容をレポートにまとめることができ、口頭でも説明できる。	4
		電気・電子系分野【実験・実習能力】	電気・電子系【実験実習】	交流回路論における諸現象について実験を通して理解する。	4
				増幅回路等(トランジスタ、オペアンプ)の動作に関する実験結果を考察できる。	4

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	0	0	0	0	100	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	0	0	0	0	100	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0