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することができる．制御系をブロック線図で表現することができ，ブロック線図の等価変換を行うことができる．
2. 代表的な伝達関数で表されるシステムの時間応答を求めることができる．周波数応答の概念を説明でき，ベクトル軌跡を描くことができる．
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 | 機械系モデルや電気系モデルを表す微分方程式を導出し，適切な入出力関係を表す伝達関数を求めることができ，各信号の流れをブロック線図によって表すことができる． | 微分方程式で記述されたシステムの伝達関数を求めることができる． | 制御対象を伝達関数で表現することができない． |
| 評価項目2 | 伝達関数で表されるシステムの時間応答を求めることができ，応答波形とシステムの曲の関係を説明することができる．周波数応答を求めることができ，ゲインと位相の意味を説明することができる． | 伝達関数で表されるシステムの時間応答，周波数応答を求めることができる． | 伝達関数で表されるシステムの時間応答，周波数応答を求めることができない． |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程（本科１〜５年）学習教育目標 （２）
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JABEE基準 (d-2a)
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JABEE基準 (d-2b)
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システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1
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教育方法等
概要:
家電製品から航空機，人工衛星に至るまで，我々の身の回りにあるものには制御技術が必要である．本講義ではこの制御に関する体系的な学問である制御工学について学習する．特に線形フィードバック制御系の基礎を学習し，簡単な制御系を設計できる能力を身につける．
授業の進め方・方法:
座学による講義が中心である．講義項目ごとに演習問題に取り組み，各自の理解度を確認する．また，定期試験返却時に解説を行い，理解が不十分な点を解消する．
注意点:
関連科目：
応用数学，応用物理，機械力学，制御工学Ⅱ，応用制御工学などとの関連が深い．
学習指針：
数学的な取り扱いが多いが，各自の様々な経験や身近な体験を通して説明できるまで理解することが重要である．
事前学習
あらかじめ教科書で授業内容に該当する箇所を予習し，理解できるところ，理解できないところを明らかにしておくこと．
事後展開学習
授業で配布した演習問題を解き，教科書の章末問題にも取り組むこと．
学修単位の履修上の注意
到達目標を達成するためには，授業以外にも教科書の例題や演習問題を解き理解を深める必要がある．関連する図書も参考にして自学・自習をすること．
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 |
制御工学の概念 |
フィードバック制御とフィードフォワード制御の違い，フィードバック制御の効果について説明することができる．
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| 2週 |
制御対象のモデリング(1) |
機械系モデルを表す微分方程式を導出することができる．
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| 3週 |
制御対象のモデリング(2) |
電気系モデル，プロセス系モデルを表す微分方程式を導出することができる．非線形システムの線形化について説明することができる．
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| 4週 |
伝達関数 |
いろいろなシステムに対する伝達関数表現を導出することができる．
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| 5週 |
ブロック線図 |
ブロック線図を用いてシステムを記述することができ，等価変換を行うことができる．
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| 6週 |
ラプラス変換 |
制御工学で必要となるラプラス変換・逆ラプラス変換を行うことができる．
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| 7週 |
過渡応答 |
制御系の時間応答の求め方を説明することができ，単位インパルス関数，単位ステップ関数のラプラス変換を求めることができる．
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| 8週 |
前期中間試験 |
授業内容を理解し，試験問題に対して正しく解答することができる．
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| 4thQ |
| 9週 |
試験返却・解答 |
試験問題を見直し，理解が不十分な点を解消する．
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| 10週 |
1次遅れ系の応答 |
1次遅れ系のインパルス応答，ステップ応答を求めることができる．
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| 11週 |
2次遅れ系の応答 |
2次遅れ系のインパルス応答，ステップ応答を求めることができる．
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| 12週 |
周波数応答 |
周波数伝達関数の概念について説明することができる．
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| 13週 |
ベクトル軌跡(1) |
周波数伝達関数よりベクトル軌跡を描く方法について説明することができる．
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| 14週 |
ベクトル軌跡(2) |
基本要素のベクトル軌跡を描くことができる．
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| 15週 |
学年末試験 |
授業内容を理解し，試験問題に対して正しく解答することができる．
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| 16週 |
試験返却・解答 |
試験問題を見直し，理解が不十分な点を解消する．
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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 |
| 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 | 後1 |
| フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 | 4 | 後1 |
| 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 | 後6 |
| 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 | 後6 |
| 伝達関数を説明できる。 | 4 | 後4 |
| ブロック線図を用いて制御系を表現できる。 | 4 | 後5 |
| 制御系の周波数特性について説明できる。 | 3 | 後12,後13,後14 |
評価割合
| 試験 | 演習 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |