到達目標
(1) 古典制御理論と現代制御理論の違いを説明できる。
(2) Hamiltonの原理からLagurangeの運動方程式を導出できる。
(2) 簡単なシステムを状態方程式と出力方程式で表現することができる。
(3) 可制御性、可観測性を判別できる。
(4) システムの安定性を判別できる。
(5) 状態観測器について理解し、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 | 古典制御理論と現代制御理論の違いを様々なシステムについて説明できる。 | 古典制御理論と現代制御理論の違いを説明できる。 | 古典制御理論と現代制御理論の違いを説明できない。 |
| 評価項目2 | 高自由度システムに関して、Hamiltonの原理からLagurangeの運動方程式を導出できる。 | 低自由度システムに関して、Hamiltonの原理からLagurangeの運動方程式を導出できる。 | Hamiltonの原理からLagurangeの運動方程式を導出できない。 |
| 評価項目3 | 実用的な制御システムについて、状態方程式と出力方程式で表現することができる。 | 簡単な制御システムを状態方程式と出力方程式で表現することができる。 | 制御システムを状態方程式と出力方程式で表現することができない。 |
| 評価項目4 | 実用的な制御システムについて、可制御性、可観測性を判別できる。 | 簡単な制御システムについて、可制御性、可観測性を判別できる。 | 制御システムについて、可制御性、可観測性を判別できない。 |
| 評価項目5 | 実用的な制御システムについて、安定性を判別できる。 | 簡単な制御システムについて、安定性を判別できる。 | 制御システムについて、安定性を判別できない。 |
| 評価項目6 | 状態観測器について説明でき、状態観測器を用いた状態フィードバックシステムを構築できる。 | 状態観測器について説明できる。 | 状態観測器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:
(1) 制御工学の基本的なフィードバック制御と現代制御について学ぶ。
(2) ものづくりの過程においてどのように設計計画したら精度よく効率的につくれるかを学ぶ。
(3) 現代制御の基礎理論を学ぶ。
(4) 実際の機器や生産製造工程の自動制御システムにおいて、現代制御理論がどのように応用されているか学ぶ。
(5) 基礎的な課題を設定して、状態観測器によるフィードバックシステムの設計を行う。
授業の進め方・方法:
(1) 現代制御理論の基礎知識について、板書により概説するので適宜ノートをとる。
(2) 板書により概説した内容について演習を行い、板書内容の理解を深める。
注意点:
(1) シラバスの項目・内容を確認して、教科書で予習をしておくこと。
(2) これまでに習った数学の公式（微分積分）について復習しておくこと。
(3) 学習内容について分からないことがあれば、積極的に質問すること。
(4) 教科書、ノート、指示されたものを持参すること。
(5) 授業と関連しない行為を行った場合は減点する。
(6) 要点ごとに演習（課題）を行うので、授業時間内に提出すること。
(7) 欠席は、公欠が許可された場合および学級担任から授業前に連絡があった場合に配慮する。
(8) 他者の成果（課題）を複製して自身の成果として提出した場合は、成績評価を不可とする。
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 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
1. 現代制御理論の基礎 |
1-(1) 古典制御理論と現代制御理論の違いを理解し、説明できる。
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| 2週 |
2. 数学の基礎 |
2-(1) 行列の基本表現を理解し、説明できる。
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| 3週 |
2. 数学の基礎 |
2-(2) 行列を用いて、連立方程式を解ける。
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| 4週 |
2. 数学の基礎 |
2-(3) 平面極座標について理解し、説明できる。
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| 5週 |
2. 数学の基礎 |
2-(4) 平面極座標上の運動方程式を導出できる。
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| 6週 |
2. 数学の基礎 |
2-(5) 仮想仕事の原理を理解し、説明できる。
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| 7週 |
2. 数学の基礎 |
2-(6) 仮想仕事の原理を用いて、力の吊りあい条件を導出できる。
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| 8週 |
2. 数学の基礎 |
2-(7) Hamiltonの原理を理解し、説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
2. 数学の基礎 |
2-(8) Hamiltonの原理を用いて運動方程式を導出できる。
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| 10週 |
2. 数学の基礎 |
2-(9) Lagurangeの運動方程式を理解し、説明できる。
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| 11週 |
2. 数学の基礎 |
2-(10) Lagurangeの運動方程式を導出できる。
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| 12週 |
3. 数学的基礎と状態空間表現 |
3-(1) ベクトルの内積とノルムが理解・計算できる。
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| 13週 |
3. 数学的基礎と状態空間表現 |
3-(2) ベクトルの微分が理解・計算できる。
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| 14週 |
3. 数学的基礎と状態空間表現 |
3-(3) 行列の固有値と固有ベクトルが理解・計算できる。
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| 15週 |
3. 数学的基礎と状態空間表現 |
3-(4) 状態空間表現の基礎について理解し、説明できる。
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| 16週 |
前期末試験答案返却・解説 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(1) 線形システムと非線形システムについて理解し、説明できる。
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| 2週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(2) 様々なシステムの状態空間表現について理解し、導出できる。
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| 3週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(2) 様々なシステムの状態空間表現について理解し、導出できる。
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| 4週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(3) 伝達関数表現と状態空間表現の変換について理解し、計算できる。
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| 5週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(4) 線形システムの可制御性、可観測性について理解し、説明できる。
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| 6週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(5) 線形システムの可制御性、可観測性を評価できる。
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| 7週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(6) 状態空間表現の解の導出原理を理解し、説明できる。
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| 8週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(7) 状態空間表現の解を導出できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(8) 自由システムの漸近安定性について理解し、説明できる。
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| 10週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(9) 自由システムの漸近安定性を評価できる。
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| 11週 |
4. 状態空間表現とシステムの応答 |
4-(10) 速応性の改善と極配置が理解でき、説明できる。
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| 12週 |
5. 状態観測器の設計 |
5-(1) オブザーバの構成について理解し、説明できる。
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| 13週 |
5. 状態観測器の設計 |
5-(2) オブザーバによる状態推定について理解し、説明できる。
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| 14週 |
5. 状態観測器の設計 |
5-(3) オブザーバによる状態推定を計算できる。
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| 15週 |
5. 状態観測器の設計 |
5-(4) 状態フィードバック制御と定置外乱について理解し、説明できる。
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| 16週 |
学年末試験答案返却・解説 |
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評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 70 | 30 | 100 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |