制御工学

科目基礎情報

学校 大島商船高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 制御工学
科目番号 0098 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 商船学科 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 前期:2
教科書/教材 森泰親著,演習で学ぶ現代制御理論新装版(ISBN-13:978-4-627-91782-8),森北出版
担当教員 清水 聖治

到達目標

多入力多出力システムに対応した現代制御理論の基礎について用語を知り,システムの解析や設計のための基本について理解ができる,計算ができる。
(1)状態方程式,状態方程式の解法
(2)可制御,可観測,正準形,相対性
(3)安定性、状態フィードバック,オブザーバ

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状態方程式,状態方程式の解法について理解し,計算できる。7割以上できる。6割以上できない。
評価項目2可制御,可観測,正準形,相対性について理解し,計算できる。7割以上できる。6割以上できない。
評価項目3安定性、状態フィードバック,オブザーバについて理解し,計算できる。7割以上できる。6割以上できない。

学科の到達目標項目との関係

本校 (1)-c 説明 閉じる
商船 (2)-a 説明 閉じる

教育方法等

概要:
多入力多出力システムに対応した現代制御理論の基礎について授業する。
授業の進め方・方法:
授業形式で行う。理解を深めるために演習・課題等を適宜実施する。
注意点:
各自関数電卓を毎回持参すること。
単に結果を覚えるのではなく,原理や意味を理解するように努力すること。
自動化船で用いられる現代制御は,機関士だけでなく,航海士にとっても自動操舵を理解し,正しく使用するために重要である。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 状態方程式 状態方程式,状態変数,バネ-マス-ダンパ系
2週 等価変換 異なった状態変数を選んだ場合,等価変換
3週 伝達関数と状態変数表示 伝達関数と状態変数表示,実現問題
4週 状態方程式の解法1 ラプラス変換を用いる方法
5週 状態方程式の解法2 ラプラス変換を用いる方法の演習
6週 可制御,可観測 可制御,可観測
7週 ベクトルの線形独立性と線形従属性 ベクトルの線形独立性と線形従属性,行列のランク
8週 前期中間試験
2ndQ
9週 対角化と可制御,可観測 対角化と可制御,可観測,等価変換の演習
10週 可制御正準形 可制御正準形
11週 可観測正準系,双対性 可観測正準系,双対性
12週 安定性,ラウスの安定判別法 安定性,ラウスの安定判別法
13週 リヤプノフの方法 リヤプノフの方法
14週 状態フィードバック 状態フィードバック
15週 同一次元オブザーバ 同一次元オブザーバ。
16週 前期期末試験

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
基礎的能力数学数学数学整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。3前2,前3
分数式の加減乗除の計算ができる。3前2,前3
平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。3
複素数の相等を理解し、その加減乗除の計算ができる。3
解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。3
指数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3前4,前5
対数の意味を理解し、対数を利用した計算ができる。3
対数関数を含む簡単な方程式を解くことができる。3
微分方程式の意味を理解し、簡単な変数分離形の微分方程式を解くことができる。3前1
簡単な1階線形微分方程式を解くことができる。3前1
定数係数2階斉次線形微分方程式を解くことができる。3前1
自然科学物理力学物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。3前1
簡単な運動について微分方程式の形で運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。3前1
運動の法則について説明できる。3前1
専門的能力分野別の専門工学商船系分野(機関)電気電子工学LCRを用いた交流回路の計算ができる。4前1
制御工学機械制御に関する用語や機器について説明できる。4前9,前10,前11,前12,前14,前15
シーケンス制御に関する機器や回路図について説明できる。4
シーケンス制御における動作の流れを表現できる。4
システムに対する入力信号と出力信号について説明できる。4前1
制御の対象となるものを選択できる。4
ブロック線図を読み解くことができる。4
フィードバック制御系の例からブロック線図をかくことができる。4
自動制御の応用例を説明できる。4
自動制御に用いられている各種機器の動作などを説明できる。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700010200100
基礎的能力0000000
専門的能力700010200100
分野横断的能力0000000