現代制御工学

科目基礎情報

学校	阿南工業高等専門学校	開講年度	令和07年度 (2025年度)
授業科目	現代制御工学
科目番号	5397I04	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電気電子情報コース	対象学年	専2
開設期	前期	週時間数	前期:2
教科書/教材	はじめての現代制御理論(講談社）
担当教員	福見 淳二

到達目標

1.状態空間法について理解し、状態遷移行列を求めることができる。
2.システムの可制御性・可観測性について理解し、その判定ができる。
3.基本的な状態フイ一ドバック制御系、オブザーバを設計することができる。

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	最低限の到達レベルの目安
到達目標1	物理システムを状態方程式で表現することができ、状態遷移行列および状態方程式の解を求めることができる。	簡単なシステムを状態方程式で表現することができ、その状態遷移行列を求めることができる。	簡単なシステムを状態方程式で表現することができる。
到達目標2	物理システムの可制御性・可観測性を判定することができ、可制御正準形・可観測正準形に変換できる。また、制御系設計に応用することができる。	簡単なシステムの可制御性・可観測性を判定することができ、可制御正準形・可観測正準形に変換できる。	簡単なシステムの可制御性・可観測性を判定することができる。
到達目標3	物理システムの状態フィードバック制御系、オブザーバを設計でき、その併合システムを設計できる。	基本的な状態フィードバック制御系、オブザーバを設計でき、その併合システムを設計できる。	基本的な状態フィードバック制御系、オブザーバを設計できる。

学科の到達目標項目との関係

D-1 （設計・システム系，情報論理系，材料バイオ系，力学系を含む工学の基礎となる幅広い学問分野について，主体的かつ継続的に学習できる。）

教育方法等

概要:

本講義は、状態空間法によるシステムの数学的扱いを身につけ、現代制御理論において最も基本的な概念である安定性、可制御性・可観測性、状態フィードバック等について理解することを目標とする。そのため、状態方程式と伝達関数との関連や状態遷移行列を用いた状態方程式の解法およびシステムの可制御性・可観測性について講義する。また、制御系の設計例として、状態フィードバックおよびオブザーバについての講義も行う。

授業の進め方・方法:

本講義を通して、システムの状態方程式的扱いに習熟してもらいたい。そのため講義だけではなく演習問題を多く取り入れる予定なので、レポ一ト等提出物はきちんと提出すること。この科目は学修単位科目のため、授業毎に事前・事後学習としての自学自習課題レポートの提出が必要となる。
授業時間30時間＋自学自習時間60時間

注意点:

本講義では、古典制御理論に関する知識を習得している前提で現代制御理論を学習する。そのため、本科において古典制御理論に関する制御工学系科目を受講していることが望ましい。

授業の属性・履修上の区分

遠隔授業対応

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	現代制御とは	現代制御の特徴について説明することができる。
		2週	状態空間表現	物理システムを状態空間表現で表すことができる。
		3週	状態空間表現と伝達関数表現	状態空間表現と伝達関数表現の相互変換ができる。
		4週	状態変数線図	基本的なシステムの状態変数線図が描ける。
		5週	状態遷移行列	基本的なシステムの状態遷移行列を求めることができる。
		6週	システムの応答	状態方程式の解法について説明することができる。
		7週	システムの応答と安定性	状態空間表現での安定性と固有値の関係について説明できる。
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	状態フィードバック	状態フィードバックによるシステムの安定化について説明することができる。
		10週	状態フィードバックと極配置	状態フィードバックと極配置について説明することができる。
		11週	システムの可制御性・可観測性	システムの可制御、可観測について説明することができる。
		12週	オブザーバの設計	オブザーバの構成について説明することができる。
		13週	オブザーバの設計	基本的なシステムに対するオブザーバを設計することができる。
		14週	併合システムの設計	オブザーバを用いたフイ一ドバック制御系を設計することができる。
		15週	サーボ系の設計	サーボ系の構成・設計手法について説明することができる。
		16週	期末試験答案返却

評価割合

	中間・定期試験	小テスト	ポートフォリオ	発表・取り組み姿勢	その他	合計
総合評価割合	70	0	30	0	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0
専門的能力	70	0	30	0	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0