1. システムを状態方程式と出力方程式を用いて表現することができる.
2. システムの可制御性,可観測性,安定性を解析することができる.
3. システムやその拡大系の状態フィードバックを極配置や最適制御により設計できる.
4. オブザーバを用いたシステムを設計できる.
5. 論理回路や自己保持回路,優先回路をシーケンス図で表現できる.
概要:
本授業では多入力多出力システムの制御に適した現代制御と,事前に決められた順序や論理に従って制御を行うシーケンス制御を取り扱う.現代制御はシステムのモデルを行列により表現した状態方程式で表現する.これにより例えば圧力と温度を同時に制御するプラントや,振れを止めながら位置決めをするクレーン等など多入力多出力システムを容易に扱うことができる.また,シーケンス制御は洗濯機のように決められた手順で制御するシステムや,工場でボタンやセンサの反応に応じて制御するシステムなどで用いられる.本授業では現代制御とシーケンス制御を初学者に分かりやすいよう筋道を立てて授業する.
授業の進め方・方法:
前期は現代制御,後期はシーケンス制御を中心に授業を行う.本授業では理論に加え,演習やコンピュータシミュレーション,実機を使った実習等により理解を深める.授業では質問,演習,レポート,試験を通して学生の理解度を確かめる.
注意点:
現代制御の理解には微積分,線形代数,微分方程式,ラプラス変換,力学,古典制御等の事前知識が必要である.これらは授業中に復習を行うが,事前に履修していることが望ましい.特に線形代数の行列演算は現代制御で多用するため,線形代数の教科書を併せて持参するほうがよい.コンピュータシミュレーションを行うために初歩的な情報リテラシーが必要である.
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンス・復習 |
現代制御・シーケンス制御の位置づけが説明できる.D2:1-3
|
2週 |
ガイダンス・復習 |
現代制御・シーケンス制御の位置づけが説明できる.D2:1-3
|
3週 |
状態方程式 |
システムを状態方程式と出力方程式で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
4週 |
状態方程式 |
システムを状態方程式と出力方程式で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
5週 |
状態方程式 |
システムを状態方程式と出力方程式で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
6週 |
可制御性・可観測性・安定性 |
システムの可制御性・可観測性・安定性を解析できる.D1:1-3, D2:1-3
|
7週 |
可制御性・可観測性・安定性 |
システムの可制御性・可観測性・安定性を解析できる.D1:1-3, D2:1-3
|
8週 |
可制御性・可観測性・安定性 |
システムの可制御性・可観測性・安定性を解析できる.D1:1-3, D2:1-3
|
2ndQ |
9週 |
可制御性・可観測性・安定性 |
システムの可制御性・可観測性・安定性を解析できる.D1:1-3, D2:1-3
|
10週 |
状態フィードバック・拡大系 |
極配置・最適制御により状態フィードバック・拡大系を用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
11週 |
状態フィードバック・拡大系 |
極配置・最適制御により状態フィードバック・拡大系を用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
12週 |
状態フィードバック・拡大系 |
極配置・最適制御により状態フィードバック・拡大系を用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
13週 |
状態フィードバック・拡大系 |
極配置・最適制御により状態フィードバック・拡大系を用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
14週 |
まとめと復習 |
現代制御を総合的に用いてシステムの設計ができる.D3:1-2
|
15週 |
前期末試験 |
|
16週 |
試験返却と解説 |
現代制御を総合的に用いてシステムの設計ができる.D3:1-2
|
後期 |
3rdQ |
1週 |
現代制御の復習 |
現代制御を総合的に用いてシステムの設計ができる.D3:1-2
|
2週 |
出力フィードバック・オブザーバ |
極配置・最適制御により出力フィードバック・オブザーバを用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
3週 |
出力フィードバック・オブザーバ |
極配置・最適制御により出力フィードバック・オブザーバを用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
4週 |
出力フィードバック・オブザーバ |
極配置・最適制御により出力フィードバック・オブザーバを用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
5週 |
出力フィードバック・オブザーバ |
極配置・最適制御により出力フィードバック・オブザーバを用いたシステムを設計できる.D1:1-3, D2:1-3
|
6週 |
シーケンス制御の構成機器 |
シーケンス制御に用いる部品や記号,機能を説明することができる.D2:1-3D2:1-3
|
7週 |
シーケンス図・タイムチャート |
シーケンス図やタイムチャートの表記法を理解し,動作を説明できる.D1:1-3, D2:1-3
|
8週 |
論理回路 |
論理回路をシーケンス図で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
4thQ |
9週 |
論理回路 |
論理回路をシーケンス図で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
10週 |
自己保持回路 |
自己保持回路をシーケンス図で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
11週 |
自己保持回路 |
自己保持回路をシーケンス図で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
12週 |
優先回路 |
優先回路をシーケンス図で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
13週 |
優先回路 |
優先回路をシーケンス図で表現できる.D1:1-3, D2:1-3
|
14週 |
まとめと復習 |
シーケンス制御を総合的に用いることができる.D3:1-2
|
15週 |
後期末試験 |
|
16週 |
試験返却と解説 |
シーケンス制御を総合的に用いることができる.D3:1-2
|
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 | 電気・電子系分野 | 制御 | 伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。 | 4 | 前1,前2,前3,前4,前5 |
ブロック線図を用いてシステムを表現することができる。 | 4 | 前1,前2,前3,前4,前5 |
フィードバックシステムの安定判別法について説明できる。 | 4 | 前6,前7,前8,前9,前10,前11,前12,前13,後2,後3,後4,後5 |