制御工学Ⅱ

科目基礎情報

学校 香川高等専門学校 開講年度 2017
授業科目 制御工学Ⅱ
科目番号 0101 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電子システム工学科(2018年度以前入学者) 対象学年 5
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 豊橋技術科学大学・高等専門学校 制御工学教育連携プロジェクト著「専門基礎ライブラリー 制御工学 - 技術者のための、理論・設計から実装まで」実教出版,
担当教員 杉本 大志

到達目標

1. 与えられた微分方程式を,, ラプラス変換表を用いて解くことができる.
2. 伝達関数法によるシステムの表現や応答, 安定性について説明できる.
3. フィードバック制御の意義とPID制御について説明できる.
4. システムのディジタル化や制御・計測について理解できる.
5. 与えられたシステムを状態空間表現できる.
6. 行列・ベクトルの基本的演算ができる.
7. システムの特性判別や状態フィードバックを説明できる.
8. 一般的に広く用いられる制御系を理解し, 構築, 説明できる.
9. モデル予測制御の意味を理解し, 説明できる.
10. 学習制御の目的を理解し, 説明できる.
11. シーケンス制御の意味, 特にフィードバック制御との違いを理解する.
12. 動作回路, AND・OR・NOT回路, 自己保持回路, インタロックやタイマなどの基本回路を理解する.
13. 必要な自己保持回路のセット・リセット条件を明確にでき, シーケンス図として表現できる.

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与えられた微分方程式を, ラプラス変換表を用いて解くことができる. 与えられた微分方程式を,ラプラス変換表を用いて式を整理できる. ラプラス変換表を使い微分方程式を解くことができない.
評価項目2伝達関数法によるシステムの表現や応答, 安定性について説明できる. 伝達関数を導出でき, 安定性について説明できる. 伝達関数を導出できず, 安定性について検討できない.
評価項目3フィードバック制御の意義とPID制御について説明できる. フィードバック制御とPID制御について簡単に説明できる. フィードバック制御とPID制御を知らない.
評価項目4システムのディジタル化や制御・計測について, 具体例や流れとして説明できる. システムのディジタル化や制御・計測について説明できる. システムのディジタル化や制御・計測について説明できない.
評価項目5各種の制御対象について状態空間表現できる. 与えられたシステムを状態空間表現できる. 与えられたシステムを状態空間表現できない.
評価項目6適切に行列・ベクトルの演算ができる. 行列・ベクトルの基本的演算ができる. 行列・ベクトルの演算ができない.
評価項目7システムの特性判別や状態フィードバックを説明し, 吟味できる. システムの特性判別や状態フィードバックを説明できる. システムの特性判別や状態フィードバックを知らない.
評価項目8一般的に広く用いられる制御系について動作を説明でき, 必要に応じて構築できる. 与えられた制御系について動作を説明でき, 必要に応じて構築できる. 与えられた制御系の動作が説明できない.
評価項目9モデル予測制御について, 具体例を挙げながら説明できる.モデル予測制御の概要を説明できる.モデル予測制御を知らない.
評価項目10学習制御について, 具体例を挙げながら説明できる.学習制御の概要を説明できる.学習制御を知らない.
評価項目11シーケンス制御とフィードバック制御との違いを具体的に説明できる. シーケンス制御とフィードバック制御との違いを簡単に説明できる. シーケンス制御とフィードバック制御との違いを知らない.
評価項目12動作回路, AND・OR・NOT回路, 自己保持回路, インタロックやタイマなどの基本回路を構築し, シーケンス図として表現できる. 動作回路, AND・OR・NOT回路, 自己保持回路, インタロックやタイマなどの基本回路をシーケンス図として表現できる. 基本回路の動作を知らない.
評価項目13与えられた要求を満足するシーケンス回路を構築し, シーケンス図として表現できる. 必要な自己保持回路のセット・リセット条件を明確にでき, シーケンス図として表現できる. 必要な自己保持回路のセット・リセット条件を明確にでき, シーケンス図として表現できない.

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
本講義では, ロボットエンジニアとして最低限身につけるべききわめて基本的な制御手法やシステム構成論を教授する.
授業の進め方・方法:
まず古典制御論の基礎を前期中間試験までに取り扱い, 後期中間試験にかけて現代制御論を使ったシステム制御の代表的手法と適用例, 具体的な設計技法について取り扱う. また, 学年末までは, 生産ラインやロボット制御でも用いられるシーケンス制御についても取り扱う.
注意点:
本講義は, その性質上微分積分や線型代数, 電気回路や基礎工学実験・実習, 工学実験の知識が必要となる. また, 説明のための文章力が必要となる. さらに, 限られた時間内で多数の重要事項を教授する事から, 諸君の自学自習や質疑応答といった積極的な取り組みを期待する.

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 授業ガイダンス
プレイスメントテスト
2週 システム制御の全体像
3週 ラプラス変換とその性質 与えられた微分方程式を, ラプラス変換表を用いて解くことができる.
4週 伝達関数法による制御系の解析 伝達関数法によるシステムの表現や応答, 安定性について説明できる.
5週 伝達関数法による制御系の解析 伝達関数法によるシステムの表現や応答, 安定性について説明できる.
6週 フィードバック制御とPID制御 フィードバック制御の意義とPID 制御について説明できる.
7週 フィードバック制御とPID制御 フィードバック制御の意義とPID 制御について説明できる.
8週 前期中間試験
2ndQ
9週 試験の返却と解説
制御系のモデルベース開発
システムのディジタル化や制御・計測について理解できる.
10週 状態方程式とその表現 与えられたシステムを状態空間表現できる.
11週 状態方程式とその表現
線型代数の基礎
与えられたシステムを状態空間表現できる.
行列・ベクトルの基本的演算ができる
12週 線型代数の基礎 行列・ベクトルの基本的演算ができる.
13週 安定性,可制御性,可観測性 システムの特性判別や状態フィードバックを説明できる.
14週 状態フィードバック制御 システムの特性判別や状態フィードバックを説明できる.
15週 状態フィードバック制御 システムの特性判別や状態フィードバックを説明できる.
16週 前期末試験
後期
3rdQ
1週 試験の返却と解説
2週 最適レギュレータ法 一般的に広く用いられる制御系を理解し, 構築, 説明できる.
3週 最適レギュレータ法
状態オブザーバ
一般的に広く用いられる制御系を理解し, 構築, 説明できる.
4週 状態オブザーバ 一般的に広く用いられる制御系を理解し, 構築, 説明できる.
5週 併合系 一般的に広く用いられる制御系を理解し, 構築, 説明できる.
6週 モデル予測制御と学習制御 モデル予測制御の意味を理解し, 説明できる.
7週 モデル予測制御と学習制御 学習制御の目的を理解し, 説明できる.
8週 後期中間試験
4thQ
9週 試験の返却と解説
シーケンス制御のあらまし
シーケンス制御の意味,特にフィードバック制御との違いを理解する.
10週 シーケンス制御のあらまし
リレーシーケンス制御の基本回路
シーケンス制御の意味,特にフィードバック制御との違いを理解する.
動作回路, AND・OR・NOT回路, 自己保持回路, インタロックやタイマなどの基本回路を理解する.
11週 リレーシーケンス制御の基本回路 動作回路, AND・OR・NOT回路, 自己保持回路, インタロックやタイマなどの基本回路を理解する.
12週 リレーシーケンス制御の基本回路 動作回路, AND・OR・NOT回路, 自己保持回路, インタロックやタイマなどの基本回路を理解する.
13週 リレーシーケンス制御の応用回路 必要な自己保持回路のセット・リセット条件を明確にでき, シーケンス図として表現できる.
14週 リレーシーケンス制御の応用回路 必要な自己保持回路のセット・リセット条件を明確にでき, シーケンス図として表現できる.
15週 リレーシーケンス制御の応用回路 必要な自己保持回路のセット・リセット条件を明確にでき, シーケンス図として表現できる.
16週 後期末試験

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

評価割合

試験レポート小テストなど合計
総合評価割合602020100
基礎的能力602020100
専門的能力0000