到達目標
フィードバック制御理論について講義と演習を行い,対象となるシステムの特性を把握でき,フィードバック制御系が設計できることを目標とする。
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 | 伝達関数の極を求め、システムの安定性を判別できる。 | 伝達関数の極が分かれば、システムの安定性を判別できる。 | 伝達関数の極が分かっても、システムの安定性を判別できない。 |
評価項目2 | 複雑な系のボード線図を描くことができる。 | 簡単な系のボード線図を描くことができる。 | 簡単な系のボード線図を描くことができない。 |
評価項目3 | 一巡伝達関数からフィードバック制御系の安定性を判別できる。 | 一巡伝達関数のベクトル軌跡が分かれば、フィードバック制御系の安定性を判別できる。 | 一巡伝達関数のベクトル軌跡が分かっても、フィードバック制御系の安定性を判別できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
最近制御工学の応用範囲がますます広がり,その基本的知識がエンジニアにとって必須のものになっている。本授業では,フィードバック制御理論について講義と演習を行い,対象となるシステムの特性を把握でき,フィードバック制御系が設計できることを目標とする。
授業の進め方・方法:
教科書に基づき,フィードバック制御理論について講義を行う。その際,具体的なイメージが湧くように簡単な電気回路や機械系の例を挙げて解説する。また,学習項目での過渡応答や周波数応答では,応用数学のラプラス変換や複素数に関する知識が不可欠であり,復習をしながら学習を進める。
注意点:
オフィスアワー:毎週木曜日 16:00~17:00
総授業時間数の3分の1を超えて欠課した場合,評価は0点とする。なお,遅刻3回で欠課1時間とみなす。
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 |
フィードバック制御とは |
フィードバック制御の概念を理解する。D2:2
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2週 |
ダイナミカルシステムの表現 |
簡単な電気回路や機械系の例で、制御対象を微分方程式で記述できる。D2:3
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3週 |
伝達関数 |
制御対象の入出力関係に着目し,伝達関数でシステムが記述できる。D2:3
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4週 |
ラプラス変換による応答解析 |
微分方程式と初期条件が与えられたとき、ラプラス変換を用いて、微分方程式を解くことができる。D2:3
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5週 |
ブロック線図 |
ブロック線図の基本単位を理解し、複雑な系のブロック線図を簡単化できる。D2:2
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6週 |
過渡応答(インパルス応答・ステップ応答) |
インパルス応答、ステップ応答を理解する。D2:2
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7週 |
過渡応答(1次系) |
1次系のインパルス応答、ステップ応答を理解し、時定数と応答波形の概形を対応付けることができる。D2:2
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8週 |
過渡応答(2次系) |
2次系の伝達関数のパラメータと応答波形の概形を対応付けることができる。D2:2
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2ndQ |
9週 |
安定性(極・零点) |
極の位置から安定性を判別できる。D2:3
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10週 |
安定性(ラウスの安定判別法、フルビッツの安定判別法) |
ラウスの安定判別法、フルビッツの安定判別法を用いて、システムの安定性を判別できる。D2:2
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11週 |
周波数応答(ベクトル軌跡) |
周波数応答とは何かを説明でき、制御系の基本(積分系、1次系など)のベクトル軌跡を描くことができる。D2:2
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12週 |
周波数応答(ボード線図) |
制御対象のボード線図を描くことができる。D2:3
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13週 |
フィードバック制御系の内部安定性 |
システムの内部安定性について説明できる。D2:1
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14週 |
ナイキストの安定判別法,ゲイン余裕,位相余裕 |
一巡伝達関数からフィードバック制御系の安定性を判別できる。D2:1
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15週 |
前期末試験 |
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16週 |
試験問題の解答 |
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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 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート | 合計 |
総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
基礎的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |
専門的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 80 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |