到達目標
制御工学の基礎として、古典制御理論について学習し、フィードバック制御系における基本的な解析能力や設計能力を習得する。
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 |
伝達関数とブロック線図を用いたシステムの表現 | 伝達関数を求め、システムをブロック線図で表せる。 | 伝達関数とブロック線図の概念を理解できる。 | 伝達関数とブロック線図の概念を理解できない。 |
システムの過渡応答と定常応答(定常偏差) | 両応答を算出できる。 | 両応答の概念が理解できる。 | 両応答の概念が理解できない。 |
システムの周波数応答(ベクトル軌跡、ボード線図) | 両図を描画できる。 | 両図の概念が理解できる。 | 両図の概念が理解できない。 |
フィードバックシステムの安定判別(ラウス法、フルヴィッツ法) | 特定方程式から安定判別ができる。 | 安定判別の概念が理解できる。 | 安定判別の概念が理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
制御工学の基礎として、古典制御理論について学習し、フィードバック制御系における基本的な解析能力や設計能力を習得する。
授業の進め方・方法:
座学が中心であり、年4回のレポート提出を課す。また、理論の習得だけに偏らないよう、身近な物理モデルを例に挙げたり、練習問題を取り入れる。
注意点:
情報工学実験4の後期テーマ「PID制御システムの設計」と強い関係がある。
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 |
ガイダンス/制御の目的と制御系の基本構成 |
目的と基本構成が理解できる。
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2週 |
動的システムの基本表現と区分 |
微分方程式と物理系の意味が分かる。
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3週 |
電気系モデル |
RLC直列回路をモデル化できる。
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4週 |
プロセス系モデル |
水位系をモデル化できる。
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5週 |
ラプラス変換 |
ラプラス変換の定義が理解できる。
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6週 |
ラプラス変換 |
代表的な関数をラプラス変換できる。
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7週 |
ラプラス逆変換 |
基礎的なラプラス逆変換ができる。
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8週 |
中間試験 |
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2ndQ |
9週 |
ラプラス変換による微分方程式の解法 |
微分方程式を解くことができる。
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10週 |
微分方程式と伝達関数 |
微分方程式を伝達関数で表せる。
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11週 |
ブロック線図 |
ブロック線図の仕組みが理解できる。
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12週 |
ブロック線図の簡単化 |
ブロック線図を簡単化できる。
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13週 |
過渡応答と入力の種類 |
過渡応答の導出手順が理解できる。
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14週 |
基本要素の特性 |
基本3要素の過渡応答を理解できる。
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15週 |
基本要素の特性 |
一次遅れ要素の特性が理解できる。
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16週 |
期末試験 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
基本要素の特性 |
二次遅れ要素の特性が理解できる。
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2週 |
基本要素の特性 |
二次遅れ要素の応答を算出できる。
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3週 |
周波数応答の概要 |
ゲインと位相差の意味が理解できる。
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4週 |
基本要素のゲインと位相差 |
ゲインと位相差を算出できる。
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5週 |
高次遅れ要素のゲインと位相差 |
ゲインと位相差を算出できる。
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6週 |
ベクトル軌跡 |
ベクトル軌跡の仕組みが理解できる。
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7週 |
ベクトル軌跡 |
ベクトル軌跡を描画できる。
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8週 |
中観試験 |
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4thQ |
9週 |
ボード線図 |
ボード線図の仕組みが理解できる。
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10週 |
ボード線図 |
ボード線図を描画できる。
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11週 |
安定性と極 |
極から安定判別ができる。
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12週 |
ラウスの安定判別法 |
ラウス法で安定判別ができる。
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13週 |
フルヴィッツの安定判別法 |
フルヴィッツ法で安定判別ができる。
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14週 |
フィードバック制御系の定常特性 |
定常偏差を算出できる。
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15週 |
システムのデジタル表記 |
パルス伝達関数を導出できる。
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16週 |
期末試験 |
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評価割合
| 試験 | レポート | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |