到達目標
１．周波数特性から伝達関数を導出できる。
２．制御系の安定判別ができる。
３．ＰＩＤ制御系を設計できる。
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 | 周波数特性をボード線図に描くことができ、ボード線図から伝達関数を導出できる。 | 周波数特性をボード線図に描くことができる。 | 周波数特性をボード線図に描くことができない。 |
| 評価項目2 | 複数の安定判別法を適用できる。 | 一部の安定判別法を適用できる。 | 安定判別法を適用できない。 |
| 評価項目3 | ＰＩＤ制御系の構成を理解し、パラメータ設計できる。 | ＰＩＤ制御系の構成を理解できる。 | ＰＩＤ制御系の構成を理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
メカトロ系エンジニアが経験する古典制御理論に関する実務上の問題点と課題を理解し、適切に対応する能力を養う。
授業の進め方・方法:
外乱除去や安定性改善ができるフィードバック制御（古典制御理論）についてその基礎を講義し、ダイレクトドライブモータの速度制御実験を行い、理解を深める。
演習は小テスト形式で行う。
各実験は１セット／２人の実験装置を用い、実験結果についての簡単な口頭試問を行う。
本科目は、学修単位であるので、授業時間以外での学修が必要であり、これを課題として課す。
注意点:
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
周波数特性（周波数伝達関数） |
制御系の過渡特性について説明できる。
制御系の定常特性について説明できる。
制御系の周波数特性について説明できる。
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| 2週 |
周波数特性（周波数伝達関数による応答特性） |
制御系の周波数特性について説明できる。
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| 3週 |
周波数特性（ボード線図） |
制御系の周波数特性について説明できる。
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| 4週 |
周波数特性（ボード線図の基本要素） |
制御系の周波数特性について説明できる。
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| 5週 |
周波数特性（ボード線図による伝達関数計測） |
基本的な関数のラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができる。
ラプラス変換と逆ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる。
伝達関数を説明できる。
制御系の周波数特性について説明できる。
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| 6週 |
周波数特性（ＤＤモータのゲイン線図による伝達関数計測） |
制御系の周波数特性について説明できる。
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| 7週 |
安定判別法（特性方程式） |
ブロック線図を用いて制御系を表現できる。
安定判別法を用いて制御系の安定・不安定を判別できる。
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| 8週 |
安定判別法（フルビッツの安定判別法) |
安定判別法を用いて制御系の安定・不安定を判別できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
ＰＩＤ制御設計法（連続時間制御系の構成） |
自動制御の定義と種類を説明できる。
フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。
ＰＩＤ制御系の構成を理解できる。
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| 10週 |
ＰＩＤ制御設計法（離散時間制御系の構成） |
連続時間と離散時間ＰＩＤ制御系の構成を理解できる。
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| 11週 |
ＰＩＤ制御設計法（一時遅れ＋むだ時間系近似） |
ＰＩＤ制御系パラメータを、一時遅れ＋むだ時間系近似で設計できる。
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| 12週 |
ＰＩＤ制御設計法（限界感度法、根軌跡法） |
ＰＩＤ制御系パラメータを、限界感度法、根軌跡法で設計できる。
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| 13週 |
ＰＩＤ制御設計法（定常偏差とＰＩＤ制御の特徴） |
ＰＩＤ制御における定常偏差とのそれぞれの特徴を理解できる。
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| 14週 |
ＰＩＤ制御設計法（ＤＤモータの速度制御実験１） |
ＤＤモータ（実機）のＰＩＤ速度制御のパラメータが設計できる。
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| 15週 |
ＰＩＤ制御設計法（ＤＤモータの速度制御実験２） |
ＤＤモータ（実機）のＰＩＤ速度制御実験によりそれぞれの特性を理解できる。
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| 16週 |
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 計測制御 | 自動制御の定義と種類を説明できる。 | 2 | 後1 |
| フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 | 2 | 後9 |
| 基本的な関数のラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができる。 | 2 | 後9 |
| ラプラス変換と逆ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる。 | 3 | 後5 |
| 伝達関数を説明できる。 | 3 | 後5 |
| ブロック線図を用いて制御系を表現できる。 | 3 | 後5 |
| 制御系の過渡特性について説明できる。 | 3 | 後7 |
| 制御系の定常特性について説明できる。 | 3 | 後1 |
| 制御系の周波数特性について説明できる。 | 3 | 後1 |
| 安定判別法を用いて制御系の安定・不安定を判別できる。 | 3 | 後1 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |