到達目標
１．制御理論に用いる様々な数学モデルを導出できる。
２．ＬＱ制御系，極配置を設計できる。
３．ＬＱ制御，極配置による制御シミュレーションを適用できる。
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 | 非線形微分方程式を導出し、連続時間や離散時間における様々な数学モデルに変換できる。 | 線形微分方程式から、連続時間や離散時間における様々な数学モデルに変換できる。 | 線形微分方程式から、連続時間や離散時間における様々な数学モデルに変換できない。 |
| 評価項目2 | 制御系の設計法を理解し、設計できる。 | 制御系の設計法を理解できる。 | 制御系の設計法を理解できない。 |
| 評価項目3 | 倒立振子モデルに対する制御系を設計し、安定化シミュレーションを行う事ができる． | 倒立振子モデルに対して制御系を設計することができる。 | 倒立振子モデルに対して制御系を設計することができない。 |
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現代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。SDGs目標では第9番「産業と技術革新の基盤をつくろう」になります．
授業の進め方・方法:
多入力多出力系に対する制御系設計法（現代制御理論）についてその基礎を講義し、倒立振子を用いた安定化制御シミュレーションを行い、理解を深める。
こちらで用意した問題形式のテキストを配布し、テキストに従いプロジェクタやPCを用いて、解答を行いながら講義を行う。
Pythonを用いた制御プログラム演習では、例題プログラムを参考にして、各自の条件に合ったプログラムを開発する。
テキスト問題やプログラム演習についてのレポートを課し、次の授業の始めに回収する。
各シミュレーション実験およびプログラム演習、制御系設計と実験結果についてレポート提出する。
注意点:
評価は、定期試験60％、レポート40％として100点満点に換算し、60点以上を合格とする。
レポート課題を出題し、提出期限内：10点満点、提出遅れ：６点満点、未提出：0点とする。全レポートの平均を100点満点に換算する。
授業に関する資料，レポート課題，演習プログラム例や過去の試験問題を次のURLに置いているので参考にする．
http://orchid2.me.ariake-nct.ac.jp/moodle/
授業の属性・履修上の区分
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 |
ガイダンス，古典制御理論と現代制御理論の違い |
古典制御理論と現代制御理論の違いを説明できる。簡単な物理現象にラグランジュ運動方程式を適用できる。
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| 2週 |
倒立振子の数学モデル（運動方程式の導出１） |
倒立振子の非線形微分方程式を求めるためのラグランジュ関数を導出できる。
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| 3週 |
倒立振子の数学モデル（非線形微分方程式の導出２） |
倒立振子のラグランジュ関数から非線形微分方程式を導出できる。
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| 4週 |
倒立振子の数学モデル（線形微分方程式１） |
倒立振子の非線形微分方程式から線形微分方程式を導出する方法を理解できる。
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| 5週 |
倒立振子の数学モデル（線形微分方程式２） |
倒立振子の非線形微分方程式から線形微分方程式を導出できる。
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| 6週 |
倒立振子の数学モデル（伝達関数マトリックス） |
倒立振子の線形微分方程式から伝達関数マトリックスを導出できる。
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| 7週 |
一次遅れ回路の状態方程式，伝達関数 |
一次遅れ回路より状態方程式，伝達関数を導出できる。
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| 8週 |
中間試験 |
１～７週までの課題レポートより出題する
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| 4thQ |
| 9週 |
離散時間系状態方程式 |
連続時間系状態方程式より離散時間系状態方程式を導出できる。
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| 10週 |
1次システムの離散時間変換とその応答 |
1次システムの離散時間変換とその応答をシミュレーションできる。
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| 11週 |
n次システムの離散時間変換と応答 |
2次システムを例にその離散時間系状態方程式変換，応答のシミュレーションができる。
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| 12週 |
z変換，パルス伝達関数，安定条件 |
z変換，パルス伝達関数，安定条件が理解できる．
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| 13週 |
状態フィードバック，極配置，LQ制御 |
状態フィードバック，極配置，LQ制御が理解でき，応答のシミュレーションができる．
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| 14週 |
倒立振子実験装置の安定化制御シミュレーション演習 |
与えられた倒立振子モデルに対して条件を変えて設計した倒立振子制御（極配置，ＬＱ制御）を適用し，その応答をシミュレーションできる．
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| 15週 |
期末試験 |
9～14週までの課題レポートより出題する
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| 16週 |
テスト返却と解説 |
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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 | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 0 | 0 | 0 | 40 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 60 | 0 | 0 | 0 | 40 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |