到達目標
１．伝達関数を用いた須ステムの入出力が表現できる。
２．ブロック線図を用いたシステムの表現方法が理解できる。
３．システムの周波数応答および時間応答が理解できる。
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 | 時間領域で表現された関数から伝達関数を導くことができ、システムの入出力関係を理解している
| 伝達関数を用いたシステムの入出力を理解している
| 伝達関数を用いたシステムの入出力を理解していない
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| 評価項目2 | システムの信号の流れを理解した上で、ブロック線図を用いて表現することができる
| ブロック線図を用いてシステムを表現する方法を理解している
| ブロック線図を用いたシステムの表現方法を理解していない
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| 評価項目3 | 周波数応答および時間応答の意味を理解しており、伝達関数からそれぞれの応答を算出することができる
| システムの周波数応答および時間応答を理解している
| システムの周波数応答および時間応答を理解していない
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学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本授業では、ラプラス変換を基に古典制御理論を理解するために必要とされる基礎的理論を習得させ、制御システムに対する基礎能力の育成を目的とする。授業ではフィードバック制御について詳しく説明する。
授業の進め方・方法:
身近な装置に関する話題を通じて制御システムに対する直観力を養う。例題や演習問題を使い、基礎的事項を習得する。
注意点:
電気回路学、電機機器学の知識を前提として講義を進めるため、基礎科目の理解を深めておくことが望ましい。
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 |
自動制御概説 |
自動制御とは何かが理解できる
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| 2週 |
シーケンス制御（電磁リレーの構造と働き） |
電磁リレーの構造およびその役割を理解し、どのように利用されるのかが理解できる
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| 3週 |
シーケンス制御（ラダー回路） |
リレー回路に比べてフレキシブルに変更が可能なPLCおよびラダー回路が理解できる
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| 4週 |
シーケンス制御（演習） |
例題に対するラダー回路を考え、作成することができる
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| 5週 |
ブロック線図によるシステムの表現 |
ブロック線図を用いたシステムの構成方法を学び、等価変換を用いた簡単化が理解できる
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| 6週 |
電気回路のブロック線図による表現 |
電気回路のブロック線図による表現が理解できる
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| 7週 |
フィードバックの効果 |
前向き要素やフィードバック要素の変化がシステムに及ぼす影響が理解できる
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| 8週 |
中間試験 |
1～7週までの内容を網羅した試験により、授業内容の理解の定着を図る
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| 2ndQ |
| 9週 |
フーリエ変換とラプラス変換 |
制御工学におけるラプラス変換の必要性、フーリエ変換とラプラス変換の関係が理解できる
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| 10週 |
ラプラス変換に関する定理 |
ラプラス変換に関する諸定理が理解できる
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| 11週 |
ラプラス逆変換 |
時間領域に変換する意味と方法が理解できる
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| 12週 |
ラプラス変換に関する演習 |
ラプラス変換に関する演習問題を解くことができる
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| 13週 |
伝達関数とブロック線図 |
ブロック線図を用いた伝達関数の表現が理解できる
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| 14週 |
伝達関数に関する演習 |
伝達関数に関する演習問題を解くことができる
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| 15週 |
期末試験 |
9～14週までの内容を網羅した試験により、授業内容の理解の定着を図る
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| 16週 |
答案返却 |
定期試験の内容が理解できる
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
伝達関数で何が分かるのか |
伝達関数を通じて時間応答および周波数応答が表現できることが理解できる
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| 2週 |
伝達関数の基本要素 |
伝達関数を構成する基本要素が理解できる
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| 3週 |
比例、微分、積分、むだ時間要素の時間応答 |
比例、微分、積分、むだ時間要素の時間応答が理解できる
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| 4週 |
一次遅れ要素の時間応答 |
一次遅れ要素の時間応答が理解でき、演習問題を解くことができる
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| 5週 |
二次遅れ要素の時間応答 |
二次遅れ要素の時間応答が理解できる
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| 6週 |
過渡特性 |
立ち上がり時間、行き過ぎ量などが理解できる
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| 7週 |
時間応答に関する演習 |
時間応答に関する演習問題を解くことができる
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| 8週 |
中間試験 |
1～7週までの内容を網羅した試験により、授業内容の理解の定着を図る。
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| 4thQ |
| 9週 |
周波数伝達関数 |
伝達関数と周波数伝達関数の関係が理解できる
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| 10週 |
基本要素のナイキスト線図による表現（微分、積分、むだ時間要素および一次遅れ要素） |
微分、積分、むだ時間、一次遅れ要素のナイキスト線図による表現が理解できる
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| 11週 |
基本要素のナイキスト線図による表現（二次遅れ要素および複雑な伝達関数） |
二次遅れ要素および複雑な伝達関数のナイキスト線図による表現が理解できる
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| 12週 |
基本要素のボード線図による表現（比例、微分、積分、むだ時間、一次遅れ要素） |
比例、微分、積分、むだ時間、一次遅れ要素のボード線図による表現が理解できる
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| 13週 |
基本要素のボード線図による表現（二次遅れ要素および複雑な伝達関数） |
二次遅れ要素および複雑な伝達関数のボード線図による表現が理解できる
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| 14週 |
周波数応答（表現）に関する演習 |
周波数応答に関する演習問題を解くことができる
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| 15週 |
期末試験 |
9～14週までの内容を網羅した試験により、授業内容の理解の定着を図る
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| 16週 |
答案返却 |
定期試験の内容が理解できる
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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 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | フェーザを用いて、簡単な交流回路の計算ができる。 | 3 | |
| RL直列回路やRC直列回路等の単エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。 | 3 | |
| RLC直列回路等の複エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。 | 4 | |
| 制御 | 伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。 | 3 | |
| ブロック線図を用いてシステムを表現することができる。 | 3 | |
| システムの過渡特性について、ステップ応答を用いて説明できる。 | 3 | |
| システムの定常特性について、定常偏差を用いて説明できる。 | 3 | |
| システムの周波数特性について、ボード線図を用いて説明できる。 | 3 | |
| フィードバックシステムの安定判別法について説明できる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 小テスト | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |