自動制御Ⅰ

科目基礎情報

学校 北九州工業高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 自動制御Ⅰ
科目番号 0078 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 生産デザイン工学科(機械創造システムコース) 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 「工科系のためのシステム工学 ―力学・制御工学―」 山本 郁夫,滝本 隆 (共立出版)
担当教員 新田 益大

目的・到達目標

1. 自動制御の定義やフィードバック制御の概念と基本要素を説明できる。
2. 測定の精度や測定値の扱いを理解し、センサの動作を説明できる。
3. ラプラス変換を用いて伝達関数を導出でき、ブロック線図を用いて制御系を表現できる。

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自動制御を実例を挙げて説明できる。フィードバック制御系を説明・構成できる。自動制御の定義やフィードバック制御の基本要素を説明できる。自動制御について説明できない。フィードバック制御の概念が理解できていない。
評価項目2測定の精度や誤差を理解した上でセンサを選定できる。測定の精度や誤差、センサの動作を説明できる。測定の精度や誤差、センサの動作を説明できない。
評価項目3伝達関数を説明・導出できる。また、ブロック線図で制御系を描け、簡単化することができる。伝達関数の定義や利点を説明でき、ブロック線図で制御系を描ける。伝達関数の定義を説明できない。ブロック線図の基本要素が描けない。

学科の到達目標項目との関係

準学士課程の教育目標 B① 説明 閉じる
準学士課程の教育目標 B② 説明 閉じる
準学士課程の教育目標 D① 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB① 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SD① 説明 閉じる

教育方法等

概要:
自動制御は、自動車、ロボット、工作機械など多くの機械システムにおいて必要不可欠な技術である。本授業では、計測の基礎と制御系を設計するための基本的原理、方法を学ぶ。とくに古典制御を理解することが目的である。1入出力システムを対象とし、フィードバック制御、伝達関数モデル、ブロック線図表現について学習する。また、具体的な事例・問題に対し制御技術をどのように用いればよいかという応用的な力を身に付ける。
授業の進め方と授業内容・方法:
制御の概要を歴史的な事例、身近な装置を通して解説する。教科書だけでなく、webに公開している資料をもとに授業を進める。微分方程式とラプラス変換については必要最低限に留めて、ブロック線図により制御系の構成を直感的に理解できるようにする。数学理論の展開は授業の進度に応じて随時補足する。
注意点:
自動制御で必要とする前提知識は、3学年までに学習した物理・数学が基本である。機械工学で学習してきた熱・水の基礎知識も重要である。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ガイダンス 計測と制御について理解する。
2週 計測、制御とは何か・歴史(ワットの調速機) 自動制御の仕組みを説明できる。
3週 測定の精度と測定値の扱い、単位 測定の精度と測定値の扱い、国際単位系について理解する。
4週 物理量の計測方法(センサ) 物理量の計測方法と計測機器・センサを説明できる。
5週 自動制御の定義・種類 自動制御の定義と種類を説明できる。
6週 フィードバックとフィードフォワード フィードバック制御の概念を説明できる。フィードバックとフィードフォワードの違いを説明できる。
7週 フィードバック制御系の構成要素 フィードバック制御の構成要素を説明できる。
8週 中間試験
4thQ
9週 微分方程式による制御対象のモデリング 中間試験の内容を理解する。制御対象を微分方程式で表現できる。
10週 微分方程式のラプラス変換と逆変換 ラプラス変換と逆変換により微分方程式を求めることができる。
11週 伝達関数による制御対象のモデリング 伝達関数を説明できる。
12週 伝達関数表現 機械要素、電気回路等の対象を伝達関数で表現できる。
13週 ブロック線図(1) ブロック線図の構成要素を説明できる。
14週 ブロック線図(2) ブロック線図を集約(簡単化)することができる。ブロック線図で制御系を表現できる。
15週 期末試験
16週 期末試験内容の解説を行う。 期末試験の内容を理解する。

評価割合

試験課題相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合80200000100
基礎的能力0000000
専門的能力80200000100
分野横断的能力0000000