システム制御工学Ⅱ

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05年度 (2023年度)
授業科目	システム制御工学Ⅱ
科目番号	0160	科目区分	専門 / 必修
授業形態		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（知能ロボットシステムコース）	対象学年	5
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	初めて学ぶ現代制御の基礎、江口弘文、大屋勝敬、東京電機大学出版局
担当教員	浜松 弘

到達目標

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。
2. 極配置による状態フィードバックによりシステムを安定化できる。
3. 状態オブザーバを設計できる。

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	極と安定性の関係を式で説明でき、多種類の安定判別計算ができる。	安定判別の計算ができる。	安定判別の計算ができない。
評価項目2	状態変数を定義し、極配置により状態フィードバックの設計ができる。	極配置により状態フィードバックの設計ができる。	状態フィードバックの設計ができない。
評価項目3	状態オブザーバの構造を理解し、極配置により設計ができる。	状態オブザーバの構造を理解できる。	状態オブザーバの構造を理解できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A① 数学・物理・化学などの自然科学、情報技術に関する基礎を理解できる。

学習・教育到達度目標 B② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解くことができる。

学習・教育到達度目標 C 専門工学基礎知識の上に実践的技術を学んだ技術者

教育方法等

概要:

本授業では、時間領域における制御系の基本的な解析・設計法を学習することを目的とする。授業では、古典制御理論では設計の難しかった多変数制御システムのシステム制御(現代制御) 理論を用いた設計法について学ぶ。システム制御の基礎をなす線形フィードバック制御を設計するための理論と計算方法という観点から基本的な考え方を理解する。状態フィードバック制御と状態オブザーバと最適制御の設計方法を学ぶ。

授業の進め方・方法:

例題の解説により本質を分かりやすく講義し、同時に関連する数学の復習も行う。単元終了時に演習問題を解くことで実力の養成を図る。
中間・定期試験を実施する。

注意点:

固有値解析ができるように復習しておくこと。演習の課題は、期日までに提出すること。

授業の属性・履修上の区分

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	極による安定判別	極を求め、安定判別ができる。
		2週	フルヴィッツの安定判別	フルヴィッツの方法により、安定判別ができる。
		3週	可制御、可観測の判別	可制御行列、可観測行列により可制御・可観測の判別ができる。
		4週	状態フィードバック(1次システム、原点への漸近安定化)	極配置による状態フィードバックの設計ができる。
		5週	状態フィードバック(1次システム、位置dへの漸近安定化)	新たな状態変数を定義できる。
		6週	状態フィードバック(1次システム、位置dへの漸近安定化)	状態変数を定義し、極配置による状態フィードバックの設計ができる。
		7週	状態フィードバック(2次システム、原点への漸近安定化)	2次系の極配置による状態フィードバックの設計ができる。
		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。
	4thQ
		9週	状態フィードバック(2次システム、位置dへの漸近安定化)	新たな状態変数を定義できる。
		10週	状態フィードバック(2次システム、位置dへの漸近安定化)	状態変数を定義し、2次系の極配置による状態フィードバックの設計ができる。
		11週	出力フィードバック 状態オブザーバ	出力フィードバックを設計ができる。 状態オブザーバを理解し、説明できる。
		12週	状態オブザーバ(極配置)	状態オブザーバの極を配置し、設計ができる。
		13週	状態オブザーバによる制御	状態オブザーバを使ったフィードバック制御を理解し、説明できる。
		14週	最適制御 正定行列	評価関数と最適制御を理解し、説明できる。 シルベスターの判別法により、正定行列判定ができる。
		15週	リカッチ方程式	リカッチ方程式が解ける。
		16週	定期試験	9～15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。

評価割合

	試験	演習・レポート	合計
総合評価割合	70	30	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	70	30	100
分野横断的能力	0	0	0