システム制御演習※

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03年度 (2021年度)
授業科目 システム制御演習※
科目番号 0098 科目区分 専門 / 選択
授業形態 演習 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 生産デザイン工学科(情報システムコース) 対象学年 5
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 「制御理論Ⅰ」「制御理論Ⅱ」で使用のテキスト
担当教員 今地 大武

到達目標

・伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる.
・ブロック線図を用いてシステムを表現できる.
・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.
・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.
・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.
・フィードバックシステムの安定性について説明できる.

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
伝達関数・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.上記到達目標について,電気・機械などの複合的なシステムに対し導出することができる.上記到達目標について,単一の構成要素からなるシステムに対し導出することができる.与えられたシステムについて伝達関数・ブロック線図を用いて表現することができない.
システムの様々な特性について適切な手段を用いて説明できる.システムの特性について,自らの考えで適切な手段を選択し、説明することができる.システムの特性について,適切な手段を選択し、説明することができる.システムの特性について,手段を指定しても説明することができない.
与えられたシステムに適切な補償器の設計・安定判別ができる.与えられたシステムに対して,自らの考えで適切な手段を選択し,補償器の設計・安定判別ができる.与えられたシステムに対して,指定された手段を用いて補償器の設計・安定判別ができる.手段を指定しても補償器の設計・安定判別ができない.

学科の到達目標項目との関係

準学士課程の教育目標 (A)② 自主的・継続的な学習を通じて、基礎科目に関する問題を解くことができる。
準学士課程の教育目標 (B)② 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。
準学士課程の教育目標 (C)① 実験や実習を通じて、問題解決の実践的な経験を積む。
準学士課程の教育目標 (C)② 機器類(装置・計測器・コンピュータなど)を用いて、データを収集し、処理できる。
準学士課程の教育目標 (C)④ 実験や実習について、方法・結果・考察をまとめ、報告できる。
準学士課程の教育目標 (D)① 専門工学の基礎に関する知識と基礎技術を統合し、活用できる。
準学士課程の教育目標 (D)② 工学知識や技術を用いて、課題解決のための調査や実験を計画し、遂行できる。
準学士課程の教育目標 (D)③ 工学知識や技術を用いて、課題解決のための結果の整理・分析・考察・報告ができる。
準学士課程の教育目標 (E)② 日本語で論理的に記述し、報告・討論できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SA② 自主的・継続的な学習を通じて、共通基礎科目に関する問題を解決できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 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決できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SC① 専門工学の実践に必要な知識を深め、実験や実習を通じて、問題解決の経験を積む。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SC② 機器類(装置・計測器・コンピュータなど)を用いて、データを収集し、処理できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SC④ 実験や実習について、方法・結果・考察を的確にまとめ、報告できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SD① 専攻分野における専門工学の基礎に関する知識と基礎技術を総合し、応用できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SD② 専攻分野の専門性に加え、他分野の知識も学習し、幅広い視野から問題点を把握できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SD③ 要求された課題に対して幅広い視野で問題点を把握し、その解決方法を提案できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SD④ 工学知識や技術を統合し、課題解決のための調査や実験を自発的に計画し、遂行できる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SD⑤ 工学知識や技術を統合し、課題解決のための結果の整理・分析・考察・報告ができる。
専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SE② 実験・実習・調査・研究内容について、日本語で論理的に記述し、報告・討論できる。

教育方法等

概要:
「制御理論Ⅰ」,「制御理論Ⅱ」で学んだ古典制御理論の復習を中心に,基礎的な演習を行い,フィードバック制御系の解析・設計手法の修得を図る.
授業の進め方・方法:
「制御理論Ⅰ」で学んだ古典制御理論の事項を復習しながら、制御対象のモデル化、特性解析、制御系設計の一連の作業を演習等を通して習得する。授業は,基本的に,演習,解説を繰り返して行う.
注意点:
回収した演習は返却しないので,各自,コピー(写真)等を取っておくこと.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 演習1 定義を用いて,ラプラス変換ができる.逆ラプラス変換ができる.t領域,s領域での推移定理が使える.
2週 演習1の解説
(時間があれば,追加問題)
演習1を解説し,理解の定着を図る.
3週 演習2 周期関数のラプラス変換ができる.ラプラス変換を用いて,微分方程式が解ける.ヘビサイトの展開定理,最終値の定理が使える.ブロック線図の等価変換ができる.
4週 演習2の解説
(時間があれば,追加問題)
演習2を解説し,理解の定着を図る.
5週 演習3 一次遅れ系・二次遅れ系の伝達関数の特性を理解している.
二次遅れ系の各特性値を説明できる.
6週 演習3の解説,演習4
(時間があれば,追加問題)
演習3を解説し,理解の定着を図る.
ゲイン曲線から伝達関数が求められる.
フルビッツ,ナイキストの安定判別が使える.
7週 演習4の解説,中間試験範囲の復習 演習4を解説し,理解の定着を図る.
1~6週までの内容を復習し,授業内容の理解の定着を図る.
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.
2ndQ
9週 試験解説
(時間があれば,復習演習)
中間試験の内容を解説により理解を定着させる.
10週 演習5 特性根と安定性の関係がわかる.簡単な根軌跡を描ける.定常偏差を計算できる.
11週 演習5の解説
(時間があれば,追加問題)
演習5を解説し,理解の定着を図る.
12週 演習6 ゲイン余有,位相余有の意味を説明できる.ゲイン余有,位相余有,ゲイン交点周波数,位相交点周波数を求められる.
13週 演習6の解説
(時間があれば,追加問題)
演習6を解説し,理解の定着を図る.
14週 演習7,演習7の解説
簡単な補償器を設計できる.
15週 期末試験 10~14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.
16週 試験解説
(時間があれば,復習演習)
期末試験の内容を解説により理解を定着させる.

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・電子系分野制御伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。4前1,前2,前3,前4,前5,前6,前14
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。4前3,前4,前14
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。4前5,前6,前14
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。4前4,前11,前12,前14
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。4前7,前8,前14
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。4前7,前8,前11,前12,前13,前14

評価割合

試験発表態度演習その他合計
総合評価割合8000200100
基礎的能力000000
専門的能力8000200100
分野横断的能力000000