システム制御理論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04年度 (2022年度)
授業科目	システム制御理論Ⅰ
科目番号	0148	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（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	森 泰親，演習で学ぶ現代制御理論， 森北出版
担当教員	太屋岡 篤憲

到達目標

1. 古典制御理論の重要な部分を理解できる。
2. 状態方程式で制御対象を表現できる。
3. 状態方程式により制御対象の性質を解析できる。
4.座標変換を理解し、変換できる。
5.システムの応答を解析できる。

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
1. 古典制御理論の重要な部分を理解できる。	古典制御理論の重要な部分を理解し、説明できる。問題を解くことができる。	古典制御理論の重要な部分を理解し、説明できる。	古典制御理論の重要な部分を理解できず、説明できない。 それを用いて問題を解くことができる。
2. 状態方程式による制御対象の表現	状態方程式による制御対象の表現法を理解し、説明できる。問題を解くことができる。	状態方程式による制御対象の表現法を理解し、説明できる。	状態方程式による制御対象の表現法を理解できず、説明できない。 それを用いて問題を解くことができる。
3. 状態方程式による制御対象の解析	状態方程式による制御対象の解析法を理解し、説明できる。問題を解くことができる。	状態方程式による制御対象の解析法を理解し、説明できる。	状態方程式による制御対象の解析法を理解できず、説明できない。 それを用いて問題を解くことができる。
4.座標変換を理解、変換できる。	座標変換 を理解し、説明できる。問題を解くことができる。	座標変換 を理解し、説明できる。	座標変換 を理解できず、説明できない。
5.システムの応答を解析できる。	システムの応答を理解し、説明できる。問題を解くことができる。	システムの応答を理解し、説明できる。	システムの応答を理解できず、説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A② 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。

学習・教育到達度目標 B① 専門分野における工学の基礎を理解できる。

JABEE 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。

JABEE SB① 共通基礎知識を用いて、専攻分野における設計・製作・評価・改良など生産に関わる専門工学の基礎を理解できる。

教育方法等

概要:

機械システム、電気システム、科学システムなど種々のシステムを制御するための統一的な制御系設計法として現代制御理論が広く用いられている。
本科目では、動的システムの状態表現、座標変換、応答など、現代制御理論の基礎を身に着けることを目的とする。

授業の進め方・方法:

4学年で勉強した「制御理論Ⅰ」、「制御理論Ⅱ」で学んだ古典制御理論と比較しながら、線形代数を基礎とした現代制御理論を学習する。

注意点:

ラプラス変換に加え、線形代数の基礎知識が必要であるので、それらを理解して講義に参加してもらいたい。提出された課題は返却しないので、各自コピー等を取っておくこと。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	古典制御の復習 (1)	開ループゲインと定常偏差の関係を説明できる。
		2週	古典制御の復習 (2)	開ループゲインとフィードバック制御系の安定性の関係を説明できる。
		3週	線形代数の復習 (1)	行列とベクトル，行列式，逆行列が計算できる。
		4週	線形代数の復習 (2)	固有値・固有ベクトルが計算できる。行列の対角化ができる。
		5週	システムの状態表現 (1)	機械振動系，電気回路の数式モデルを求め，状態方程式，出力方程式を求めることができる。
		6週	システムの状態表現 (2)	状態変数線図を描くことができる。
		7週	ラグランジュ法	ラグランジュ法により，運動方程式を求め，状態方程式を求めることができる。
		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。
	2ndQ
		9週	試験解説 復習演習	中間試験の内容を解説により理解し，復習演習で理解を定着させる。
		10週	システム方程式と伝達関数の関係	システム方程式と伝達関数の変換ができる。
		11週	座標変換	座標変換の性質を理解し，説明できる。
		12週	対角正準形・可制御正準系	対角正準形、可制御正準系に変換できる。
		13週	線形システムの応答 (1)	システムの時間応答を求めることができる。状態推移行列が計算できる。
		14週	線形システムの応答 (2)	モード展開を理解し，固有値と応答の関係を説明できる。
		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 復習演習	期末試験の内容を解説により理解する。

評価割合

	試験	課題・レポート	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	80	20	100
分野横断的能力	0	0	0