システム制御理論

科目基礎情報

学校	熊本高等専門学校	開講年度	平成28年度 (2016年度)
授業科目	システム制御理論
科目番号	0014	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電子情報システム工学専攻	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	田中幹也　他著「現代制御の基礎」森北出版
担当教員	小松 一男

到達目標

制御工学の基礎となる制御理論の基礎が理解できる．具体的には，制御理論によく使う行列論，状態方程式表現と伝達関数，システムの安定性，可制御性・可観測性が理解でき，フィードバック制御とオブザーバの設計ができる．

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
状態方程式によるシステ ム表現	状態変数ベクトルを用いた微分方程式でシステムを表現でき，等価変換もできる．また，伝達関数表現や状態方程式の解法が理解でき，教科書程度の問題がすべて解ける．	状態変数ベクトルを用いた微分方程式でシステムを表現でき，等価変換もできる．また，伝達関数表現や状態方程式の解法が理解でき，教科書程度の問題が解ける．	状態変数ベクトルを用いた微分方程式でシステムを表現できない．伝達関数表現や状態方程式の解法も理解できない
可制御性・可観測性と安定性	線形システムの可制御性と可観測性，線形および非線形システムの安定性の意味がわかり教科書程度の問題がすべて解ける．また，リアプノフの安定判別法について理解でき，教科書程度の問題がすべて解ける．	線形システムの可制御性と可観測性，線形および非線形システムの安定性の意味がわかり教科書程度の問題がすべて解ける．また，リアプノフの安定判別法について理解でき，教科書程度の問題が解ける．	線形システムの可制御性と可観測性，線形および非線形システムの安定性の意味がわからない．また，リアプノフの安定判別法について理解できない．
状態フィードバック制御とオブザーバの設計	線形システムの状態フィードバック制御について理解し，レギュレータとオブザーバの設計ができ，プログラミングによるシミュレーションができる．	線形システムの状態フィードバック制御についてある程度理解し，簡単なシステムに対しレギュレータとオブザーバの設計ができ，プログラミングによるシミュレーションができる．	線形システムの状態フィードバック制御について理解できない．またレギュレータとオブザーバの設計ができない．

学科の到達目標項目との関係

JABEE非対応教育プログラム「電子情報技術専修コース」 (1)-1 （電子情報・制御情報に関する１分野の専門応用技術を身につける）

JABEE非対応教育プログラム「電子情報技術専修コース」 (3) （コンピュータ技術を知的情報処理技術に高め専門分野の課題について応用し解決することができる）

JABEE対応教育プログラム「電子・情報技術応用工学コース」 D-1 （通信技術・電子技術・制御技術・情報技術などの中から１分野の専門応用技術を身につける）

教育方法等

概要:

微分方程式でシステムを記述する工学の多くの分野，さらには，社会・経済学などでもシステムの安定性，構造分析，制御などシステム制御理論が共通基礎として利用されている．本授業では，行列論，動的システムと状態方程式，システムの安定性，可制御性・可観測性，フィードバック制御とオブザーバの原理と設計方法までを学ぶ．

授業の進め方・方法:

理論の証明のため板書が多いが，WebClassから講義映像（過年度）が視聴できるので予習・復習に必要な板書の情報はここからも取得可能である．欠席などでノートがとれなった場合等にも利用できる．また，授業前に予習のために視聴することを勧める．

注意点:

規定授業時数： 2単位科目 60時間．
レポートや予習復習のため放課後・家庭で30時間程度の自学自習が求められます．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	状態方程式によるシステ ム表現(1)	システム制御理論に必要な数学的基礎が理解できる．
		2週	状態方程式によるシステ ム表現(2)	同上
		3週	状態方程式によるシステ ム表現(3)	状態方程式によるシステム表現が理解できる．
		4週	状態方程式によるシステ ム表現(4)	伝達関数表現が理解できる．
		5週	状態方程式によるシステ ム表現(5)	状態方程式の解法が理解できる．
		6週	可制御性・可観測性と安定性(1)	線形システムの可制御性が理解できる．
		7週	可制御性・可観測性と安定性(2)	線形システムの可観測性が理解できる．
		8週	可制御性・可観測性と安定性(3)	線形システムの安定性が理解できる．
	2ndQ
		9週	可制御性・可観測性と安定性(4)	同上
		10週	可制御性・可観測性と安定性(5)	同上
		11週	状態フィードバック制御とオブザーバの設計(1)	線形システムの状態フィードバック制御によるレギュレータが設計できる．
		12週	状態フィードバック制御とオブザーバの設計(2)	同上
		13週	状態フィードバック制御とオブザーバの設計(3)	同上
		14週	状態フィードバック制御とオブザーバの設計(4)	線形システムのオブザーバが設計できる．
		15週	状態フィードバック制御とオブザーバの設計(5)	同上
		16週	定期試験答案返却

評価割合

	試験	レポート	合計
総合評価割合	60	40	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	60	40	100