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	2017
授業科目	システム制御理論
科目番号	AN125	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	プリント使用（英文プリント）
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，課題の問題に対して詳細な考察を加えてレポートとしてまとめることができる．	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，課題の問題に対してレポートとしてまとめることができる．	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る．また，リアプノフの安定判別法について理解でき，課題の問題に対すて詳細な考察を加えてレポートとしてまとめることができる．	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る．また，リアプノフの安定判別法について理解でき，課題の問題に対してレポートとしてまとめることができる．	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，課題の問題に対してプログラミングによるシミュレーションができ，詳細な考察を加えてレポートとしてまとめることができる．	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，課題の問題に対してプログラミングによるシミュレーションができ，課題の問題に対してレポートとしてまとめることができる．	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．

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:

英文のプリントを使用する．理論の証明が多いため，使用するプリントにはその証明過程が詳細に記述されているので，ノートはあまりとらなくてもよい．本授業は概念的な説明も多く，プリントだけでは理解が困難なので授業中はしっかり説明を聞いて理解する必要がある．講義の後にレポート課題があり，評価はレポートのみで行う．

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，状態方程式の解法が理解できる．
		5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・可観測性が理解できる．
		6週	可制御性・可観測性と安定性(2)	線形システムの安定性が理解できる．
		7週	状態方程式，可制御性・可観測性に関する演習(1)	与えられた状態方程式および可制御性・可観測性に関する演習問題が解け，レポートとしてまとめることができる．
		8週	状態方程式，可制御性・可観測性に関する演習(2)	同上
	2ndQ
		9週	安定性(1)	線形システムの安定性が理解できる．
		10週	安定性(2)	リアプノフの方法により非線形システムの安定性が理解できる．
		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)	線形システムのオブザーバが設計できる．
		13週	安定性に関する演習	線形システムと非線形システムの安定性に関する演習問題が解け，レポートとしてまとめることができる．
		14週	状態フィードバック制御とオブザーバに関する演習(1)	線形システムのレギュレータに関する演習問題が解け，レポートとしてまとめることができる．
		15週	状態フィードバック制御とオブザーバに関する演習(2)	線形システムのオブザーバに関する演習問題が解け，レポートとしてまとめることができる．
		16週	レポート返却

評価割合

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