制御工学特論

科目基礎情報

学校	都城工業高等専門学校	開講年度	平成28年度 (2016年度)
授業科目	制御工学特論
科目番号	0017	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	機械電気工学専攻	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	適宜プリントを配布
担当教員	髙木 夏樹

到達目標

1) ラウスやナイキストの安定判別法を用いてシステムの安定判別ができること。
2) PID制御について説明でき、コントローラの設計ができること。
3) システムを状態空間表現でき、その安定判別ができること。
4) 状態フィードバックコントローラが設計できること。

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(可)
評価項目1	線形システムのラウスおよびナイキストの方法を用いて安定判別ができる。	基本的なシステムについて、ラウスやナイキストの方法を用いて安定判別ができる。	基本的なシステムの一部について、ラウスまたはナイキストの方法を用いて安定判別ができる。
評価項目2	PID制御の原理ついて説明でき、線形システムに対して、いくつかの手法でコントローラの設計ができる。	PID制御の基本的な概念について説明でき、基本的なシステムに対して、特定の手法を用いてコントローラの設計ができる。	PID制御の基本的な概念について部分的に説明できる。
評価項目3	線形システムが状態空間表現でき、その安定判別ができる。	基本的な線形システムを状態空間表現でき、その安定判別ができる。	基本的な線形システムの一部について状態空間表現できる
評価項目4	SISO線形システムの極配置および最適レギュレータによって状態フィードバックコントローラが設計できる。	簡単な線形システムであれば、極配置によって状態フィードバックコントローラが設計できる。	1入出力線形システムであれば、可制御性を判断して状態フィードバック系を検討できる。

学科の到達目標項目との関係

JABEE (c)

JABEE (d)

JABEE B2

教育方法等

概要:

本科科目の自動制御または制御工学では、主に古典制御理論に関するシステムの特性、解析方法について習得した。本講義では、まず、それらの知識に基づいて、フィードバックコントローラの特徴や設計法について習得することを目的とする。次に、状態空間表現に基づくシステムの特性、状態フィードバックコントローラの設計法について習得し、現代制御理論の基礎を理解することを目的とする。

授業の進め方・方法:

本科科目の自動制御もしくは制御工学で習った古典制御理論（ラプラス変換に基づく伝達関数やブロック線図、応答の導出、周波数応答、安定判別法）については、演習問題などを用いて復習し、よく理解しておくこと。また、適宜レポートや演習課題を出題するため、文献調査などにより自己学習すること。

注意点:

1)電卓を持参すること。
2)本講義の内容は主として数学的であるが、利用される関数や方程式には工学的に重要な意味が含まれている。よって、これらを暗記するのではなく、原理や数式の意味を十分理解するよう努めること。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	授業計画の説明
		2週	1. 古典制御理論の復習
		3週	2. 古典制御理論に基づく制御系設計 ・コントローラの設計とは
		4週	2. 古典制御理論に基づく制御系設計 ・制御系の安定性
		5週	2. 古典制御理論に基づく制御系設計 ・制御系の設計
		6週	2. 古典制御理論に基づく制御系設計 ・PID制御系の設計
		7週	3. 数学的準備
		8週	3. 数学的準備
	2ndQ
		9週	前期中間試験
		10週	4. 現代制御理論の基礎 ・システムの状態空間表現
		11週	4. 現代制御理論の基礎 ・システムの状態空間表現
		12週	4. 現代制御理論の基礎 ・線形システムの時間応答
		13週	4. 現代制御理論の基礎 ・状態フィードバックによる制御系設計
		14週	4. 現代制御理論の基礎 ・状態フィードバックによる制御系設計
		15週	4. 現代制御理論の基礎 ・状態フィードバックによる制御系設計
		16週	試験答案の返却及び解説

評価割合

	定期試験	レポート	合計
総合評価割合	50	50	100
知識の基本的な理解	35	35	70
思考・推論・創造への適応力	15	15	30