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授業情報／Course information

科目一覧へ戻る 2020/10/22 現在

授業基本情報
科目名（和文）
／Course		 制御工学Ⅰ
科目名（英文）
／Course		 Control EngineeringⅠ
時間割コード
／Registration Code		 23187501
学部（研究科）
／Faculty		 情報工学部
学科（専攻）
／Department		 人間情報工学科/スポーツシステム工学科
担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors		 ○小枝 正直
オフィスアワー
／Office Hour		 小枝 正直(1Q, 2Q, 前期：水曜13:00-14:00
3Q, 4Q, 後期：金曜14:30-15:30)
開講年度
／Year of the Course		 2020年度
開講期間
／Term		 第4クォーター
対象学生
／Eligible Students		 2年
単位数
／Credits		 2.0
授業概要情報
更新日
／Date of renewal		 2020/09/08
使用言語
／Language of Instruction		 日本語
オムニバス
／Omnibus		 該当なし
授業概略と目的
／Cource Description and Objectives		 普段の生活の中で出会う機械システム（エレベータ，エアコン，鉄道等）では，動的に変化する内部?外部環境の情報を取得して，適切な状態になるように処理?運用している．これを「制御」と呼び，制御を実現する手法を体系化した学問分野を制御工学と呼ぶ．本講義では，ラプラス変換，ブロック線図，伝達関数等の基礎的な制御理論，さらに時間応答や周波数応答，安定性解析，フィードバック系の安定性解析，PID制御等についても講述する．
履修に必要な知識?能力?キーワード
／Prerequisites and Keywords		 「力学」「微分方程式」の知識を必要とする．
キーワード：ラプラス変換，伝達関数，一次遅れ系，周波数解析
履修上の注意
／Notes		 新型コロナ感染予防のため対面での講義は実施せず，ネットワークによるオンデマンド講義とする．
教科書
／Textbook(s)		 「基礎と実践　制御工学入門」，横山，濱根，小野垣 著，コロナ社，2009．
参考文献等
／References		 「詳解制御工学演習」，明石，今井 著，共立出版，1981．
「Control Systems Engineering, sixth ed.」, N.Nise, John Wiley & Sons, Inc., 2011．
など，制御工学に関する図書が多数出版されているので，自分に合うものを探すこと．
自主学習ガイド
／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework		 講義毎に必ず復習すること．また教科書掲載の演習問題だけでは不十分なため，参考書を入手して自習すること．
資格等に関する事項
／Attention Relating to Professional License		 なし
備考
／Notes		 なし
授業計画詳細情報
No. 単元（授業回数）
／Unit (Lesson Number)		 単元タイトルと概要
／Unit Title and Unit Description		 時間外学習
／Preparation and Review		 配付資料
／Handouts
1 1 [自動制御の基礎]
産業革命期に発明された減速機付き蒸気機関から始まる自動制御の歴史を学ぶ．
2 2 [制御工学のための基礎数学]
ラプラス変換，逆ラプラス変換について学ぶ．
3 3 [制御系のブロック線図]
ブロック線図の構成と等価変換方法を学ぶ．
4 4 [伝達関数]
制御系の入出力の関係を数式で表現する伝達関数について学ぶ．
5 5 [時間応答法の基礎]
5つの基本伝達要素を学ぶ．
6 6 [インパルス応答とステップ応答]
様々な伝達関数に基本的な信号を入力した際の出力について学ぶ．
7 7 [一次遅れ系と二次遅れ系]
一次遅れ系と二次遅れ系の特徴や時定数，ゲイン定数の概念を学ぶ．
8 8, 9 [周波数応答法とベクトル軌跡]
自動車の乗り心地性能評価や振動工学にもつながる周波数応答法の基礎を学び，その解析に必要なベクトル軌跡を学ぶ．
9 10, 11 [ボード線図]
周波数応答とその性能を図から読み取ることができるボード線図について学び，ゲイン曲線と位相曲線からシステム安定性を求める手法を学ぶ．
10 12 [根軌跡法]
実際の制御系を設計する際に有用性の高い根軌跡法を学ぶ．
11 13, 14 [PID制御]
PIDゲイン設定に使われる限界感度法や極配置法を学ぶ．
12 15 [閉ループ系の安定性]
制御系の安定性を向上させるための基礎的な設計法を学ぶ．
13 16 [到達度確認]
到達度確認を実施する．
授業評価詳細情報
到達目標及び観点／Learning Goal and Specific Behavioral Viewpoints
No. 到達目標
／Learning Goal		 知識?理解
／Knowledge & Undestanding		 技能?表現
／Skills & Expressions		 思考?判断
／Thoughts & Decisions		 伝達?コミュニケーション
／Communication		 協働
／Cooperative Attitude
1 機械システムのダイナミクス（運動方程式）が導ける． ○
2 制御対象を含めたオープンループやクローズドループを理解し，フィードバック制御系を理解する． ○
3 制御対象を含めたブロック線図の描き方を習得し，閉ループの図的意味を理解する． ○
4 複雑な機械システムの入出力関係を理解し，安定性解析の手法を習得する． ○
5 ボード線図や位相線図の図的意味を理解する． ○
6 PID制御による制御系設計手法を習得する． ○
成績評価方法と基準／Evaluation of Achievement
※出席は2/3以上で評価対象となります。
No. 到達目標
／Learning Goal		 定期試験
／Exam.		 課題演習
1 機械システムのダイナミクス（運動方程式）が導ける． ○
2 制御対象を含めたオープンループやクローズドループを理解し，フィードバック制御系を理解する． ○
3 制御対象を含めたブロック線図の描き方を習得し，閉ループの図的意味を理解する． ○
4 複雑な機械システムの入出力関係を理解し，安定性解析の手法を習得する． ○
5 ボード線図や位相線図の図的意味を理解する． ○
6 PID制御による制御系設計手法を習得する． ○
評価割合（％）
／Allocation of Marks		 0 100

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