2021年 理工学部 シラバス - 機械工学科
設置情報
| 科目名 | ﾌｨｰﾄﾞﾊﾞｯｸ制御の基礎 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 渡辺 亨 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F53S |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 古典制御理論による制御系設計法の基礎知識を理解する。伝達関数と安定判別，周波数応答や時間応答と根軌跡法の関係の知識を身に付け，制御系設計の基礎を理解する。併せて，技術者倫理や社会的，経済的課題に関わる制御工学の役割についても考察しその意味を理解する．この科目を修得することで古典制御理論を用いた制御器設計の基礎を理解できる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
例年は板書を中心に授業を進めておりますが，令和３年度はハイブリッド講義で進めます。隔週で登校する学生に対しては教室で対面授業を実施し，登校できない学生に対してはオンデマンドまたはオンラインで講義を実施します．毎回小レポートを課しますので，CSTポータルで期日までに提出して下さい（レポートの解説は次回の冒頭に行います）． |
| 履修条件 | 「ダイナミックシステム」を受講しておくことが望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | 本講義の概要と制御工学の概説 ・制御工学とは ・制御工学の歴史 ・フィードバックとは 【事前学習】シラバスおよびテキスト第１章に目を通しておく（60分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（60分） |
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| 第2回 | ラプラス変換と伝達関数モデル（その１） ・線形時不変微分方程式モデル 【事前学習】テキスト第２章に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第3回 | ラプラス変換と伝達関数モデル（その２） ・ラプラス変換 ・伝達関数 【事前学習】テキスト第３章3.1，3.2節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第4回 | ラプラス変換と伝達関数モデル（その３） ・ブロック線図 【事前学習】テキスト第３章3.3節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第5回 | ラプラス変換と伝達関数モデル（その４） ・伝達関数と周波数応答 ・ベクトル線図 【事前学習】テキスト第４章4.1節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第6回 | ラプラス変換と伝達関数モデル（その５） ・ボード線図 【事前学習】テキスト第４章4.2節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．また，ここまでの学習内容をまとめた 第１回まとめレポートを作成し提出する（120分） |
| 第7回 | 安定判別（その１） ・フィードバック系の安定性 ・フルヴィッツの安定判別法 【事前学習】テキスト第５章5.1，5.2節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第8回 | 安定判別（その２） ・ラウスの安定判別法 ・ナイキストの（簡易）安定判別法 【事前学習】テキスト第５章5.3，5.4節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第9回 | 安定判別（その３）／根軌跡法（その１） ・ボード線図を用いた安定判別法 ・根軌跡法の概要 【事前学習】テキスト第５章5.5節，第６章6.1節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第10回 | 根軌跡法（その２） ・根軌跡の描き方 【事前学習】テキスト第６章6.2節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第11回 | 制御系設計（その１） ・制御器の配置と構成 ・PID制御器を用いた制御器設計 【事前学習】テキスト第７章7.8節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく．課題レポートをまとめ提出する（120分） |
| 第12回 | 制御系設計（その２） ・ニコルス線図を用いた制御器設計 【事前学習】テキスト第７章7.1節に目を通しておく（120分） 【事後学習】講義の内容を整理し理解しておく，また，第７回～第１２回の内容をまとめた 第２回まとめレポートを作成し提出する（120分） |
| 第13回 | 問題演習とその解説 【事前学習】第12回の講義で配布される演習問題を解いてくる（180分） 【事後学習】演習問題を説いてみた結果をレポートとして提出する．解説を見て理解を深める（180分） |
| 第14回 | 平常試験に相当する課題レポートに関する解説，制御工学に関するトピックス ・線形システム制御で学ぶ現代制御理論，ポストモダン制御理論などの紹介 ・レポート課題とその実施に関する解説 【事前学習】全範囲を復習する（120分） 【事後学習】課題レポートをまとめ提出する（240分） |
| 第15回 | 技術者倫理や社会的・経済的課題に関わる制御工学の役割 【事前学習】現代社会において制御工学の果たす役割について考えてくる（60分） 【事後学習】講義で解説された内容を踏まえ再度制御工学の役割について考える．課題レポートをまとめ提出する（60分） |
その他
| 教科書 |
背戸一登・渡辺亨 『フィードバック制御の基礎と応用』 コロナ社 2013年 第1版
背戸一登元教授と共同で執筆したものです．本体価格2500円ですが，４０年以上に及ぶ背戸先生のご経験に基づく豊富な実例と分りやすい解説で自信を持ってお薦めします．１回目か２回目の講義にあわせて教科書販売を行います．
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| 参考書 |
背戸一登他 『サーボ設計論』 機械工学大系46 コロナ社 1979年 第4版
本参考は制御工学の基礎から応用まで豊富な例題をまじえて書かれた良書。制御工学のテキストは本参考書が底本になっている。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
第２回～第１３回のレポート（60%）および第１４回の「平常試験に相当する課題レポート」のできばえ（40%）により総合的に評価する。 |
| 質問への対応 | 常時受付。授業中、不明な点があれば積極的な質問を歓迎します。授業終了後でのメールでの質問を歓迎します。 |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎タワー・スコラ１７階Ｓ１７０６室、内線７４１、E-mail:toruw@mech.cst.nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 10:40 ～ 12:10 タワー・スコラ１７階Ｓ１７０６室
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| 学生への メッセージ |
（1）制御工学は機械技術者にとって必修の知識になりつつあります。是非習得されることを勧めます。 （2）線形システム制御・ロボット工学の受講には本科目の履修が望ましい。 |