2021年 理工学部 シラバス - 電子工学科
設置情報
科目名 | 制御理論 | ||
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設置学科 | 電子工学科 | 学年 | 3年 |
担当者 | 作田 幸憲 | 履修期 | 後期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜2 |
校舎 | 船橋 | 時間割CD | J12E |
クラス |
概要
学修到達目標 | エアコンやテレビなどの家電機器を始め,自動車,ロボット,・・・,工場にいたるまで自動制御を活用したものが多くあり,我々の生活を楽にしている。本講義では“自動制御”とはどのようなものかを考察し,制御工学の基礎である線形制御理論を理解する。 この講義を修得することにより,主として時間応答に対するフィードパック制御系の応答を理解することができるようになる。 |
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授業形態及び 授業方法 |
ハイブリッド型授業。対面授業を行うとともに,その授業をWEBカメラを通じて同時に配信する。また,対面授業と同じ内容のpdfファイルおよびMP4もポータルIIより配信しますので,これらの資料も活用して頂きたい。教科書を主とするが,例題による勉強および演習,宿題を課して理解を深めるようにする。 |
履修条件 | 「回路理論I・II」,「微分方程式」,「過渡現象」を修得していることが望ましい。 |
授業計画
第1回 | 制御とは:制御系の標準的構成と目的について,第1章に基づいて勉強する。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
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第2回 | 前回課題の解答例と共に,静的システムと動的システムについて,動的システムの例として「回路理論」の10章 過渡現象の部分を利用して,ラプラス変換とこれを用いて微分方程式を解くことについて勉強する。また,今回の内容に因んだ課題を出題するので解答し,提出してください(復習120分)。 |
第3回 | 前回課題の解答例と共に、ラプラス変換及び逆ラプラス変換への理解を深めるため,演習を実施し,理解を深める。この授業の教科書 付録(pp.188-195)を予習しておくこと。特に,p.192の表A.1のラプラス変換ができるよう勉強しておくこと(予習120分)。今回の内容に因んだ課題を出題するので解答し,提出してください(復習120分)。 |
第4回 | ダイナミカルシステムの表現:前回出題の解答を示すと共に,線形システムの微分方程式による表現とその性質,非線形システムの線形化について勉強する。教科書のp.16からp.20を読んで分からないところ等質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第5回 | 伝達関数の定義,電気系・機械系システムを例に伝達関数の導出について理解を深める。教科書のp.20からp.25を読んで分からないところ等質問できるよう整理しておくこと,また,[例2.12]磁気浮上系について式(2.36)から(2.41)までの導出を実施しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第6回 | むだ時間要素の外,ブロック線図による表現,ブロック線図の結合方式について勉強する。教科書のp.26からp.32を読んで分からないところ等質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第7回 | ブロック線図の等価変換,簡単化等について,演習を実施し,勉強する。教科書のp.32からp.32を読んで分からないところ等質問できるよう整理しておくこと,および章末の演習問題[2],[5],[6]を解いておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第8回 | システムの過渡応答:インパルス応答,ステップ応答の重要性を知り,具体的に1次系システムを例としてその応答を求めることについて勉強する。教科書のp.39からp.45を読んで分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第9回 | 前回に引き続き,2次系システムの応答について勉強する。教科書のp.45からp.49を読んで分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第10回 | 極・零点と過渡応答の関係からシステムの安定性について勉強する。さらに,演習を実施し,理解を深める。教科書のp.50からp.54を読んで分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第11回 | ダイナミカルシステムの安定性の条件について考察し,併せて,安定判別法についても勉強する。教科書のp.54からp.63を読んで分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第12回 | フィードバック制御系の特性:フィードフォワード制御系と対比しながら,感度特性について勉強する。教科書のp.67からp.71を読んで分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第13回 | 更に,定常特性,定常偏差について勉強する。教科書のp.71からp.73を読んで分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと,併せて,[例4.3]の時間応答が図4.4となることを誘導しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第14回 | 定常偏差を零とするための条件について考察すると共に,外乱に対する定常偏差を零とするための条件についても勉強する。また,演習問題を通じて,系の応答について理解を深める。教科書のp.74からp.76を読んで分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと(予習120分)。勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習120分)。 |
第15回 | 応用例: 電子工学・通信工学の分野で重要なシステムとして 位相同期回路(PLL: Phase Locked Loop)がある。フィードバック制御の例として,この概要について勉強する。また,勉強した全体の事柄について分からないところ等を質問できるよう整理しておくこと。さらに,最終課題レポートの提出に備えて,勉強した重要項目について学生間で議論し発表できるようにしておくこと(復習240分)。 |
その他
教科書 |
杉江俊治,藤田政之 『フィードバック制御入門』 コロナ社
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参考書 |
作田幸憲,今池 健,永田知子 『エレクトロニクスのための回路理論』 コロナ社
ラプラス変換,逆ラプラス変換に不安がある人は、この教科書の10章を勉強して、活用してください。
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成績評価の方法 及び基準 |
毎回の課題(小演習を含む)に対するレポート、及び、定期試験期間を利用した最終課題レポートに対して5対5の割合で評価する。 |
質問への対応 | いつでも対応します。 |
研究室又は 連絡先 |
講師室 メールアドレス:sakuta.yukinori@nihon-u.ac.jp |
オフィスアワー | |
学生への メッセージ |
コロナウィルス禍の中で不自由な状況が続きますが,わからないところがなくなるよう質問等を含め積極的に行動してほしいと思います。 |