2024年 理工学部 シラバス - 電気工学科
設置情報
| 科目名 | 制御の基礎 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 電気工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 星野 貴弘 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | I23T |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 制御工学はシステムの高度化，省力化に伴って広い分野に要求されている．本講義では，制御工学の基礎である線形制御理論について学習する。具体的には，以下の項目についての理解・修得を目標とする。 ・フィードバック制御系とフィードフォワード制御系の特徴 ・ダイナミカルシステムの数学的表現 ・ブロック線図による制御系の表現 ・制御系の過渡応答 ・ダイナミカルシステムの安定性 ・安定性の必要十分条件と必要条件 ・ラウス・フルビッツの安定判別法 ・フィードバック制御系の感度特性 ・フィードバック制御系の定常特性 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 授業は，基本的にパワーポイントを用いて進みます。受講者は，事前に授業のスライドを印刷するか，ノートＰＣ，タブレット等にスライドデータをダウンロードするなどしてから受講してください。授業資料はスマートフォンでの閲覧を想定していませんので注意してください。 講義を主体とするが，内容理解のために授業開始10分程度を使い，前回の課題に対する解説を行う．また，授業の後半に講義内容に関する演習を行う。 |
| 履修条件 | 「回路の過渡応答」を履修していることが望ましい。 微分積分，基礎的な微分方程式の解法，ラプラス変換等の知識が必要となる。 |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP3・5及びCP3・5に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | 講義概要 制御とは，制御工学の目的，制御工学の歴史，必要となる数学的知識 | 事前学習：線形代数，微分方程式，ラプラス変換について復習する。 | 事前：4時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | ダイナミカルシステムと伝達関数1 制御系の構成，線形ダイナミカルシステム，伝達関数の定義 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第3回 | ダイナミカルシステムと伝達関数2 比例，微分，積分，1次遅れ，2次遅れ，むだ時間の各要素の伝達関数 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第4回 | ブロック線図によるシステムの表現法 ブロック線図の基本記号，ブロック線図の結合，ブロック線図の簡単化 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第5回 | 制御系の過渡応答1 過渡応答の分類，インパルス応答とステップ応答 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第6回 | 制御系の過渡応答2 １次遅れ系の過渡応答 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第7回 | 制御系の過渡応答3 ２次遅れ系の過渡応答，高次系の過渡応答 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第8回 | 極・零点と過渡応答 極・零点とは，過渡応答波形の特性値 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第9回 | ダイナミカルシステムの安定性1 安定とは，ラウスの安定判別法 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第10回 | ダイナミカルシステムの安定性2 フルビッツの安定判別法，安定判別まとめ | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第11回 | フィードバック制御系の特性1 パラメータの変化に対する感度，外乱に対する感度 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第12回 | フィードバック制御系の特性2 目標値に対する定常偏差，外乱に対する定常偏差 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第13回 | 要点のまとめと演習I これまでの重要事項のまとめ，関連する演習問題及び解説 | 事前学習：前回内容の復習，教科書の該当箇所をよく読み，疑問点等を整理する。 事後学習：出題された演習・レポート課題及び関連する教科書の類題を解く。 | 事前：2時間 事後：2時間 |
| 第14回 | 理解度確認試験及び解説① 事前学習：理解度確認試験の対策。 | 事前学習：理解度確認試験の対策。 | 事前：4時間 |
| 第15回 | 理解度確認試験及び解説② 事前学習：理解度確認試験の対策。 | 事後学習：理解度確認試験の復習。 | 事後：4時間 |
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(システム制御工学シリーズ３)』 システム制御工学シリーズ コロナ社
|
|---|---|
| 参考書 |
橋本 洋志，石井千春，汐月 哲夫, 星野 貴弘 『基本からわかるシステム制御講義ノート』 基本からわかる講義ノートシリーズ オーム社
|
| 成績評価の方法 及び基準 |
全授業回数の3分の2回以上出席した学生に対して以下の配分に基づき成績評価を行う。 ①演習・レポートの評価：15% ②理解度確認試験の評価：85% |
| 質問への対応 | 随時対応します。電話またはメールで連絡下さい。日時を設定します。 原則，授業内の演習課題はその講義中に，レポート課題の解答は，次回の講義冒頭で 解説します。 |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎 タワースコラ１６階Ｓ１６０２室 Tel: 03-3259-0769 E-mail: hoshino.takahiro@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 駿河台 16:40 ～ 18:00
|
| 学生への メッセージ |
制御工学では，数式が多く出てきますが，その数式の意味を理解することに努め，さらに導出の過程にも注意して下さい。また，その際，電気系や機械系などの実際の制御対象となるものをイメージすることが理解を助けることになります。 |