|| 英語(English)
学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 ロボティクス学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
制御工学Ⅱ
Control Engineering II
2 E225-01 2023年度
5期(前学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.安定判別 2.ゲイン余裕・位相余裕 3.PID制御 4.状態空間表現 5.動的システムの挙動 制御系設計や解析、制御性能の評価を基礎に、本講義では制御系を必要かつ十分な情報であ る内部状態を利用して制御系設計を行う手法について学習する。はじめに、古典制御理論に おける安定性や制御系の性能に関する概念を復習し、PID制御について学ぶ。次に、システ ムの状態方程式表現、遷移行列やシステムの挙動について学び、状態フィードバック制御の 基礎を理解する。更にはこれらを応用して、簡単なシステムの制御系設計及び解析ができる ような知識とスキルを習得する。
授業の概要および学習上の助言
微分方程式論、線形代数などの基本事項を理解しておく必要がある。 予習については、授業の際に次回の講義内容を示すので、必要な数学の基礎をあらかじめ確認しておく。 復習については、授業で出題される演習問題を自力で解き、次回の解説までに不明な点を明らかにしておく。      
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:基礎制御工学(増補版)[共立出版] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
システム数学Ⅰ及び制御工学Ⅰの内容は充分理解して復習しておいてください。 動くシステムのダイナミクス(運動方程式)を理解し、その挙動(運動方程式の解)を理解することに努めてください。 数学的要素が強い科目ですが、システムを制御するためにはなぜそれらの数学が必要とされるかということについても、授業 において解説します。 ロボットや機器システムを、思い通りに動かすための基本事項を学ぶことができる科目です。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
L 動的システムの解析や設計に微分方程式や線形代数の知識が応用できる。
L 制御系の安定性やゲイン余裕や位相余裕について求めることができる。
L PID制御の概念を理解し、これを簡単なシステムの制御に応用することができる。
L 状態方程式の概念が理解でき、状態方程式を使ったモデル表現ができる。
L 動的システムの挙動を理解し制御系設計に応用できる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 40 20 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 40 20 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 30 40 10 0 0 0 0 80
思考・推論・創造する力 5 0 5 0 0 0 0 10
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 5 0 5 0 0 0 0 10
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 0 0
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 期末期までの学習内容について試験を行う。
クイズ
小テスト
中間期までの学習内容について小テストを行う。
レポート 2,3次の比較的簡単なシステムに対する制御系設計に関わる問題について解答する。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
動的システムを状態空間表現することができ、そのシステムの 挙動を理解し、状態フィードバック制御に応用することができ る。 動的システムを表現する方程式がどのような形で記述されるの か理解でき、システムの振る舞いがどのようになるかを理解す ることができる。また、システムを制御するためにどのような 点に注意すべきかがわかる。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分※
1回          本科目の教育目標、位置付けを明らかにする。  制御工学の復習  基本重要事項等を確認 講義 制御工学で学んだことの復習 ラプラス変換の確認 予習、復習については学習上の助 言に示した通り。 90
2回 古典制御理論の設計法  安定性の復習  ラウスの安定判別法・ナイキストの安定判別法① 講義と演習 制御工学Ⅰの復習 60
3回 古典制御理論の設計法  安定性の復習  ラウスの安定判別法・ナイキストの安定判別法② 講義と演習 制御工学Ⅰの復習 60
4回 古典制御理論の設計法  制御系の性能  ゲイン余裕・位相余裕① 講義と演習 制御工学Ⅰの復習 周波数特性 60
5回 古典制御理論の設計法  制御系の性能  ゲイン余裕・位相余裕② 講義と演習 制御工学Ⅰの復習 周波数特性 60
6回 古典制御理論の設計法  PID制御① 講義と演習 学習内容の復習 60
7回 古典制御理論の設計法  PID制御② 講義と演習 学習内容の復習 60
8回 中間テスト 小テスト 自己点検 第7回目までの学習事項の復習
9回 動的システムの記述  微分方程式の意味   状態方程式とは 講義 演習 中間テストの振り返り 微分方程式の解法 60
10回 動的システムの記述  微分方程式から状態方程式の導出  等価システム 講義 演習 授業の復習 60
11回 状態方程式の解  自由系の解  遷移行列、遷移行列の求め方   講義 演習 授業の復習 60
12回 状態方程式の解  強制系の解  状態方程式と伝達関数 講義 演習 授業の復習 60
13回 状態方程式の解  応答特性  インパルス応答・ステップ応答 講義 演習 授業の復習 60
14回 期末テスト 試験 自己点検 14回までの授業の復習
15回 学習内容の振り返り まとめ 講義 自己点検