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講義概要/Course description
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This is the first class for modern control theory based on the state-space model, especially for a linear time-invariant system. Students study a linear time-invariant system representation with multiple-input and multiple-output, and its various properties, followed by control design and observer design.
線形時不変システムの制御理論を中心に、状態空間法に基づく現代制御理論の基礎知識を学習する。多入力多出力システムの表現及びシステムの特性に関する理解を深めた後、状態フィードバック制御、およびオブザーバの設計法を習得する。
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達成目標/Course objectives
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To obtain basic knowledge on modern control theory, and experience computer programming.
現代制御理論に関する知識を身につける。また、コンピュータプログラミングも経験する。
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学部・研究科のディプロマポリシー（卒業認定・学位授与の方針）に基づき、当該科目を履修することで身につく能力 / Abilities to be acquired by completing the course in accordance with the faculty and graduate school diploma policy (graduation certification and degree conferral)
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学部・研究科のディプロマポリシー（卒業認定・学位授与の方針）/ Undergraduate and Graduate Diploma Policy (Graduation Certification and Degree Conferral)
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履修条件（事前に履修しておくことが望ましい科目など）/Prerequisite
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Students are strongly recommended to have basic knowledge on eigenvalue, eigenvecor, rank and determinant of a matrix, and differential equation. System Control I should be taken a priori but is not required.
行列の固有値・固有ベクトル、階数、行列式などの線形代数の基礎知識が必要である。また、微分方程式の解法も復習しておくことが必要である。システム制御Ⅰは必須ではないが、取っておくことが望ましい。
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授業計画/Lecture plan
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1
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| 授業計画/Class |
Outline of class, preliminary knowledge, textbook and references to be used, how to grade(exams and homeworks), and etc.[Online(On demand) class]
授業内容全体の概要、この科目に必要な基礎知識、使用する教科書・参考書、成績評価の方法（課されるレポート・試験の内容）等の説明[オンライン授業(オンデマンド型)での実施] |
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2
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| 授業計画/Class |
Dynamical systema and linearity
動的システム、線形性 |
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3
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| 授業計画/Class |
Eigenvalue and eigenvector
固有値・固有ベクトル |
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4
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| 授業計画/Class |
Solution of the state equation
状態方程式の解
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5
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| 授業計画/Class |
Definition of eAt and its properties
eAtの定義、eAtの特性
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6
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| 授業計画/Class |
Controllability
可制御性 |
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7
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| 授業計画/Class |
Observability and duality
可観測性、双対性 |
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8
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| 授業計画/Class |
Properties of similarity transformation
同値変換の特性
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9
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| 授業計画/Class |
Diagonal canonical form
対角正準形式 |
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10
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| 授業計画/Class |
Controllability and observability canonical forms
可制御正準形式、可観測正準形式 |
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11
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| 授業計画/Class |
Definition of stability in a sense of Lyapunov
リアプノフの安定性の定義 |
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12
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| 授業計画/Class |
Lyapunov stability theorem
リアプノフの定理 |
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13
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| 授業計画/Class |
Pole assignment method
極配置法 |
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14
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| 授業計画/Class |
Observer and output feedback control law
オブザーバ、出力フィードバック則 |
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15
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| 授業計画/Class |
Optimal control
最適制御
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| 事前学習/Preparation |
Read the textbook/reference to readily understand the class material.
講義内容を理解するために、テキストや参考書を読む。 |
| 事後学習/Reviewing |
Review the material by solving the exercise problems and examples in the textbook.
テキストの例題や演習問題を解くことで、講義にて行ったことを復習する。 |
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授業方法/Method of instruction
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| 区分/Type of Class |
対面授業 / Classes in-person
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| 実施形態/Class Method |
通常型 / regular
補足事項/Supplementary notesWhole course in classroom but on-demand class only on the first week.
本講義は対面授業(通常型)で実施する。ただし、第1週目だけはオンデマンド型のオンライン授業とする。
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| 活用される授業方法/Teaching methods used |
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成績評価方法/Evaluation
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レポート Report
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20%
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授業時間外の演習レポート
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| 2 |
平常点 In-class Points
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30%
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中間試験
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| 3 |
試験 Exam
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50%
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定期試験
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課題（試験やレポート等）に対するフィードバックの方法/Feedback methods for assignments (exams, reports, etc.)
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コースパワーにてレポート・中間試験の解答を掲示する。
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教科書/Textbooks
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| | 著者名
Author | タイトル
Title | コメント
Comments |
| 1 |
Jun Yoneyama
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System Control Ⅱ Textbook
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The handouts are given in classroom.
独自資料のため、授業にて配布予定。
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メッセージ/Message
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Both lecture and computer programming will be given. In this manner, students will learn a lot about computer programing as well as knowledge on control system analysis and synthesis. This enables students to take care of more practical systems such as vehicles and helicopter systems, and students can make control design of more practical systems. This experience is surely useful to prepare the graduation research. However, due to online classes, computer exercise may be limited.
講義に加えと基礎的なプログラミングを行う予定である。これにより、AI時代には欠かせないコンピュータプログラミングの方法を学習でき、それを利用して実際のシステムに対する解析や制御系の設計を行うことができる。例えば、自動車の自動運転、ヘリコプターの姿勢制御などがその例として挙げられる。これにより、これまでは手計算では行えなかった複雑なシステムも取り扱え、実際の制御系の設計を体験できる。また、これらの知識や経験をすぐに卒論研究にも生かせるように工夫するつもりである。ただし、オンライン授業のため、コンピュータ実習はある程度制限がある。
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その他/Others
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All the materials are in English, but the class is conducted by Japanese.
本講義で用いる教科書、参考書、配布物は英語となりますが、説明は日本語で行う。
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