講義内容詳細:自動制御と制御プログラミング

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年度/Academic Year 2022
授業科目名/Course Title (Japanese) 自動制御と制御プログラミング
英文科目名/Course Title (English) Automatic Control and Control Programming
学期/Semester 後期 単位/Credits 2
教員名/Instructor (Japanese) 山口 博明
英文氏名/Instructor (English) YAMAGUCHI Hiroaki

講義概要/Course description
ロボット、自動運転車、飛行機などその挙動が微分方程式で記述される物理的なシステム、特に、線形システムの解析解をラプラス変換・逆変換などの数学的な手法を用いて求めることを学ぶ。また、ラプラス変換から得られる伝達関数の物理的な意味を理解し、これに基づいてシステムに目標とする挙動を実現させる制御系の設計方法について体系的に学ぶ。さらに、MATLAB/Simulinkを通して制御プログラミングの基礎を学ぶ。
達成目標/Course objectives
線形微分方程式で記述される物理的なシステムに目標とする挙動を実現させるための制御方法を体系的に習得する。
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
特になし。
授業計画/Lecture plan
1
授業計画/Class 概要 制御工学とは【オンライン授業】
事前学習/Preparation 制御工学という言葉の意味を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的な制御工学の応用例について調べて下さい。
2
授業計画/Class ラプラス変換
事前学習/Preparation ラプラス変換の定義を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的な時間関数についてラプラス変換を行って下さい。
3
授業計画/Class ラプラス逆変換、部分分数分解
事前学習/Preparation ラプラス逆変換の定義を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なラプラス演算子sの関数について部分分数分解とラプラス逆変換を行って下さい。
4
授業計画/Class ラプラス変換・逆変換に基づく微分方程式の解法
事前学習/Preparation 微分方程式の解法を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的な微分方程式をラプラス変換・逆変換により解いて下さい。
5
授業計画/Class 伝達関数の計算
事前学習/Preparation 伝達関数の定義を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについて伝達関数を計算して下さい。
6
授業計画/Class ブロック線図の構成
事前学習/Preparation ブロック線図とは何か調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについてブロック線図を描いて下さい。
7
授業計画/Class ベクトル軌跡の描き方
事前学習/Preparation ベクトル軌跡の定義を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについてベクトル軌跡を描いて下さい。
8
授業計画/Class ボード線図の描き方
事前学習/Preparation ボード線図とは何か調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについてボード線図を描いて下さい。
9
授業計画/Class フルビッツの安定判別法
事前学習/Preparation 安定判別の意味を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについて安定判別を行って下さい。
10
授業計画/Class 位相余裕、ゲイン余裕
事前学習/Preparation 位相余裕、ゲイン余裕の定義を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについて位相余裕、ゲイン余裕を計算して下さい。
11
授業計画/Class 制御系の定常偏差
事前学習/Preparation 定常偏差の定義を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについて定常偏差を計算して下さい。
12
授業計画/Class 制御系の過渡応答
事前学習/Preparation 過渡応答の意味を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについて過渡応答を計算して下さい。
13
授業計画/Class 根軌跡の描き方
事前学習/Preparation 根軌跡の定義を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについて根軌跡を描いて下さい。
14
授業計画/Class フィードバック制御系の設計
事前学習/Preparation フィードバック制御の意味を調べて下さい。
事後学習/Reviewing 具体的なシステムについてフィードバック制御系を設計して下さい。
15
授業計画/Class 総括 まとめ
事前学習/Preparation 制御系の設計過程を振り返って下さい。
事後学習/Reviewing 制御系の設計に必要な事項をまとめて下さい。
授業方法/Method of instruction
区分/Type of Class 対面授業 / Classes in-person
実施形態/Class Method 通常型 / regular
補足事項/Supplementary notes本講義は対面授業(通常型)で実施します。特に、演習問題を数多く解きます。オンラインによる講義が必要な場合、「リアルタイム型」の講義をCisco Webexを用いて、また、「オンデマンド型」の講義をCourse Powerを用いて行います。
活用される授業方法/Teaching methods used
成績評価方法/Evaluation
1 試験 Exam 80% 試験(80%)
2 レポート Report 20% レポート(20%)
教科書/Textbooks
 コメント
Comments
1 配布資料
参考書/Reference books
  
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メッセージ/Message
数式展開をしっかり理解することが大切です。EJ科目であり、教科書、資料は英語です。講義は日本語で行われます。
ソフトウェア(MatLab)を用います。各自のコンピュータに、事前に、MatLabをインストールしておくこと。インストールの方法は、(https://www.aim.aoyama.ac.jp/software/)を参照のこと。
キーワード/Keywords
自動制御         PID制御     古典制御     ラプラス変換     ラプラス逆変換     伝達関数