- 使用教室
- 火5-6(S221)
- 単位数
- 講義：2 演習：0 実験：0
- 講義コード
- 7167
- シラバス更新日
- 2015年10月19日
- 講義資料更新日
- 2015年10月22日
- アクセス指標
-
- 学期
- 後期 / 推奨学期：4
講義概要
Ⅰ 電気電子工学科の学生を対象に，自動制御系の基本概念と取扱い手法（古典制御論）について修得させる．当講義の後に開講される「自動制御ａ（現代制御論）」と合わせて，定量的制御に関する全般を網羅する．
Ⅱ 制御イントロ，伝達関数，１次遅れ系，２次遅れ系，ブロック線図，過渡応答，ベクトル軌跡，ボード線図，安定判別，定常特性，ステップ応答，複雑なボード線図，コントローラ，比例制御，比例積分制御，比例微分制御，PID制御．
"I For Electrical Enginnering students fundamentals in clasical control theory is provided. Control theories are throughly provided along the automatic control theory, that is modern control theory.
II Introduction, transfer function, 1st order lag system, 2nd order lag system, block diagram, transient response, vector trajectry, bode plots, stability, steady state characteristics, step response, complicated bode diagram, controller, proportional controller, proportional and integral controller, proportional and derivative controller, PID controller
"
講義の目的
古典制御理論の基本概念を理解し，コントローラが設計できるようになる。
Basic understanding in classical control theory is provided so that one can have an ability to design a controller.
This lecture provides fundamentals in control theory along with automatic control theory that provides concept of modern control theory.
講義計画
"1. 制御とは
構成，分類，歴史，制御問題"
"2 システムモデルと伝達関数
ラプラス変換の復習，静的システムと動的システム，簡単な動的システムの伝達関数
"
"3 ブロック線図とモデリング
ブロック線図，等価変換，簡単な動的システムのブロック線図
"
"4. 過渡応答
インパルス応答，ステップ応答，ランプ応答，基本要素の過渡応答，１次遅れ要素，２次遅れ要素，ステップ応答の概形を描けるようになる。"
"5. 周波数伝達関数
ベクトル軌跡，積分，微分，１次遅れ，２次遅れ要素。"
"6. 周波数応答とボード線図
方対数グラフの書き方，積分と微分要素，１次遅れ要素，２次遅れ要素,直列接続時のボード線図の作成，並列接続時のボード線図，折点が近接した複雑なボード線図が描けるようになる。"
"7. フィードバック制御系の安定性
特性方程式，ラウスの安定判別，フルビッツの安定判別，ナイキストの安定判別，ボード線図とゲイン余裕，位相余裕"
8. 前半のまとめ
9. フィードバック制御系の定常特性，定常偏差，ステップ入力応答，ランプ入力時，加速度入力時，ステップ外乱入力時
"10. 過渡特性の解析
２次系のステップ応答，極配置と固有角周波数，減衰係数，位相余裕，ゲイン交差周波数との関係，Pコントローラの周波数特性と役割がわかるようになる。"
"11. コントローラの種類と比例制御
役割，周波数特性，比例制御，比例積分制御，比例微分制御，PID制御，位相補償との関係，コントローラの効果,比例制御器の設計方法，ボード線図とステップ応答。"
"12. 比例積分制御，比例微分制御の設計方法
ボード線図とステップ応答 "
"13. PID制御の設計方法
ステップ応答，コントローラ実現方法，アナログ回路"
"14.デジタル制御の基礎とプログラムコーディング
ｚ変換とは。PID制御器のz領域での記述，ｚ関数をC言語等で中間変数を利用してプログラムコーディングできるようになる。"
15. PID制御の設計問題と回答例 冬休み宿題の解答、授業評価入力
What is control theory? structure, variations, history and control solutions are presented.
System structure and transfer function:Laplace transform, static and dynamic system, transfer function of a simple dynamic system.
Block diagram and model : Block diagram, transformation, block diagram of simple dynamic system.
Transient response: Impulse response, step response, ramp response, transient responses of basic systems, 1st order lag system, 2nd order lag system, You can learn how to draw step responses.
Transfer function in frequency domain: vector trajectory, integral, derivative, 1st order lag system, 2nd order lag system.
Frequency response and bode diagram: How can we draw logarithm graph? Integral and derivative elecment, 1st order lag system, 2nd order lag system, series connected transfer functions, paralell connected transfer functions, close cut off frequency system.
Stability of feedback system: characteristic equation, Routh-Hurwitz criterion Nyquist bode plots and gain and phase margins
Summary of lectures: how indivisual lecture topics are connected.
Steady state characteristics: steady-state error, step input, ramp input, acceleration input, step disturbance input
Transient responses: step response of 2nd order system, pole assignment, characteristic frequency, damping factor, phase margin, gain cross over frequency, proportional controller design
Controller variations:role of each controller, frequency characteristics, proportional, proportional and integral, proportional and derivative, PID controllers. Compensation, effectiveness. Bode diagram and step respopnses.
How to desgin PI and PD controllers? : bode plots and step responses
How to design PID controller? : step responses, realization of controller, analogue circuits.
Fundamental of digital control and program coding: z transform, description of PID controller in z domain, C language coding of PID controller.
Practical design of PID controller: project solution, lecture evaluation.
教科書・参考書等
教科書：宮崎、他「システム制御I」オーム社 電気学会EE TEXT
text system seigyo
関連科目・履修の条件等
線形回路，ラプラス変換を履修しておくことが望ましい．
Laplace transform
成績評価
簡単な試験、宿題、レポートが1/3、前半のまとめ1/3、期末試験1/3
quiz, report 1/3, zenhanmatome 1/3 , exam 1/3
担当教員の一言
制御に関する基本的な考え方と取扱い方を中心に講義する．
興味を持って出席されたい．
Those who wants to have an ability of designing controller may join this lecture.
連絡先（メール、電話番号）
千葉：chiba＠ee.titech.ac.jp 藤田英明:fujita＠ee.titech.ac.jp
オフィスアワー
千葉：chiba@ee.titech.ac.jp に e-mail を入れて下さい．藤田：fujita@ee.titech.ac.jpにe-mail を入れて下さい．
その他
クラウドサービスHandbookを活用する授業です。クラウドサービスによりクイズ、試験、宿題、アンケートなどを行います。ネットに接続する以下のいずれかのモバイル機器を持参してください。
・iOS 7.0以上のiPhoneまたはiPad
・Windows 8.1以上のWindowsタブレットまたはPC
・Android 4.0以上のスマートフォンまたはタブレット
上記機器の用意が難しい場合にはFlash Player10.2以降がインストールされている一般的なWindows PC、詳細は授業で。
また，本学が本年度からライセンスしているMatlab＋Simulinkを利用する予定です。宿題にパソコンが必要になります。詳細は授業で。
This lecture take advantage of cloud service Handbook. Quiz, exam, homework, quiestionary are provided, thus, please bring in a mobile devices ; iOS 7 or later iphone or ipad, tablet or pc with windows 8.1 or later, smart phone or tablet with andoroid 4 or later, or personal computer with Flash player 10.2 or later. Details are provided in the lecture. From this year, Matlab and simulink are in site licence of TIT. Homework needs pcs running these software.
