2016年度 モデリングと制御 B   Modeling and Control Theory

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開講元
機械系
担当教員名
小俣 透  佐藤 海二  只野 耕太郎 
授業形態
講義
メディア利用
 
曜日・時限(講義室)
月5-8(I321)  
クラス
B
科目コード
MEC.I312
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2016年4月27日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 本講義では,種々の電気回路や振動系のモデリングと線形時不変システムの解析手法,フィードバック制御系の設計法を取り扱い,線形制御理論の基礎を提供する.動的モデルの伝達関数導出や,伝達関数を用いた系の特性解析手法について説明する.さらに,系の安定性の定義,安定判別法などをベースとしてフィードバック制御系の設計法について説明する.

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する.
1)線形時不変システムの力学モデルから伝達関数を導出できる
2)ブロック線図やベクトル軌跡,ボード線図を用いた解析手法を理解し,それらを基礎に伝達関数で示されたシステムの特性を調べることができる
3)安定性の定義を説明でき,システムの安定性を調べることができる
4)基本的な制御系設計法を理解し,よる表現を理解できるようになる.さらに,古典制御理論に基づいて伝達関数表現された線形時不変システムの過渡応答特性,安定性,フィードバック制御の考え方やその設計法を理解し,設計仕様を満足する制御系を設計できる

キーワード

ラプラス変換,伝達関数,ブロック線図,ボード線図,安定性,PID制御

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

2回分の講義が1日で行われる.各講義の前半で,復習を兼ねて前回の講義に関する演習問題の解答を解説します。講義の後半で,その日の教授内容に関する演習問題に取り組んでもらいます。各回の学習目標をよく読み,課題を予習・復習で行って下さい.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 制御とは 制御の考え方とシステム構成の理解
第2回 ラプラス変換 ラプラス変換の理解
第3回 種々のシステムモデルと伝達関数 電気回路や振動系等のモデル表現,微分方程式や伝達関数の導出
第4回 ブロック線図 複数の要素からなるシステムのブロック線図表現と,変形,統合方法の理解
第5回 逆ラプラス変換(時間応答) 伝達関数と時間応答関数の関係の理解
第6回 安定性,ラウスフルビッツ 安定性の理解とラウスフルビッツの安定判別法の習得
第7回 周波数応答,ベクトル軌跡 伝達関数と周波数特性の関係,ベクトル軌跡表現の理解
第8回 学力確認 これまでの理解度の確認と復習
第9回 ボード線図 ボード線図表現の理解,ボード線図の折れ線近似とその利用
第10回 ナイキストの安定判別 フィードバック制御系の安定性の理解,ナイキストの安定判別法の習得
第11回 位相余裕,ゲイン余裕 位相余裕,ゲイン余裕の意味の理解
第12回 フィードバック系の特性(感度特性,定常特性) 感度特性と定常特性の意味の理解
第13回 PID制御 PID制御器の特性の理解と設計法の習得
第14回 位相遅れ補償,位相進み補償 位相補償器,ゲイン補償器の構造と特性の理解と設計法の習得
第15回 2自由度制御系 2自由度制御系の構造と特性の理解

教科書

杉江俊治,藤田政之『フィードバック制御入門』 コロナ社, ISBN 978-4339033038

参考書、講義資料等

特になし

成績評価の基準及び方法

配点は,中間試験・期末試験(80%),演習(20%)

関連する科目

  • ロボット機構学
  • 計測工学基礎

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

工業力学,複素関数論,常微分方程式を履修していること,または同等の知識があること.

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