2017年度 制御工学   Control theory

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開講元
電気電子系
担当教員名
千葉 明  西方 敦博 
授業形態
講義
メディア利用
 
曜日・時限(講義室)
火5-6(S221)  金5-6(S221)  
クラス
-
科目コード
EEE.C261
単位数
2
開講年度
2017年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2017年3月17日
講義資料更新日
2017年1月29日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

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)を修得する.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

到達目標

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。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,定量的制御に関する全般を網羅する.

キーワード

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

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

講義概要説明、先週の宿題の回答、講義とチェックポイント試験、先週のアンケートまとめ、本日の講義まとめ、今日のアンケート、今日の宿題

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 1. 制御とは 構成,分類,歴史,制御問題
第2回 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
第3回 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
第4回 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。
第5回 5. 周波数応答とボード線図 ベクトル軌跡,積分,微分,1次遅れ,2次遅れ要素。片対数グラフの書き方、簡単なボード線図。
第6回 6. 結合系の周波数応答 直列接続時のゲイン位相線図,並列接続時のベクトル線図、フィードバック系のニコルス線図、それらのボード線図,折点が近接した複雑なボード線図が描けるようになる。
第7回 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
第8回 8. 前半のまとめと学力確認 各講義のトピックがそれぞれどのように関連しているのか。学力の確認を行う。
第9回 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
第10回 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。
第11回 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。
第12回 12. 比例積分制御の設計方法 ボード線図とステップ応答
第13回 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
第14回 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。
第15回 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

教科書

教科書:宮崎、他「システム制御I」オーム社 電気学会EE TEXT

参考書、講義資料等

配布予定

成績評価の基準及び方法

各種課題が1/3、前半のまとめ1/3、期末試験1/3

関連する科目

  • EEE.C201 : 電気回路第一
  • EEE.C202 : 電気回路第二
  • EEE.M211 : フーリエ変換とラプラス変換

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

電気回路1,2,フーリエ変換とラプラス変換を履修しておくことが望ましい.

その他

その他: クラウドサービスHandbookを活用して、「eラーニング」、「ICT機器の活用」を行い、さらに、アクティブラーニングを推進する授業です。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

 また,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。

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