2019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
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
2019年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2019年4月8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

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.

対応する学修到達目標は、
(1) 【専門力】基盤的な専門力
(6) 電気電子工学に必要な電磁気・回路・線形システム・応用数学などに関する盤石な専門基礎学力

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

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - - -

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 PID制御の周波数特性、微分、比例の設計、積分の設計、ボード線図のゲイン交差周波数と位相余裕、ステップ応答
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 アナログコントローラ、 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 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

簡単な試験、宿題、レポート,授業内での活動が30%、前半のまとめ35%、期末試験35%

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。ネットに接続するモバイル機器を持参してください。
 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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