2019年度 システム制御   Control Systems

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開講元
情報工学系
担当教員名
石井 秀明 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火5-6(W611)  金5-6(W611)  
クラス
-
科目コード
CSC.T374
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3月18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

サイバーフィジカルシステム(CPS)においては,情報通信技術を用いて物理的な機器を自動制御することは基本的なタスクの1つである.本講義では,フィードバック制御の理論について,その基礎を学ぶ.ラプラス変換を基礎として,フィードバック制御系の解析方法と安定性の判別法,サーボ系の設計理論などフィードバック制御の基礎について述べる.フィードバック制御系の解析の基礎を理解し,周波数応答に基づく設計手法を習得することが目標である.また,後半では制御システムの実装を見据えてディジタル制御の基礎についても触れる.

到達目標

制御システムの解析と設計のための基礎を学び,以下の事項を理解する.
・フィードバック制御の利点
・周波数応答
・フィードバック制御系の内部安定性
・フィードバック制御系の設計:PID補償,位相進み遅れ補償
・ディジタル制御の基礎
・数値計算ソフトMatlabを用いた制御システムの扱い

キーワード

フィードバック制御,動的システム,伝達関数,安定性,周波数応答,ボード線図,制御系設計,ディジタル制御

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

講義を中心に進める.講義内容の理解を深めるためのレポートを適宜課す.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 フィードバック制御とは 自動制御の歴史,最先技術の紹介
第2回 システムモデルと伝達関数 システムモデルと伝達関数,安定性の判別,Matlab Control Toolbox の使い方
第3回 周波数応答 (1) 正弦波入力に対する線形システムの応答の特徴づけ,周波数応答,ベクトル軌跡
第4回 周波数応答 (2) ベクトル軌跡,ボード線図
第5回 フィードバック系の安定性 (1) ナイキストの安定判別法
第6回 フィードバック系の安定性 (2) ゲイン余裕や位相余裕などの概念
第7回 前半の学力確認 演習
第8回 フィードバック制御系の特性 (1) 感度関数を用いた閉ループ系の特徴,制御系の型
第9回 フィードバック制御系の特性 (2) サーボ系を設計するための基本原理である内部モデル原理など
第10回 フィードバック制御系の設計 (1) PID補償による方法
第11回 フィードバック制御系の設計 (2) 位相進み遅れ補償による方法など
第12回 ディジタル制御 (1): はじめに ディジタル機器による制御
第13回 ディジタル制御 (2): 離散時関系の表現と解析 z変換,差分方程式,伝達関数
第14回 ディジタル制御 (3): サンプリングと離散化,ディジタル再設計 連続時間システムの離散化,制御器のディジタル再設計
第15回 サイバーフィジカルシステムの制御 最近の研究動向について

教科書

杉江・藤田:フィードバック制御入門,コロナ社 (1999)

参考書、講義資料等

講義資料を講義で配布

成績評価の基準及び方法

レポート(40%)とテスト(60%)

関連する科目

  • CSC.T362 : 数値計算法
  • CSC.T351 : システム解析
  • CSC.T373 : 動的システム
  • CSC.T342 : 問題解決と意思決定

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

システム解析,動的システムを受講していることが望ましい.

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