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
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
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
✔ 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) |
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 | |
---|---|---|
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:宮崎、他「システム制御I」オーム社 電気学会EE TEXT
配布予定
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%
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: 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。