授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
32915:[2025 秋セメスター]制御工学Ⅰ(GB) 2025 秋セメスター 木5 理工学部 上野 哲、玄 相昊 2

キャンパス

BKC

授業施設

コラーニングⅠ　４０２号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

近年，自動車や家電など我々に身近な製品にも自動制御が頻繁に用いられるようになっており，制御工学は機械技術者にとって必須の学問となっている。本講義では，制御工学を学ぶために必要な知識を習得するとともに制御系設計の第１歩を学ぶことを目的とする。

制御工学では，周波数領域での設計と時間領域での設計に大別できるが，本講義では，直感的に理解しやすい時間領域での設計に焦点を当てて講義を行う。まず制御工学を学習する上で必要となる数学的知識，制御工学における基本的な事柄を講義し，次に時間領域での制御系設計手法について講義する。

現在，コンピュータの発達により，制御系設計CADを用いて制御系設計を行うことが当たり前となっている。本講義でも世界標準の制御系設計ソフトウェアであるMATLAB/Simulinkの使いながら講義を進める。

受講生の到達目標

(1)制御工学を学習する上で必要となる数学的知識や概念が習得できる。
(2)簡単な制御対象の入出力の関係を伝達関数，状態方程式で表すことができ，その安定性やインパルス応答，ステップ応答が計算できる。
(3)ブロック線図を描くことができ，ブロック線図の変形を行うことができる。
(4)簡単な制御対象に対して，状態フィードバック制御システムを設計できる。
(5)MATLAB/Simulinkの基本的な使い方が習得できる。

事前に履修しておくことが望まれる科目

応用数学I, 応用数学II：複素数の計算，行列の計算を頻繁に行うので，履修前にしっかりと復習して下さい。
力学I, 力学II：質点の直線運動を例として扱います。運動方程式について復習して下さい。

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
-

+R授業として，MATLAB入門を課す。詳細はmanaba+Rを参照。

受講するためのスキルとしてMATLABの基本的な使い方を習得すること。

1/上野哲

自動制御の概要・微分方程式による動的システムの記述

シーケンス制御，オープンループ制御，フィードバック制御
微分方程式

2/上野哲

微分方程式による動的システムの記述（続き）・ラプラス変換とその性質

インパルス応答，ステップ応答，畳み込み積分
指数関数，三角関数，複素数
ラプラス変換，基本的な関数のラプラス変換

3/上野哲

ラプラス変換とその性質 （続き）

ラプラス変換の性質，微分・積分とラプラス変換
ラプラス逆変換，部分分数展開，留数
微分方程式の解法

4/上野哲

伝達関数とその安定性

伝達関数の定義と導出方法
極，安定性，ラウスの安定判別法
MATLAB での伝達関数の扱い方：tf(), step(), impulse(), pole()

5/上野哲

ブロック線図

ブロック線図の基本要素，ブロック線図の表し方，ブロック線図の等価変換
Simlinkを用いた応答計算

6/上野哲

伝達関数の標準形

1 次システムの標準形，静的ゲイン，時定数
2 次システムの標準形，固有角周波数，減衰比

7/上野哲

ステップ応答の評価指標・伝達関数の極とゼロ点

ステップ応答の評価指標；定常偏差，オーバーシュート，整定時間，立ち上がり時間
極，ゼロ点，極・ゼロ点とステップ応答

8/玄相昊

フィードバック制御の効用1/2

レギュレータとサーボ系，目標値と外乱に関する伝達関数，安定性と安定判別法

9/玄相昊

フィードバック制御の効用2/2

定常偏差，サーボ系と内部モデル原理，過渡特性

10/玄相昊

PID制御

PID制御の構成方法，比例制御，微分制御，積分制御

11/玄相昊

状態空間モデル

状態方程式，出力方程式

12玄相昊

制御システムの構造

伝達関数，固有値と安定性、可制御性

13/玄相昊

状態フィードバック制御１

レギュレータ（再）

14/玄相昊

状態フィードバック制御２

サーボ系（再）

授業実施形態

すべて対面で実施予定

授業外学習の指示

MATLAB/Simulinkを活用すること。教科書の例題や問題に出てくるプログラムは必ず自分で実行すること。

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 70

到達目標に対応して，基本概念の理解や運用に関する問題を出す。
レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 30

到達目標に対応して，小テストやレポートを課す。
小テストやレポートの正答率，レポートの提出状況，授業への出席状況により評価する。

成績評価方法(備考)

レポートの体裁，構成，文章，読み易さ，見た目も評価します。メモ書きのようなもの，いい加減に作成されたものなどは評価の対象としません。

受講および研究に関するアドバイス

制御工学はMATLAB/Simulinkを活用することで，理解が容易になる。MATLAB/Simulinkは，PC版だけでなく，スマートフォン(iOS, Android)版もあるので，自分のPCかスマートフォン（あるいはその両方）に必ずインストールすること。

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

manaba+R にアップロードします。

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
MATLABによる制御理論の基礎 野波，西村 東京電機大学出版 4-501-31930-5
わかりやすい現代制御理論 森 森北出版 978-4-627-92141-2

参考書(使用頻度、その他補足)

ここに示した参考書は，授業で扱う内容よりも多くの内容が含まれていますが，制御に関する基本的な事柄が書かれています。より深く学習するための参考になると思います。

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

manaba+R

備考


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URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/