| 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 32966:[2025 春セメスター]制御工学Ⅱ(GB) | 2025 | 春セメスター | 月5 | 理工学部 | 上野 哲、植村 充典 | 2 |
キャンパス
授業施設
授業で利用する言語
授業の概要と方法
制御工学IIでは，制御工学Iで学習した知識をもとに，周波数領域での設計，状態空間モデルを用いた制御系設計法に焦点を当てて講義を行う。
まず前半で周波数領域での制御系設計手法を講義し，後半に状態空間モデルを用いた制御系設計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。本講義でも制御工学Iに引続き，世界標準の制御系設計ソフトウェアであるMATLAB/Simulinkによる演習を行う。
受講生の到達目標
(2)簡単な制御対象の入出力の関係を状態空間モデルで表すことができ，その応答を計算することができる。
(3)状態空間モデルで表された制御対象の可制御性，可観測性を調べることができる。
(4)状態空間モデルで表された制御対象について，レギュレータ，オブザーバを設計することができる。
(5)周波数応答の概念を理解し，1入力1出力の伝達関数の周波数応答を求めることができる。
(6)周波数応答のボード線図を描くことができ，ゲイン余裕，位相余裕を求めることができる。
(7)ナイキストの安定判別法を理解し，ナイキスト線図からフィードバックシステムの安定性が判別できる。
(8)P制御器，PD制御器，PI制御器，PID制御器を理解し，それぞれの伝達関数，ブロック線図，ボード線図を描き，仕様を満たす制御器を設計することができる。
(9)ボード線図を用いてフィードバック制御システムの制御器を設計することができる。
事前に履修しておくことが望まれる科目
行列の計算，複素数の計算を頻繁に行うので，履修前にしっかりと復習すること。
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 |
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| キーワード・文献・補足事項等 | |
| - | +R授業対象科目。第8回に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照。 |
第8回の正弦波に関係する数学の説明は+R授業で行う。 |
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| 1/ 植村充典 | 状態空間モデルによる制御対象の表現 |
状態量，状態方程式，出力方程式，状態空間モデル |
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| 2/ 植村充典 | レギュレータによる制御 |
レギュレータ，状態フィードバック，安定性，極配置法，可制御性 |
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| 3/ 植村充典 | オブザーバ |
出力フィードバック，オブザーバ，可観測性，オブザーバ＋状態フィードバック |
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| 4/ 植村充典 | 最適制御 |
評価関数，最適レギュレータ |
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| 5/ 植村充典 | カルマンフィルタ |
カルマンフィルタ |
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| 6/ 植村充典 | 現代制御を用いたロボット（非線形系）の制御 |
厳密な線形化，軌道追従制御 |
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| 7/ 植村充典 | 様々な制御法 |
軌道計画、様々な制御法 |
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| 8/ 上野哲 | 正弦波とその表し方・周波数伝達関数 |
三角関数，複素数，指数関数，ラプラス変換，フーリエ級数，フーリエ変換（+R授業で行う）
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| 9/ 上野哲 | 周波数応答とその図的表現 |
周波数応答，ナイキスト線図，ボード線図，ゲイン線図，位相線図 |
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| 10/ 上野哲 | 基本的な伝達関数の周波数応答 |
定数ゲイン，積分器，微分器，1次遅れシステム，1次進みシステム，2次遅れシステム，2次進みシステム，ローパスフィルタ，ハイパスフィルタ，バンドパスフィルタ，ノッチフィルタ |
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| 11/ 上野哲 | フィードバックシステムの安定性とナイキストの安定判別法 |
フィードバックシステム，一巡伝達関数，ナイキストの安定判別法，狭義のナイキストの安定判別法
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| 12/ 上野哲 | 周波数応答におけるフィードバックシステムの設計指標 |
ゲイン余裕，位相余裕，ゲイン交差角周波数，感度関数，相補感度関数，ロバスト安定 |
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| 13/ 上野哲 | 基本的なコントローラの周波数応答と設計法 |
P制御，PD制御，PI制御，PID制御 |
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| 14/ 上野哲 | 周波数応答を用いたフィードバックシステムの設計例 |
速度制御システムの制御系設計，位置制御システムの制御系設計 |
授業実施形態
授業外学習の指示
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，基本概念の理解や運用に関するレポート課題やWEB上での問題を出す。
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成績評価方法(備考)
受講および研究に関するアドバイス
２．MATLABを使って学習することを強く勧める。講義中にもアドバイスする。
教科書
教科書(使用頻度、その他補足)
参考書
| 書名 | 著者 | 出版社 | ISBNコード | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| システム制御工学 | 天野耀鴻 | 森北出版株式会社 | 4-627-91671-5 | |
| はじめての現代制御理論 | 佐藤和也、等 | 講談社 | 4-06-156508-1 | |
| 現代制御の基礎 | 田中 幹也／石川 昌明／浪花 智英 | 森北出版株式会社 | 4-627-91661-2 | |
| わかりやすい現代制御理論 | 森 | 森北出版 | 4-627-92141-2 | |
| システム制御理論入門 | 小野 寛／美多 勉 | 実教出版株式会社 | 4-407-02205-1 | |
| Matlabによる制御理論の基礎 | 野波健蔵 | 電機大出版局 | 4-501-31930-5 | |
| Feedback Control of Dynamic Systems | Franklin and Powerll | Pearson | ||
| Optimal Control and Estimation | Robert F. Stengel | Dover Publications | 978-0486682006 |
参考書(使用頻度、その他補足)
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
備考
URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/