制御工学Ⅰ
 Control Engineering I
 担当教員:村松 鋭一(MURAMATSU Eiichi)
 担当教員の所属:理工学研究科
 開講学年:3年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:応用生命システム工学科  科目区分:専門科目・選択 
【授業の目的】
本講義では,フィードバック制御の基礎概念から始まり,動的システムの解析,制御系設計の方法について講義する.
制御する対象を速く動かし,かつ制御系を安定にするには,理論に基づいた制御系設計を行わなければならない.本講義では,制御する対象を伝達関数という式を用いてモデル化し,数学的理論に基づくシステムの解析・設計の方法を教える.

【授業の到達目標】
(a)動的システムの微分方程式から伝達関数を求められること.(b)システムのブロック線図から伝達関数を計算できること.(c)伝達関数によってシステムの安定性を判別できること.(d)ボード線図からシステムの動特性を読み取れること.(e)ナイキスト線図からシステムの安定性,安定余裕を読み取れること.(f)安定性を満たし,過渡応答を改善できるようなフィードバック制御系を設計できること.これらの習得を目標とする.

【授業概要(キーワード)】
フィードバック制御,伝達関数,システムの安定性,ボード線図とベクトル軌跡,
制御系設計

【科目の位置付け】
電気,機械,生体などを一般化して「動的システム」としてとらえ,それを理論的に解析する能力を養う.

【授業計画】
・授業の方法
90分の授業時間のうち,75分ぐらいを講義,15分ぐらいを演習の時間とする.
・日程
1. 動的システムのモデリングとフィードバック制御.
2. ラプラス変換と伝達関数.ブロック線図と伝達関数.
3. 極と零点.安定性.安定判別法.
4. 1次系,2次系の過渡応答.
5,6.周波数応答関数.ボード線図.ベクトル軌跡.
7,8.フィードバック制御系の伝達関数,感度関数,安定性
9,ナイキストの安定判別法.
10,ゲイン余裕と位相余裕,
11,12. 位相進み遅れ補償.PID制御.
13. 制御系設計.
14.第1回期末試験とまとめ
15.第2回期末試験とまとめ.

【学習の方法】
・受講のあり方
基礎的な理論と,その応用としての計算例を理解する.
・授業時間外学習へのアドバイス
講義でとったノートを読みかえし,演習問題について考察する.

【成績の評価】
・基準
基本的な考えを理解していること,基本的な計算ができることを合格の基準とする.
・方法
第1回期末試験と第2回期末試験で90点,演習10点で合計100点で評価する.
3分の2以上の出席回数を必要とする.
さらに詳細な条件を授業で伝えることがあるので注意すること.

【テキスト・参考書】
制御工学入門,村松鋭一,養賢堂.

【その他】
・学生へのメッセージ
ラプラス変換,複素関数を数学的基礎として用いる.

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