| 開講学期／Course Start | 2021年度／Academic Year 前期／First |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 木/Thu 3,木/Thu 4 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | 生産システム工学系専攻ロボティクスコース |
| 対象学年／Year | 1年,2年 |
| 授業科目区分／Category | 博士前期課程 大学院自専攻科目 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 選択 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | システム制御工学特論 |
| 単位数／Number of Credits | 2.0 |
| 担当教員名／Lecturer | 花島直彦 |
| 時間割コード／Registration Code | MP204B |
| 連絡先／Contact | 花島直彦(教員室: B-312，hana@mondo.mech.muroran-it.ac.jp) |
| オフィスアワー／Office hours | 花島直彦(水曜日5,6時限（ただし，会議などで不在の場合あり）．これ以外の時間も在室時は対応可能．) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2021/03/08 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
この講義では「現代制御理論」について学ぶ. 学部の『制御工学』では伝達関数をベースとする「古典制御理論」を学んだ.「現代制御理論」ではシステムを伝達関数ではなく,状態方程式で記述し,システムの解析,制御器の設計を行う.受講者が「現代制御理論」の基礎を理解するとともに,簡単なシステムにこれを応用できるようになることを目指す. This lecture deals with the modern control theory. The modern control theory describe a system as a state equation, not like classical control theory, in order to analyze system properties and design controllers. The aim of this lecture is that the students understand the basic theory of the modern control theory and apply it for controller design. |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
1. 状態空間法を理解し,状態方程式をたてることができる. 2. 状態方程式を解くことにより,システムの時間応答を計算できる. 3. 状態方程式よりシステムの安定性を判定できる. 4. 可制御性・可観測性を理解し,状態方程式よりシステムの可制御性・可観測性を 調べることができる. 5. 正準系を理解し,状態方程式を対角正準系,可制御正準系,可観測正準系に変換 できる. 6. 状態フィードバックを理解し,レギュレータの設計ができる. 7. 状態観測器を理解し,その設計ができる. 8. サーボ系の構成を理解し,原理の説明ができる. 9.最適制御の概念を理解し,評価関数の意味を説明ができる. *1 To understand a state space method and establish a state equation *2 To calculate a time response of a system by solving a state equation *3 To judge stability of a given system from a state equation *4 To understand controllability and observability, and investigate them from a state equation. *5 To understand a canonical form, and transform a state equation to some canonical forms. *6 To understand state feedback, and design a regulator. *7 To understand a state observer, and design it. *8 To understand a structure of a sevo mechanism, and explain its principal. *9 To understand a concept of optimal control, and explain the meaning of objective function. |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数(実時間):22.5時間 第1回 序論 制御とは 第2回 システムの記述 （状態方程式とその求め方） 第3回 行列論 （行列式,線形写像) 第4回 システムの応答 （時間応答,状態方程式の解) 第5回 安定性 （固有値(3章),モード,安定性） 第6回 安定性 （リアプノフの安定性） 第7回 可制御可観測 （階数,可制御性,可観測性） 第8回 中間まとめ 第9回 可制御可観測 （双対性,座標変換,正準系） 第10回 伝達関数 （状態方程式と伝達関数の関係） 第11回 レギュレータ （状態フィードバック制御と極配置） 第12回 オブザーバ （状態観測器と併合系） 第13回 最適制御 （2次形式(3章),最適レギュレータ） 第14回 サーボ系 （制御系の型） 第15回 講義のまとめ 毎回，授業の最後にレポート提出を課すので，レポートの内容についての復習を通じて自己学習をすること． 【新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、授業計画・授業実施方法は変更する可能性があります。】 Total hours 22.5hrs No.1 Introduction No.2 System description No.3 Matrix and vector No.4 Time response of a system No.5 Stability I No.6 Stability II No.7 Controllability and observability I No.8 Interim summary No.9 Controllability and observability II No.10 Transfer function No.11 Regulator and state feedback No.12 Observer No.13 Optimal control No.14 Servo mechanism No.15 Summary Report of several questions should be submitted at the end of class every week. Self learning is essential with the submitted report every week. <Owing to the covid-19 situation, there is a possibility to change the course schedule and teaching methods.> |
| 教科書 ／Required Text |
入門現代制御理論 白石昌武著 日刊工業新聞社 1995(ISBN:9784526036903) |
| 参考書等 ／Required Materials |
制御工学 森泰親著 コロナ社 2001(ISBN:9784339001433)
演習で学ぶ現代制御理論 森泰親著 森北出版 2014(ISBN:9784627917828) 現代制御工学 : 基礎から応用へ 江上正, 土谷武士共著 産業図書 2020現代制御工学 : 基礎から応用へ 江上正, 土谷武士共著 産業図書 2017(ISBN:9784782855584) 現代制御論 吉川恒夫, 井村順一共著 コロナ社 2014(ISBN:9784339032123) 線形システム 前田肇著 朝倉書店 2012(ISBN:9784254201505) Scilabで学ぶシステム制御の基礎 橋本洋志 [ほか] 共著 オーム社 2007(ISBN:9784274203886) フリーソフトで学ぶ線形制御 : Maxima/Scilab活用法 川谷亮治著 森北出版 2008(ISBN:9784627919419) 「Scilab」で学ぶ現代制御 川谷亮治著 工学社 2017(ISBN:9784777520251) |
| 教科書・参考書に関する備考 |
Scilab(フリーの数値計算ソフト) Octave(フリーの数値計算ソフト) Matlab(商用の数値計算ソフト) Scilab (Free software for numerical calculation) Octave (Free software for numerical calculation) Matlab (Product software for numerical calculation) |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
試験１００％で判定する．ただし，Moodleの課題やレポート、小テストなどを実施した場合は，これらを３０％，試験を７０％の割合で評価する．１００点満点で６０点以上を合格とする． 試験を受験し，授業への出席回数が80%以上の者を成績評価対象者とする．不合格となった者は再履修すること． 学会発表などは公欠と見なすので申し出ること． 各到達度目標の評価方法は、次のように行う。 目標1-9.小テスト、中間試験、定期試験において計算問題または論述問題を出題し、達成度を評価する。 【新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、成績評価方法は変更する可能性があります。】 The score of each student is evaluated by examination (100%). If reports or short tests are provided, the score is evaluated by examination (70%) and reports or short tests (30%). A grade of more than 60 is accepted for a credit. <Owing to the covid-19 situation, there is a possibility to change the grading guidelines.> |
| 履修上の注意 ／Notices |
制御工学を履修していること.線形代数,複素解析に関する講義を履修していることが望ましい. 授業の変更や緊急時の連絡はmoodleのアナウンスメントで通知する. It is desired that the students have took the class related classical control theory, linear algebra, and complex analysis. Change of schedule or emergency notification will be made by moodle's announcement. |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
専攻の学習・教育目標の,２-a：機械システムに関するさまざまな問題に対する解決能力,２-b：機械システムを考案・設計・製作および評価する能力,に対応している． |
| 備考 ／Notes |
授業は日本語および英語で行う． Japanese language and English language are mainly used for the lecture. |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け（担当） ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考 ／Notes |
|---|---|---|---|---|
| 該当するデータはありません | ||||
|
Active learning 1-1 ／主体的学修（反転授業，小テスト，振り返り 等） |
小テストを実施する |
|---|---|
|
Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
50%超 |
|
Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
|
|
Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |
|
Active learning 3-1 ／深い学修（複数科目の知識の総合化や問題解決型学修 等） |
|
|
Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |