| 開講学期／Course Start | 2022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機械工学コース |
| 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 |
| 担当教員名／Lecturer | 花島 直彦 (創造工学科機械ロボット工学コース) |
| 時間割コード／Registration Code | MP204A |
| 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(木曜日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 | 2022/02/28 |
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| 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：状態方程式とその一般形 第３回：状態方程式の求め方と伝達関数行列 第４回：状態方程式の解と状態推移行列 第５回：安定性理論とシステムの線形変換 第６回：第1回小テストと解答 第７回：可制御性と可観測性 第８回：状態変数線図，極零消去，双対性の定理 第９回：可制御標準形と可観測標準形 第10回：状態フィードバックとその設計 第11回：最適レギュレータ 第12回：第2回小テストと解答 第13回：n次元状態観測器と最小次元状態観測器 第14回：併合系とカルマンフィルタ 第15回：サーボ系の基本と構成 # 各回の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． # 各回の学修時間の目安は、事前・事後合わせて4時間必要です。 【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, What is control engineering? No.2 State equation and its general form No.3 Calculation of state equation and transfer function matrix No.4 Solution of state equation No.5 Stability theory and linear transformation of systems No.6 First quiz and answer No.7 Controllability and observability No.8 State variable diagram, zero-pole cancellation, duality theorem No.9 Controllability canonical form and observability canonical form No.10 State feedback control and design method No.11 Optimal regulator No.12 Second quiz and answer No.13 full-order observer and minimal-order observer No.14 Regulator with observer and Kalman filter No.15 Fundamental of servo system and structure # Report of several questions should be submitted at the end of class every week. Self learning is essential with the submitted report every week. # Required standard study-time before and after one class are 4 hours in total. # <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，100点満点のうち、毎回の課題を20点，小テストの点数を20点に換算し，成績に含めることがある。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%). The full score of 100 points may include 20 points of questions in every class and 20 points of quizzes. A grade of more than 60 is accepted for a credit. Students who took examination and attended more than 80% of classes can be considered as a candidate for a credit. Unsuccessful candidate needs to register and take this class again next year. Absentee due to research experiments or conference for presentation may regard as attendance. Please let me know. <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 |
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| 該当するデータはありません | ||||
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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 |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
50%超 |
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Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |
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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） |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |