山梨大学電子シラバス

授業科目名

担当教員

システム制御工学I

阪田　治

時間割番号

単位数

コース

履修年次

期別

曜日

時限

262058 S

前期

水

［概要］

　われわれが日常使用している器具類にはここで学ぶ制御工学の理論が使われているものが数多くある。エアコンによる部屋の温度調節などは制御工学の１例である。制御工学とは，さまざまな機器などを希望する状態にするための技術である。このために，出力の状態を観測して機器への指令値を決定するフィードバックが用いられる。制御理論には１入力１出力系である古典的制御理論と状態方程式を用いる多入力多出力系の現代制御理論があるが，本講義では古典的制御理論について学習し，時間応答，及び周波数応答に基づく制御系の設計法を習得する。

［具体的な達成目標］

（ア）制御の基本的なしくみについて説明できる。 （イ）制御に必要な基本的なラプラス変換ができる。 （ウ）一次遅れ系のインパルス応答，ステップ応答を求めることができる。 （エ）ブロック線図の簡単化，変形ができる。 （オ）微分，積分，一次遅れ及び一次進み系の伝達関数を求めることができる。 （カ）周波数応答法について説明できる。 （キ）ボード線図，ナイキスト線図のしくみを説明できる。 （ク）微分，積分，一次遅れ及び一次進み系のボード線図およびナイキスト線図が描ける。 （ケ）定常誤差について説明できる。 （コ）開ループ伝達関数と閉ループ伝達関数の違いについて説明できる。 （サ）位相余裕，ゲイン余裕について説明できる。 （シ）周波数応答法による制御系の設計がボード線図を用いてできる。 （ス）周波数応答法での位相補償の原理について説明できる。 （セ）PID制御の基本について説明できる。

［必要知識・準備］

理解しているべき予備知識 　ラプラス変換，微分方程式。 　複素数。 授業に先立ち以上の科目について“必ず”復習しておくこと。

［評価方法・評価基準］

No	評価項目	割合	評価の観点
1	試験：期末期	50 %	講義内容の理解度を問う筆記試験を課し、６割以上の達成度をもって合格とする。
2	小テスト／レポート	30 %	講義内容の理解度を問う筆記試験を課し、６割以上の達成度をもって合格とする。
3	受講態度	20 %	自発的に理解度を高めようとする態度の有無をみる。

［教科書］

自動制御理論, 森北出版株式会社, ISBN:4627726406

［参考書］

特に指定はしないがラプラス変換，複素数，微分方程式などの解説してある本を参照されたい。

［講義項目］

１．自動制御概要（制御の歴史，種類，フィードバック制御の仕組み） 　２．制御系のモデル（微分方程式によるシステムの表現） 　３．制御系のモデル（ラプラス変換，伝達関数） 　４．制御系の時間応答特性（比例要素，微分要素、積分要素） 　５．制御系の時間応答特性（１次系，２次系，むだ時間系） 　６．周波数応答（ボード線図，ナイキスト線図，比例要素，微分要素，積分要素，1次遅れ、１次進み） 　７．周波数応答（２次系，むだ時間要素） 　８．フィードバック系の安定性（開ループ伝達関数，閉ループ伝達関数，２次系の解と極配置） 　９．フィードバック系の安定性（ラウス・フルビッツの安定判別） １０．フィードバック制御系の特性評価（過渡特性，定常特性） １１．フィードバック制御系の特性評価（過渡特性と周波数特性） １２．フィードバック制御系の特性評価（開ループ周波数特性と閉ループ過渡特性） １３．フィードバック制御器の設計 １４．PID制御 １５．制御系の設計演習（これまでのまとめ）

［教育方法］

評価は古典的制御理論に基づいて制御系が設計できるかどうかであり，評価は小テストと期末試験の合計で行う。期末試験は，細かい項目を問う問題というよりは，ある仮想的なシステムの制御系を設計する問題であり，総合的な判断力が必要となる。すなわち，問題を解くためには制御しようとする対象の動作について正しく理解する必要がある。このため，試験勉強にあたっては，実験などをおさらいし，「もの」についてのセンスを磨いておくことも必要となる。 　制御工学は，電気回路，電子回路，力学，数学など幅広い分野の知識が要求されるので，諸君のこれまで習得してきた知識が総合的に問われる学問である。

［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］

《電気電子システム工学科》
C-4：電気電子工学分野の専門知識・技術を身につける基礎工学部門・応用工学部門に含まれる科目を通じて電気電子工学分野の専門知識・技術を身につける

［その他］

(未登録)