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授業科目名 システム制御工学II
時間割番号 TEE316
担当教員名 大木 真
開講学期・曜日・時限 後期・火・II 単位数 2
<対象学生>
(未登録)
<授業の目的>
システム制御工学IIでは,状態空間表現に基づく現代制御理論を学ぶ.状態空間表現によるシステムの解析・設計法は,現代の制御工学において重要な役割を果たしているだけでなく,信号処理や通信理論など隣接分野においても不可欠の考え方である.また,コンピュータ技術の発展に伴って,身近な民生用機器にも現代制御理論を用いた製品が実用化されている.制御機器のディジタル化が進行したことを考慮して,本講義では連続時間システムと離散時間システムを平行して学び,そのどちらに対しても基本的な知識を身につけることを目的とする.なお,本講義は「信号とシステム」「システム制御工学I」と密接な関係がある.
<本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー>(能力・資質)
工学部(~2023年度入学生)>電気電子工学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質) 
EE-A専門6.信号とシステム自動制御の考え方、自動制御に必要な基礎数学、伝達関数に基づく古典制御理論について説明できる(制御)
<到達目標>  到達目標とは
目標NO説明コンピテンシーとの対応
EE
1システムを状態空間表現で表すことができるEE-A
2状態空間表現からブロック図を描くことができるEE-A
3状態空間表現の解を求めることができるEE-A
4状態空間表現から伝達関数を求めることができるEE-A
5伝達関数から状態空間表現を求めることができる
6与えられたシステムの可制御性を判別できる
7与えられたシステムの可観測性を判別できる
8与えられたシステムの安定性を判別できる
9与えられたシステムに対して状態フィードバック系を設計することができる
10与えられたシステムに対してオブザーバを設計することができる
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
110%試験で評価する
210%試験で評価する
310%試験で評価する
410%試験で評価する
510%試験で評価する
610%試験で評価する
710%試験で評価する
810%試験で評価する
910%試験で評価する
1010%試験で評価する
合計100% 
<授業の方法>
スライドを使用した講義を行う.講義中には,黒板を使用して多数の練習問題を解く.
<受講に際して・学生へのメッセージ>
(未登録)
<テキスト>
  1. 浜田望・松本直樹・高橋徹, 現代制御理論入門, コロナ社, ISBN:4339031615
<参考書>
  1. 佐藤和也・下本陽一・熊澤典良, はじめての現代制御理論 改訂第2版, 講談社, ISBN:9784065301210,
    (最近の学部向けの教科書の一例)

  2. 森泰親, 演習で学ぶ現代制御理論 : 新装版, 森北出版, ISBN:9784627917828,
    (演習中心の教科書)
<授業計画の概要>
1タイトル古典制御理論と現代制御理論
事前学習
事後学習
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授業内容制御とは,制御システムの構造,制御システムの種類,古典制御と現代制御による制御システム設計の違い
2タイトル数学的基礎(行列とベクトル)
事前学習
事後学習
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授業内容行列とベクトルの演算,階数,行列式,逆行列,内積とノルム,固有値と固有ベクトル,相似変換,ケーリー・ハミルトンの定理,2次形式,特異値分解
3タイトル数学的基礎(ラプラス変換とz変換)
事前学習
事後学習
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授業内容ラプラス変換と逆変換,z変換と逆変換,サンプリング定理
4タイトル動的システムのモデル
事前学習
事後学習
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授業内容状態空間モデル,現象モデルからの数式モデルへの構築,入出力データからの数式モデルの構築,モデリングの標準的な過程,ブロック線図
5タイトル連続時間システムの解析
事前学習
事後学習
連続時間システムの状態方程式の解,行列指数関数とレゾルベント,モードと固有周波数,インパルス応答,ステップ応答,伝達関数
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6タイトル離散時間システムの解析
事前学習
事後学習
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授業内容ディジタル制御系,離散時間システムのモデル,状態差分方程式の解法,レゾルベントとモード,インパルス応答,ステップ応答,伝達関数
7タイトル可制御性
事前学習
事後学習
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授業内容可制御性の定義,連続時間システムの可制御性,離散時間システムの可制御性,可制御標準形
8タイトル可観測性
事前学習
事後学習
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授業内容可観測性の定義,連続時間システムの可観測性,離散時間システムの可観測性,可観測標準形,双対システム
9タイトル安定性
事前学習
事後学習
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授業内容漸近安定,BIBO安定,安定性と可制御性・可観測性との関係,伝達関数に基づく安定判別法,リャプノフ関数による安定判別法
10タイトル状態フィードバックと極配置
事前学習
事後学習
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授業内容状態フィードバック,極配置問題,状態フィードバックベクトルの求め方,極配置と過渡応答特性,有限整定
11タイトルオブザーバ
事前学習
事後学習
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授業内容オブザーバ,オブザーバの設計法,オブザーバ併合システムの動作,有限整定オブザーバ
12タイトル最適レギュレータ
事前学習
事後学習
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授業内容応答性と操作エネルギーのトレードオフ,レギュレータ問題,連続時間最適レギュレータ,離散時間最適レギュレータ,最適レギュレータと極配置問題
13タイトルサーボシステムの設計
事前学習
事後学習
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授業内容サーボシステム,内部モデル原理,連続時間積分型最適レギュレータ,離散時間積分型最適レギュレータ
14タイトル制御理論の新たな展開
事前学習
事後学習
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授業内容制御システムのロバスト性,H∞ノルム,ロバスト安定化問題,H∞標準問題
15タイトル演習と講義のまとめ
事前学習
事後学習
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授業内容講義全体にわたる演習問題と講義のまとめ
<前年度授業に対する改善要望等への対応>
<備考>
(未登録)