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授業科目名 制御工学I
時間割番号 UME256
担当教員名 大原　伸介
開講学期・曜日・時限 後期・水・I 単位数 2
＜対象学生＞
工学科２年次以上
＜授業の目的＞
機械工学だけでなく、工学において制御を必要としない分野はないと言え、制御工学を学ぶことは有用である。本授業では、物理システムを伝達関数で表現でき、システムの安定性やフィードバック制御理論を理解および説明できるようにする。
＜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>工学科向け
記号コンピテンシー（能力・資質）説明 
工-A専門②専門的知識専門分野の基礎的知識を体系的に理解して説明◎
工-B⑦理解力･判断力自然現象や社会的事象を理解・分析○
工-C⑧論理的思考力問題や課題を論理的思考で解決○
＜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
工学
1システムを微分方程式や伝達関数によるモデルで表現できること。工-B
2ブロック線図により制御システムを図的に表現できること。工-A
3システムの時間応答・周波数応答を説明できること。工-C
4フィードバック制御系の安定性と定常特性について説明できること。工-A
5Pythonを使ってシステムの時間応答や周波数応答を計算できること。工-A
＜成績評価の方法＞
目標No割合評価の観点
120%テストおよびレポーで評価する。
220%テストおよびレポーで評価する。
320%テストおよびレポーで評価する。
420%テストおよびレポーで評価する。
520%テストおよびレポーで評価する。
合計100% 
＜授業の方法＞
【基本事項】
本授業を履修する上で、以下の知識が必要となる。
1. 質点・剛体の力学(力とモーメントのつり合い、運動方程式）
2. 理工系の数学(ベクトル、複素数、微積分、微分方程式など）
【授業の方法】
授業用のスライド資料や課題の提示をMoodle上で行う。必要に応じてPythonを使って演習を行う。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
(未登録)
＜テキスト＞
  1. 佐藤和也, 平元和彦, 平田研二著, はじめての制御工学 改訂第2版, 講談社, ISBN:4065137470,
    (2018年出版)
＜参考書＞
  1. 杉江俊治, 藤田政之共著, フィードバック制御入門, コロナ社, ISBN:4339033030,
    (1999年出版 システム制御工学シリーズ, 3)

  2. 南裕樹著, Pythonによる制御工学入門 改訂2版, オーム社, ISBN:4274231534,
    (2024年出版)
＜授業計画の概要＞
1タイトル制御工学序論
事前学習
事後学習		・テキストの講義01の内容を確認する。
・Pythonが使えるように環境を構築する。
授業内容・授業の最初に、本授業の目的と目標、授業の進め方、成績評価方法についてのガイダンスを行います。
・その後に、制御についての講義を行います。
・最後に、Pythonの使い方と必要なパッケージについて解説します。
2タイトルシステムの数学モデル
事前学習
事後学習		・微分方程式について復習する。
・静的システムと動的システムの説明や数学的な表現ができることを確認する。
授業内容・授業の最初に、静的システムと動的システムについて説明します。
・その後、機械系や電気系のモデルを使って、数学的なモデルを導出します。
3タイトルラプラス変換
事前学習
事後学習		・前回の内容について復習する。
・微分方程式のラプラス変換ができることを確認する。
授業内容・授業の最初に、システムの表現について復習します。
・その後、ラプラス変換について説明し、微分方程式のラプラス変換を導出します。
4タイトル伝達関数とブロック線図
事前学習
事後学習		・ラプラス変換について復習する。
・システムの伝達関数の導出とブロック線図によりモデルを表現できることを確認する。
授業内容・授業の最初に、ラプラス変換について復習します。
・その後に、伝達関数について説明します。
・伝達関数からブロック線図による図的表現について説明します。
5タイトル動的システムの時間応答
事前学習
事後学習		・伝達関数について復習する。
・伝達関数の逆ラプラス変換により時間応答が導出できることを確認する。
授業内容・授業の最初に、伝達関数とブロック線図について復習します。
・その後に、逆ラプラス変換からインパルス応答とステップ応答を導出できることを確認します。
6タイトルシステムの応答特性
事前学習
事後学習		・インパルス応答とステップ応答について復習する。
・Pythonを使ってシステムのインパルス応答とステップ応答が計算できることを確認する。
授業内容・授業の最初に、インパルス応答とステップ応答について復習します。
・その後に、システムの過渡応答特性・定常特性について説明します。
・最後に、Pythonを使って、応答特性の違いについて比較します。
7タイトル極と安定性
事前学習
事後学習		・システムの応答特性について確認する。
・伝達関数の極とシステムの時間応答の関連性を確認する。
授業内容・授業の最初に、システムの過渡応答特性・定常特性について復習します。
・その後に、極と過渡応答特性の関連について説明します。
。最後に、ラウスの安定判別法について説明します。
8タイトル中間評価とまとめ
事前学習
事後学習		・第1回から第7回までの授業内容について復習する。テキストの演習問題を解く。
授業内容・第1回から第6回までの講義内容の理解度について確認する。
9タイトルフィードバック制御系の構成
事前学習
事後学習		・システムの安定性について復習する。
・制御システムの内部安定性について説明できることを確認する。
授業内容・授業の最初に、システムの安定性について復習します。
・その後に、制御システムの内部安定性について説明します。
10タイトルフィードバック制御系の定常特性
事前学習
事後学習		・制御系の内部安定性について復習する。
・制御系の定常特性について説明でき、かつ定常偏差が計算できることを確認する。
授業内容・授業の最初に、制御系の定常特性について復習します。
・その後に、定常偏差の導出方法について説明します。
・最後に内部モデル原理について説明します。
11タイトル周波数応答
事前学習
事後学習		・テキストの講義11の内容を確認する。
・システムの周波数応答について説明できることを確認する。
授業内容・授業の最初に、周波数応答について説明します。
・その後に、1次系や2次系の周波数応答の具体例を示します。
12タイトルボード線図
事前学習
事後学習		・周波数応答について復習する。
・Pythonを使って、システムのボード線図を描くことができることを確認する。
授業内容・授業の最初に、周波数応答について復習します。
・その後に、ボード線図について説明します。
・最後に、Pythonを使って伝達関数モデルからボード線図の描き方を説明します。
13タイトルナイキストの安定判別
事前学習
事後学習		・周波数応答とボード線図について復習する。
・ナイキスト線図からシステムの安定判別ができることを確認する。
授業内容・授業の最初に、ボード線図について復習します。
・その後に、ナイキスト線図の描き方と安定判別法について説明します。
14タイトル位相余裕とゲイン余裕
事前学習
事後学習		・ナイキスト線図および安定判別法について復習する。
・ナイキスト線図とボード線図の関係を位相余裕・ゲイン余裕から説明できることを確認する。
授業内容・授業の最初に、ナイキスト線図について復習します。
・その後に、ナイキスト線図とボード線図の関係について説明します。
・最後に、ボード線図から位相余裕とゲイン余裕の読み取り方について説明します。
15タイトル総括評価とまとめ
事前学習
事後学習		・第8回から第14回までの授業内容について復習する。テキストの演習問題を解く。
授業内容第8回から第14回までの講義内容の理解度について確認する。
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
新規開設科目につき該当しない
＜備考＞
(未登録)