基礎制御工学

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授業科目
単
電気電子工学科
基礎制御工学
Basic Control Engineering
位必修 2 単位
科目区分
専門教育科目
科目コード
33337
学年･開設期
2 年後期
担当教員槌本昌則教授
授業の概要および計画
１．授業の目的
制御理論やシステムの考え方は、技術者にとって必要不可欠な知識であり、常識となりつつある。はじ
めに制御工学を学ぶために必要な数学について復習した後、ラプラス変換の基礎を学ぶ。線形システムを
前提とした古典制御理論を通して制御工学の基本的な考え方を理解する。伝達関数とフィードバック制御
の基礎について学ぶ。
２．授業の方法
教科書に基づき授業を行うが、理解の補助として演習問題・コンピュータ支援による解析などを取り入
れる。
３．授業計画
各週のテーマは次のようになる。各週毎の、事前の準備が必要な項目（予習）
、および授業終了後に再度
確認すべき内容（復習）を【】内に教科書の対応するページで記載している。なお，各回の授業のまと
め（予習・復習）はノート 1 ページ以上とする。
第 1 週授業内容・履修に際してのガイダンス、制御とは
【予習： pp.7－13，復習： pp.13－14 の演習問題の解答を提出】
第 2 週微分方程式、ベクトルと行列
【予習： pp.7－13，復習：演習問題の解答を提出】
第 3 週システムの数学モデル
【予習： pp.15－24，復習： pp.24－25 の演習問題の解答を提出】
第 4 週ラプラス変換と伝達関数
【予習： pp.26－31，復習： p.45 の演習問題の解答を提出】
第 5 週伝達関数とブロック線図
【予習： pp.31－39，復習： p.45 の演習問題の解答を提出】
第 6 週ラプラス変換・逆変換
【予習： pp.40-44，復習： p.45 の演習問題の解答を提出】
第 7 週前半部分の復習、演習問題の解法による理解の確認。
【予習：1-3 章末の演習問題，復習：問題の解法と理解の確認する】
第 8 週前半部分のまとめ、中間試験
【事前準備：教科書の基本事項・演習課題の確認復習：できなかった問題を再度解いてみる】
第 9 週動的システムの応答
【予習： pp.46－52，復習： p.55 の演習問題の解答を提出】
第10週ステップ応答
【予習： pp.52－55，復習： p.55 の演習問題の解答を提出】
第11週過渡特性・定常特性：
【予習： pp.56－64，復習： p.66 の演習問題の解答を提出】
第12週システムの極
【予習： pp.64－66，復習： p.66 の演習問題の解答を提出】
第13週 2 次遅れ系の応答
【予習： pp.67－81，復習： p.81 の演習問題の解答を提出】
第14週後半部分の復習、演習問題の解法による理解の確認。
【予習： 4-6 章末の演習問題，復習：問題の解法と理解の確認する】
第15週後半部分のまとめ、期末試験
【事前準備：教科書の基本事項・演習課題の確認復習：できなかった問題を再度解いてみる】
■教科書：
「はじめての制御工学」佐藤和也、平本和彦、平田研二共著（講談社）
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授業区分
科目分類専門教育科目
注意事項
科目コード
33337
学年・開設期
2 年後期
成績評価上の区分専門科目
確実な単位修得・学修の質の保証のために
４．達成目標
この科目は学科のディプロマポリシー(A1)(D2)に対応する。
フィードバック制御を学ぶための基礎的な技術を理解し、古典制御理論の一般的な知識を説明できる。
① 制御とは何か説明できる。
② ラプラス変換の基礎を理解して使うことができる。
③ システムの応答について説明できる。
④ 基礎的な 2 次遅れ系の過渡特性を説明できる。
これらの達成目標の内、①②が中間試験の③④が期末定期試験の対象になる。
５．履修に当たっての留意点
本授業の履修に際しては、同時期に開講される工業数学も修得することが望まれる。
予習と復習および板書のノートをとることが肝要である。授業の内容を復習しても理解しがたい場合に
は、早めに質問するなどの努力が期待される。また、参考書としてあげてある本を、機会をみつけて図書
館などで閲覧しておくことも望まれる。さらに詳しい内容は、3 年前期のシステム制御工学（本科目の修
得を前提として授業が進められる）で学習する。
６．試験および成績評価の方法
この科目は講義が中心の授業であるが、成績は中間試験（45％）
、期末定期試験（45％）に加え、課題提
出（10％）を総合して評価する。なお、欠席が 3 回を超えると F または X の評価となる。
具体的な評価項目、および評価手段は次のとおりである。
評価対象能力
知識力
応用力
展開力
課題提出
－
10
－
計
10 点
評価手段配点比率
中間試験
20
20
5
45 点
期末試験
20
20
5
45 点
対象能力別配点
40 点
50 点
10 点
合計 100 点
「対象能力別配点」には多少の変動がある。
【知識力】
「個々の知識の量と正確性」－制御とは何か、制御方法の違いについて説明できるか。
「知識体系の獲得度」－基本的な関数のラプラス変換を理解し、ラプラス変換表が使えるか。
【応用力】
「解析力」－授業中に例として示した 2 次遅れ系システムで幾つかの条件が与えられたときに、典型的
なステップに基づき、解を得ることができるか。
「構成力」－問題に対し、どのようなステップで解を導出できるかを自ら選択し、与えられた目標に達
することができるか。
【展開力】－授業で説明のなかったかなり高度な問題に対して、得られた知識を展開できるか。
■参考書：
「基礎システム制御工学」土谷武士、江上
正共著（森北出版）
「制御基礎理論［古典から現代まで］
」中野道雄、美多勉共著（昭晃堂）
「システム設計のための基礎制御工学」新中新二著 (コロナ社)
「制御工学の考え方 --産業革命は「制御」からはじまった」木村英紀著 (講談社)

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