電気 制御システム工学 5年・後期・選択・学修2単位
担当教員 田辺 隆也 連絡先 
講義の概要 制御系の周波数特性と安定性の関係、数学的解析による安定判別法を学ぶ。次に、各種補償法の特性とこれによる制御系設計の基本を学び、ロバスト制御、および、H∞制御によるシステム設計を学ぶ。最後に、制御系の状態変数表現とそのディジタル化表現を講義する。
到達目標 1.ボード線図とナイキスト線図を理解し、これらによる安定判別とゲイン余裕を理解すること。 
2.ロバスト制御の概念と基本を修得すること。 
3.各種補償法を理解して、制御系設計の基本を修得すること。 
4.システムの状態方程式表現とそのディジタル化について修得すること。
日程授業項目理解すべき内容 理解度
(1~4)
後期 第1週 伝達関数のベクトル軌跡 周波数応答と伝達関数の関係を理解する。伝達関数をベクトルの周波数変化に対する複素平面上の軌跡を調べる。  
第2週 各要素のボード線図 各基本要素のボード線図の近似的作図法と,その特性理解。  
第3週 フィードバック制御系の安定性 内部安定性,特性方程式,特性根を理解。ボード線図による安定判別が可能なことと,この場合の条件。  
第4週 ナイキストの安定判別法 ナイキスト線図の理解とこれを用いた安定判別。ゲイン余裕・位相余裕の意味と,各種線図との関連。  
第5週 不確かさとロバスト性 システムの不確かさの数学的表現。システムに不確かさがあるときの応答の変動例とロバスト制御の必要性。  
第6週 ロバスト安定性 ロバスト安定性の意味と数学的解析。規定されるロバスト性の実現条件について。  
第7週 (中間試験)  
第8週 フィードバック制御系の設計法,PID補償 PID制御器の動作と,これによる制御系設計の概要。  
第9週 位相進み遅れ補償 位相進み補償法、位相遅れ補償法による制御系の設計。位相進み遅れ補償法による制御系の設計。  
第10週 安定化制御器のパラメータ表現 2自由度制御系の種類と必要性。2自由度制御系のパラメータ表現による設計。  
第11週 H∞制御による制御系の設計 H∞制御の概念と基礎的な定理。ノミナル性能とロバスト安定性に関するH∞制御の設計。  
第12週 システムの状態変数表現 状態方程式と出力方程式の定式化。例として、DCサーボモーターの状態方程式、および、出力方程式。  
第13週 状態方程式の時間応答解 状態方程式の時間応答の解法と求解。  
第14週 ディジタル制御 ディジタル制御の定式化、応答シミュレーションのディジタル表現。  
第15週 (期末試験)  
第16週 総復習  
学習教育目標 A,Bに対応 達成項目本科イ)、ロ)に対応 JABEE
認定基準
(A-2),(B-1),(d)-(1),(d)-(2)-a)に対応
教科書・参考書 教科書: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)
参考書:福島弘毅著「制御工学基礎論」(丸善)、相良節夫著「基礎自動制御」(森北出版)、黒川一夫著「自動制御論」(コロナ社)
評価方法及び合格基準 成績の評価は、定期試験の成績80%およびレポートの成績20%で行い、合計の成績が60点以上の者を合格とする。
学生への
メッセージ
4年次の選択授業「制御工学」を受講していることが望ましいが、数学的知識が充分ならばこの限りでない。ラプラス変換、複素ベクトル、マトリックス演算ができることを前提として講義する。
予習:教科書の内容に目を通しておく。
復習:教科書および講義ノートの内容を見直し、理解不十分なところがあれば教員に聞くなどして解決しておく。課題が出された場合には期限までに完成させる。