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 山中一雄 連絡先 
講義の概要 受講者の制御工学に関する知識の体系的拡大を意図して、制御工学の基礎理論を3つの切り口から眺める。第一に、線形制御系の解析・設計を、不確定性への対処法を含めて、動的システムの周波数特性の観点から論じる。第二に、動的システムの1階常微分方程式による特性表現(状態方程式)にもとづく制御系設計の代表的理論を概観し、併せてシステムの状態という概念を学ぶ。第三に、連続時間システムを制御対象とするデジタル制御系の解析・設計のための基礎を論じたのち、デジタル制御の特筆すべき性質として、有限整定制御が容易に実現可能であることをみる。
到達目標 1.周波数特性にもとづく制御系の解析・設計の基礎を理解すること。
2.ロバスト制御の概念を理解し、ロバストな制御系設計の基本原理を修得すること。
3.LQ制御とH∞ 制御の概念と状態方程式にもとづく制御系構成理論の概要を知ること。
4.連続時間状態方程式表現の時間的離散化によるデジタル制御の考え方を理解すること。
日程授業項目理解すべき内容 理解度
(1~4)
後期 第1週 制御系の数理モデル 線形系の数理モデルとしての状態方程式と伝達関数の関係  
第2週 線形系の安定性 安定性の概念および伝達関数の極配置との関連など  
第3週 線形系の周波数特性 正弦波に限定した入出力関係の意味とその実用的表現手段  
第4週 閉ループの安定判別 開ループの周波数特性から閉ループの安定性が知れること  
第5週 積分補償と安定判別 積分制御による安定化と定値外乱の下の定常偏差との関係  
第6週 閉ループの安定余裕 ゲイン余裕、位相余裕の概念および設計指標としての役割  
第7週 (中間試験)  
第8週 安定化制御装置のパラメトリゼーション 制御系を安定にする制御装置全体の集合を表現する方法  
第9週 制御対象の不確定性と制御系のロバスト性 制御対象の限定的摂動の下で安定な制御系を設計する方策  
第10週 状態モデルにもとづく制御系設計 状態フィードバック制御による安定化の可能性と方法  
第11週 LQ制御系の設計 LQ制御の概念および代数Riccati方程式との関連  
第12週 H∞ 制御系の設計 H∞ 制御の概念および代数Riccati方程式との関連  
第13週 デジタル制御系 連続時間形の制御対象を含む離散時間形制御系の構成法  
第14週 有限整定制御 離散時間線形系においては有限整定制御が容易であること  
第15週 (期末試験)  
第16週 総復習 線形系のフィードバック制御に関する重要な諸事項の確認  
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)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)
評価方法及び
合格基準
成績の評価は定期試験による。中間試験と期末試験の得点平均が60以上の者を合格とする。
学生へのメッセージ、
予習・復習について
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。予備知識として、線形代数、複素解析、ラプラス変換に関してこれまでに学んだことを十分理解していることを期待する。予習・復習にあたっては、試験の得点にのみこだわるのではなく、学問の面白さに目を向けること。