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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部機械工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 3年次
工学部機械工学科
選択・必修 必修
学科必修
授業科目名 制御工学及び演習
せいぎょこうがくおよびえんしゅう
Control Engineering and Exercises
単位数 2.5 単位
他学部・他研究科からの受講 他学部の学生の受講可
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

前期

開講時間 火曜日 5, 6, 7時限
開講場所

担当教員 矢野 賢一(工学研究科機械工学専攻)

YANO, Ken'ichi

学習の目的と方法

授業の概要 制御工学は,機械の性能を数学的に表現し,その特性を評価しつつ,制御器を設計するものである.そのため,数学の知識が必要不可欠であり,授業の大半は,数学的な計算が主となる.なるべく,実際の機械を例に取り,必要な基礎知識を身につけるよう配慮する.本授業では,古典制御理論を中心に機械機器の制御装置を設計するための考え方を体得し,さらに現代制御理論へ進むための足掛かりを得る.また,学習内容の理解と数学的計算の練習のため,演習の時間を設け,理論的な展開をどのように数値化していくのか,その考え方を体得する.
学習の目的  古典制御理論を理解し,制御装置を考察することで,制御装置の動作特性を理解できるようになる。
学習の到達目標 本講義で到達できるレベルは,例えばFE試験のAutomatic Controlsの問題が解けるレベルがあげられる.
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  •  モチベーション
  • ○主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  •  課題探求力
  • ○問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  •  感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義 演習

授業の特徴

教科書 基礎制御工学(小林伸明,共立出版)
参考書 フィードバックの制御の基礎(片山徹,朝倉書店)
制御工学 -基礎からのステップアップ- (大日方五郎 編,朝倉書店)
成績評価方法と基準 出席は必要条件であり,8割以上出席した者に対して単位を与える.
評価は,レポート(30点),期末試験(70点)の総計100点で行い,総計点数/10を四捨五入して最終成績とし,最終成績6以上を合格とする.
オフィスアワー
受講要件 この授業の基礎としては,「工業数学II及び演習」の複素数,「工業数学III」の微分方程式,「工業数学IV」のラプラス変換であり,これらの知識を直接利用して授業を進めるので,その習得は必要不可欠である.また,発展・応用としては「システム制御工学」があげられる.
予め履修が望ましい科目 工業数学II及び演習,工業数学III,工業数学IV
発展科目 システム制御工学
授業改善への工夫 毎回の授業の初めには前回行った内容を簡潔に示し,今回の授業への導入が容易になるようにする.また,各回の内容を初めに明確にする.毎時間,1時間程度の演習時間を設けて各種の問題を出題し,基礎知識とその応用力が修得できるようにする.
その他

授業計画

キーワード 線形制御論,古典制御論,ラプラス変換,伝達関数,ボード線図,PID制御
Key Word(s) Linear Control Theory, Classical Control Theory, Laplace Transform, Transfer Function, Bode Diagram, PID Control
学習内容 第1回 制御とは?(自動制御,フォードバック制御系の構成,制御系の分類)
第2回 伝達関数(ダイナミカルシステムの表現とモデリング)
第3回 ラプラス変換(ラプラス変換の計算法)
第4回 逆ラプラス変換
第5回 伝達要素と伝達関数(伝達関数の例を示す)
第6回 ブロック線図(ブロック線図の書き方と変換方法)
第7回 過渡応答(逆ラプラス変換を用いた過渡応答計算法)
第8回 伝達関数の極,零点と過渡応答(伝達関数の特性を表す極,零点と過渡応答との関係を示す)
第9回 周波数応答(周波数応答の考え方,計算法)
第10回 安定性(システムの安定性,特性多項式,ラウスフルビッツの安定判別法)
第11回 安定余裕
第12回 フィードバックの働き(目標値追従と外乱除去,定常特性)
第13回 閉ループ伝達関数による性能評価(周波数特性による性能評価)
第14回 時間領域におけるコントローラの設計(根軌跡,PIDコントローラ)
第15回 周波数領域におけるコントローラの設計(位相進み,位相送れ補償)
第16回 定期試験
学習課題(予習・復習) 復習:対応する章末問題の解答
ナンバリングコード(試行) EN-SYST-3

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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