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科目の基本情報

開講年度 2020 年度
開講区分 工学研究科(博士前期課程)電気電子工学専攻
領域 主領域 : A; 副領域 : B
受講対象学生 大学院(修士課程・博士前期課程・専門職学位課程) : 1年次, 2年次
選択・必修
授業科目名 制御工学特論Ⅰ
せいぎょこうがくとくろんいち
Control Engineering I
単位数 2 単位
ナンバリングコード
開放科目 非開放科目　　 　
開講学期

前期
開講時間 水曜日 3, 4時限
開講場所 工学部23番教室
Twenty-third class room in Engineering course's buildings
担当教員 駒田　諭・小山昌人（工学研究科，電気電子工学専攻）
KOMADA, Satoshi, KOYAMA, Masato
koyama@elec.mie-u.ac.jp
SDGsの目標

学修の目的と方法

授業の概要 電気機器及び，パワーエレクトロニクスは現代社会を支える様々な装置に不可欠な技術であり，洗濯機などの家電や，産業用機器には動力源として必ず使われている．近年では福祉・医療機器や，電気自動車などに利用されており，応用先は拡大し続けている．これらが可能になった背景には電力変換器や電気モータに対する制御技術の発展がある．本科目では講義・演習によって電気モータを電磁エネルギ変換の観点から理解したうえ，モータおよび電力変換器の制御について学ぶ．これらにより今後さらに需要増加が期待される電気機器・パワーエレクトロニクスに対する理解を深める．

Course description/outline:
Electric machines and Power electronics are strongly needed for any devices as power sources.
Recently, the technologies are introduced to Medical, Automotive, and other fields. Hence, the application of the technologies is annually increased.
Rapidly improving the control techniques of the electric machines and the power electronics has large contributions to the application increasing.
In this class, through the lecture and the exercises, understanding the electric motor from the point of view of electromagnetic energy conversions, the students learn the control system of the motor and converter.
学修の目的 電動機器・電力変換器に対する理解を深めることによる実践的な知識の獲得

Learning objectives:
Getting the practical knowledge with deeply understanding about ``Electric Machines" and ``Electric Power Converter".
学修の到達目標 ・電磁エネルギ変換を説明でき，同期電動機の数学モデルが導出できる・電力変換の基礎を説明できる・電気モータ/電力変換器の基礎的な制御設計ができる．

Achievements:
The objectives of this class is the students who get this unit can do ``explaining the electromagnetic energy conversion and deriving the mathematical voltage/motion equation of the Synchronous Electric Machine", ``explaining the basics of the electric power conversions", and ``designing the basic controller for the electric machines and the electric power converter".
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
  • ○主体性
考える力
  • ○幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • 　論理的・批判的思考力
コミュニケーション力
  • ○表現力(発表・討論・対話)
  • 　リーダーシップ・フォロワーシップ
  • 　実践外国語力
生きる力
  • ○問題発見解決力
  • 　心身・健康に対する意識
  • 　社会人としての態度・倫理観
成績評価方法と基準 レポート 60%，その他（出席状況など）40%

Grading policies and criteria:
reports 60%
Others: the class attendance rate and others 40%
授業の方法 講義 演習

授業の特徴

PBL

問題提示型PBL（事例シナリオ活用含）

特色ある教育

プレゼンテーション/ディベートを取り入れた授業

英語を用いた教育

教員と学生、学生相互のやり取りが、ほぼ英語で進められる授業
授業改善の工夫
教科書 ・基礎電気機器学（電気学会，オーム社）・電気機器学（電気学会，オーム社）ほか
参考書
オフィスアワー 特に指定はありませんが，必要な場合は事前にアポイントメントを取ってください．

Office hour:
Please contact to Koyama in advance for having the private discussion.
受講要件
予め履修が望ましい科目 おもに電磁気学・電気回路・制御工学（Ⅰ・Ⅱ）・パワーエレクトロニクス・電気機器などをよく復習しておくことが望ましい．

Courses encouraged to take in advance:
Electromagnetics, Electric circuits, Control engineering, Power electronics, Electric machines
発展科目
その他 英語対応授業である。
本科目内の使用言語は基本的に英語のみ．

Others:
The language in this class is basically English only.

授業計画

MoodleのコースURL
キーワード 電力変換回路，パワーエレクトロニクス，制御工学，メカトロニクス
Key Word(s) power converter circuit, power electronics, control engineering, mechatronics
学修内容 講義：下記項目について各数回の講義を行う．
1. 電磁エネルギ変換（1）
2. 電磁エネルギ変換（2）
3. 電界・磁界中におけるエネルギ変換
4. 電磁システムにおける機械力
5. 回転機のインダクタンスおよび磁気随伴エネルギ（１）
6. 回転機のインダクタンスおよび磁気随伴エネルギ（２）
7. 同期電動機の電圧方程式と運動方程式　（１）
8. 同期電動機の電圧方程式と運動方程式　（２）
9. 2自由度制御，外乱オブザーバ，スライディングモード制御などを用いた同期電動機制御（１）
10. 2自由度制御，外乱オブザーバ，スライディングモード制御などを用いた同期電動機制御（２）：制御に関する数値シミュレーションの課題出題予定
11. 制御に関する数値シミュレーションの課題の結果報告会
12. モータ駆動用の電力変換器（インバータ）
13. 電力変換器（インバータ）の制御：インバータ制御に関する数値シミュレーションについて最終レポート課題を出題予定
14. 最終レポート課題演習（１）
15. 最終レポート課題演習（２）
16. 最終レポート成果報告

演習：回路シミュレータなどを用いて上記に関する演習を実施予定．

Lecture:
1. Electromagnetic energy conversion（1）
2. Electromagnetic energy conversion（2）
3. Energy conversion in an electric- and magnetic-field
4. Mechanical force in an electromagnetic system
5. Inductances and magnetic-coenergy of an electric motor（1）
6. Inductances and magnetic-coenergy of an electric motor（2）
7. Voltage and motion equation of a synchronous electric motor （1）
8. Voltage and motion equation of a synchronous electric motor （2）
9. Two-DOF controller, Disturbance observer, Sliding-mode controller and others for a synchronous electric motor control (1)
10. Two-DOF controller, Disturbance observer, Sliding-mode controller and others for a synchronous electric motor control (2); Exercise 1 will be given as a homework, that is about a numerical simulation of the control
11. The students’ presentation about Exercise 1; the submission deadline of the report of Exercise 1.
12. Electric power converter for an electric machine
13. Control system of the electric power converter; Exercise 2 will be given as a final report, that is a numerical simulation of the converter control
14. Do Exercise 2. (1)
15. Do Exercise 2. (2)
16. The students’ final presentation about the Exercise 2; the deadline of the final report submission.

Exercise:
Using circuit simulator, a numerical simulation using C language, and others, the exercises related to the lecture will be conducted.
事前・事後学修の内容 電磁気学，電気機器，制御工学などについてよく復習しておくこと．とくにマクスウェル方程式・ファラデーの法則・フレミングの法則・ローレンツ力・磁気回路．

Please re-confirm your understanding to electromagnetics, electric machines, control engineering, and others. Especially, Maxwell's equation, Faraday's law, Fleming's law, Lorenz's force, and magnetic circuit are used.

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