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科目の基本情報
| 開講年度 | 2021 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 工学研究科(博士前期課程)創成工学教育科目 | |
| 領域 |
創成工学 |
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| 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 |
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| 選択・必修 | ||
| 授業科目名 | 高性能電機制御システム設計特論 | |
| こうせいのうでんきせいぎょしすてむせっけいとくろん | ||
| High Performance Electric Motor Control System Design | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | EN-ESYS-5
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 開講学期 |
前期 |
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| 開講時間 |
木曜日 7, 8, 9, 10時限 |
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| 授業形態 |
対面授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい
「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業 |
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| 開講場所 | 工学部教室 | |
| 担当教員 | ○駒田諭（工学研究科電気電子工学専攻），山村直紀（工学研究科電気電子工学専攻），弓場井一裕（工学研究科電気電子工学専攻） | |
| ○KOMADA Satoshi, YAMAMURA Naoki, YUBAI Kazuhiro | ||
| SDGsの目標 |
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| 連絡事項 | * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | 速度・位置決めサーボ制御システムの設計事例を通して，ＣＡＤを使った自己学習とグループ学習により，制御システムの設計方法，構築法，制御性能の評価法を理解する。また，実機実験システムを構築し，設計に用いたモデルの問題点・トラブルを認識し，原因究明法，トラブル対処法，システム性能の改善法について習得する。 （Course description/outline） Understand the design method of the control system, the construction method, and the evaluation method of the control performance by the self-learning and the group learning using CAD through the design example of the speed / positioning servo control system. In addition, construct an experimental system for actual equipment, recognize problems and troubles of the model used for design, and learn methods for investigating causes, troubleshooting, and improving system performance. |
|---|---|
| 学修の目的 | （１）メカトロニクス装置を使って，速度・位置サーボ制御システムの設計法を理解する。 （２）自己学習とグループ学習により，速度・位置サーボ制御システムの設計能力を育成する。 （３）制御対象の数式モデルの構築、検証および修正，ＣＡＤシミュレーションによる事前確認，実機システムを用いた実験による検証を通じて，システムの動作検証と改善法を習得する。 （Learning objectives） (1) Understand how to design a speed / position servo control system using a mechatronics device. (2) To train the design capability of the speed / position servo control system through self-learning and group learning. (3) To learn the operation verification and improvement method of the system through the construction, verification and correction of the mathematical model of the control object, the prior confirmation by CAD simulation, and the verification by the experiment using the actual system. |
| 学修の到達目標 | （１） 学修の到達目標速度・位置サーボ制御システムの設計ができる。 （２）システムの動作検証と改善ができる。 （Achievements） (1) Speed and position servo control system can be designed. (2) The operation of the system can be verified and improved. |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 以下の方式で配点を行い，総合の６０％以上を合格とする。 レポート：３０点， グループ別発表：４０点， グループ内評価：３０点 （Grading policies and criteria） Points are assigned in the following manner, and 60% or more of the total is considered acceptable. Report: 30 points, Group presentation: 40 points, 内 Evaluation within group: 30 points |
| 授業の方法 | 講義 演習 実習 |
| 授業の特徴 | |
| 授業改善の工夫 | |
| 教科書 | 教科書：「MATLABによる制御理論の基礎」，野波編著・西村著，東京電機大学出版局 参考書：「MATLABによる制御工学」，足立著，東京電機大学出版局 （Textbooks） Books on control engineering with MATLAB. |
| 参考書 | |
| オフィスアワー | |
| 受講要件 | 領域Aの学生が望ましい。制御工学、プログラミングに関する講義を受講していること。 （Prerequisites） Students must have attended lectures on control engineering and programming. |
| 予め履修が望ましい科目 | 電気機器に関する講義を履修していること。 （Courses encouraged to take in advance） Students must have taken lectures on electrical machinery. |
| 発展科目 | |
| その他 |
授業計画
| MoodleのコースURL |
|---|
| キーワード | メカトロニクス、サーボ、多関節アーム、制御、制御系CAD |
|---|---|
| Key Word(s) | Mechatronics, servo, multi joint arm, control, CAD |
| 学修内容 | １．本授業で使用するメカトロニクス装置： 以下の4つのメカトロニクス装置の内，1つを選択する。 ・XYステージサーボシステム ・ボール＆ビームシステム ・ＩＴロボットシステム ・巻き取り機張力制御システム ２．学習内容： (1)ガイダンス： ・本授業の目的・趣旨および内容について説明する。また、メカトロニクス装置の概要を説明し，希望メカトロニクス装置のアンケートを採り，受講生を４グループに分ける。 (2)基礎講義： ・メカトロニクス装置ごとに，制御系の基本構成，制御アルゴリズムおよび制御系の設計法について講義する。 (3)「制御システム」設計演習 ・選択したメカトロニクス装置(制御対象)のモデルを構築する。 ・与えられた仕様に基づき，制御設計CAD（MATLAB）を用いて，制御系を設計する。 ・ＣＡＤのシミュレータによりシミュレーションを行い，制御システムの特性を検証する。 (4)実機システムによる検証 ・選択したメカトロニクスサーボシステムの実機を用いて，実験システムを構築する。 ・設計した制御系に基づき，実験システムの制御プログラムを作成する。 ・実験を行い，シミュレーション結果と比較し，システムの性能を評価する。 (5)グループ発表および討論 ・グループで，シミュレーション結果，実験結果の発表，問題点の指摘，解決法について討論を行う。 (6)設計変更，再シミュレーション，再実験等 ・討論の結果に基づいて，制御系の設計変更，再シミュレーション，再実験およびグループ討論を行い，制御系の性能の改善を図る。 ３．発表会 ・グループごとに，これまでの検討結果について，グループメンバーが分担してパワーポイントで発表する。 （Course contents） 1. Mechatronics equipment used in this class: Select one of the following three mechatronics devices. ･ XY stage servo system ･ Robot system ･ Tension control system 2. Presentation For each group, the group members will share their findings and present them in PowerPoint. |
| 事前・事後学修の内容 | 各段階で授業担当者により与えられる。 （Contents for pre and post studies） The learning content is given by the class instructor at each stage. |
| 事前学修の時間: 事後学修の時間:120分/回 |