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科目の基本情報
| 開講年度 | 2022 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 工学部情報工学科／総合工学科情報工学コース ・専門教育 | |
| 受講対象学生 |
学部(学士課程) : 2年次 |
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| 選択・必修 | 選択 |
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| 授業科目名 | 制御工学 | |
| せいぎょこうがく | ||
| Control Engineering | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | engr-engr-INFO-2623
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 開講学期 |
後期 |
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| 開講時間 |
水曜日 1, 2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 | 時間割表で確認してください | |
| 担当教員 | 成瀬 央（工学部情報工学コース） | |
| NARUSE, Hiroshi | ||
| 実務経験のある教員 | 教員名：成瀬 央 実務経験内容：情報通信企業の研究所に勤務し、画像処理を用いた計測や物体認識の研究やそれを利用した設備管理技術の開発、光ファイバセンシング技術の研究とその実用化などを行いました。 講義内容との関連性：設備管理技術の開発の際、画像処理と組み合わせて簡単なロボットの制御も行いましたが、時間的な制約から、それについて説明することができません。 |
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| 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 | 工学において制御を必要としない分野はない、と言われるくらい制御工学の考え方は幅広い工学分野に応用されています。制御工学の授業では、微分積分、線形代数、微分方程式などの数学的知識に基づいて、時間領域や周波数領域でシステムの特性を解析していきます。 情報工学コースのカリキュラムでは、制御工学は１科目2単位となっています。そのためこの講義では、古典制御理論や現代制御理論などの基本的内容を説明していきます。 |
|---|---|
| 学修の目的 | 例えば身の回りのものでは冷蔵庫の温度、乗り物の速度、工場ではボイラの圧力やプラントの温度、電源電圧や周波数など、さまざまなものが自動的に制御されています。これらのものはまったく異なるように見えますが、制御という点では微分方程式で表されるシステムの特性解析であり、これらには共通な理論があります。それが制御工学です。最近の自動車は、センサと制御機器のかたまりです。将来、自動車関連企業などでの開発業務を希望している場合には、重要な科目の一つです。 本講義では、制御工学への入門である伝達関数に基づく古典制御理論と、状態方程式による現代制御理論の基礎学習と理解を目的としています。 |
| 学修の到達目標 | 制御工学に関わる以下の基礎的事項を中心に習得するとともに、さらに進んだ内容や応用について、自学できる基本知識を習得することが到達目標です。 ・制御工学の基本的考え方が理解できる ・微分方程式を用いて制御対象のシステムをモデル化できる ・モデルに基づいてシステムを解析でき、その応答特性を調べることができる ・連立線形微分方程式によってシステムの状態方程式を表現できる ・状態方程式を解析でき、システムの応答特性を調べることができる |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 中間試験、定期試験などの各種試験、すべての提出物の合計点を１０点満点に換算し、６以上を合格とします。 |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 | |
| 授業改善の工夫 | |
| 教科書 | ＰＩＤ制御の基礎（江口弘文、東京電機大学出版局） |
| 参考書 | ラプラス変換について：工学基礎 ラプラス変換とｚ変換、原島博・堀洋一、数理工学社 古典制御について：はじめての制御工学、佐藤和也・平元和彦・平田研二、講談社 現代制御理論について：入門現代制御理論、白石昌武、日刊工業新聞社 |
| オフィスアワー | 電子メール（naruse@pa.info.mie-u.ac.jp）でスケジュールを調整の上、情報棟３階成瀬教員室で質問などについて対応しますが、なるべく講義時あるいは終了時にお願いします。 |
| 受講要件 | 履修済みでなければならない講義は特にありませんが、制御工学を理解するためには、そこに使われる基礎的な数学を理解し、道具として使えることが必要です。特に、微分積分、線形代数、工業数学JA・JB・JCについては予め十分復習しておいてください。 |
| 予め履修が望ましい科目 | 基礎線形代数学 I、II（共通教育）、基礎微分積分学 I、II（共通教育）、確率統計、工業数学JA・JB・JCなどが予め履修しておくことが望ましい科目です。 |
| 発展科目 | ディジタル信号処理、電気回路、画像処理、計測工学、卒業研究などが発展科目になります。 |
| その他 |
授業計画
| MoodleのコースURL |
|---|
| キーワード | システム、モデル化、微分方程式、ラプラス変換、伝達関数、過渡応答、周波数応答、状態方程式 |
|---|---|
| Key Word(s) | system, modeling, differential equation, Laplace transform, transfer function, transient response, frequency response, equation of state |
| 学修内容 | 第１回 イントロダクション（制御システムの概要） 第２回 システムのモデル化 第３回 同次・非同次定数係数1階・2階微分方程式の復習 第４回 ラプラス変換 第５回 ラプラス変換・逆変換 第６回 ラプラス変換・逆変換によるシステムの解析（微分方程式の解法） 第７回 システムの伝達関数とブロック線図（１） 第８回 システムの伝達関数とブロック線図（２） 第９回 システムの応答（時間領域での応答・過渡応答） 第１０回 システムの応答（時間領域での応答・定常応答） 第１１回 システムの応答（周波数領域での応答・周波数応答） 第１２回 システムの安定性 第１３回 状態空間表現によるシステムのモデル化 第１４回 行列とベクトルを用いたシステムの解析（１） 第１５回 行列とベクトルを用いたシステムの解析（２） 第１６回 定期試験 上記計画は、受講生の理解の程度などによって変更します。 |
| 事前・事後学修の内容 | 事前学修 各回の授業に関連する教科書の部分を一読しておいてください。 事後学修 各回の授業で提示された練習問題を解いたり、教科書に記載されている授業に関連する部分の問題を解いて理解を深めてください。 |
| 事前学修の時間:60分/回 事後学修の時間:180分/回 |