授業科目

自動制御
Automatic Control 

担当者

教授   江上 正
前 火1/火2

単位

2

到達目標

 本講義の到達目標は受講生が、①フィードバック制御系の概念を理解すること、②ラプラス変換を使いこなせるようになること、③伝達関数やブロック線図などを理解すること、④1、2次系の時間応答について理解すること、等々を通じてフィードバック制御系について数式的な取り扱いができる力を身につけることである。

授業内容

 自動制御は、制御対象の性質を理解し、その知識に基づいて制御対象を思い通りに動かす方法を学ぶ学問である。そしてその適用範囲は機械工学にとどまらず、電気・化学・医学・農学・経済・社会など非常に多岐にわたっている。機械工学分野においても設計・製作した機械を動かす際にはこの自動制御の知識が必要不可欠となるのみならず、設計・製作においてもこの自動制御のことを考慮することが必要になる。
 この自動制御の根幹をなすものはフィードバック制御であると考えられる。本講義においては、このフィードバック制御系の概念を理解することを目的とし、そのために必要となる基礎的事項について、制御対象の入出力関係に着目した伝達関数によってシステムを記述する古典制御理論を中心として講義と演習を行う。なお、古典制御理論の内容で「自動制御Ⅰ」に含まれない内容は「自動制御Ⅱ」の前半で行う。

授業計画

 具体的な授業計画は以下の通りである。なお、下記の計画は一応の目安であり、受講学生の理解度により変更の可能性もある。
 全体にわたって、微分積分学が基礎となるので、とくに前半部については必ず微分積分学の内容を復習しておくこと。
 1.本講義のガイダンス(本講義の授業運営、成績評価、授業計画、授業内容について、シラバスの記載事項を確認しつつ説明)
 2.制御概要(シーケンス、フィードフォワード、フィードバック制御系)・ラプラス変換1(線形性)
 3.制御システム・ラプラス変換2(微分)
 4.フィードバック制御系の概要・ラプラス変換3(積分,たたみ込み積分、最終値の定理)
 5.制御の歴史(制御理論の始まりまで)・ラプラス変換4(主な関数のラプラス変換)
 6.制御の歴史(負フィードバック増幅器まで)・ラプラス変換5(ラプラス逆変換)
 7.制御の歴史(古典制御理論の確立まで)・ラプラス変換を用いた微分方程式の解法
 8.中間試験及び解説/質疑応答
 9.中間試験結果の解説及び復習/質疑応答、フィードバック制御系の性質
 10.伝達関数とブロック線図
 11.1次遅れ系の過渡応答、制御の事例紹介
 12.2次遅れ系の過渡応答
 13.PID制御を用いた水槽の水位制御系とその性質
 14.本講義のまとめ
 

授業運営

 毎回、プロジェクターを用いて、教科書に沿って講義と演習を行い、小テストを行う。空白部分のある配付資料は毎回ドットキャンパスにアップするので、事前に必ずダウンロードしておくこと。配付資料および教科書がないと講義や演習の内容が理解できないので、必ずこれらとノートは持参すること。これらの未携帯者は出席とは見なさないことがある。
 配付資料の空白部分を埋める形の演習により各人の理解の程度を確認しながら進めてゆく。理解と興味を深めるために随時ビデオなどを用いる。制御は数学的色彩の強い学問であるが、できるだけ分かり易い講義を心がけたい。なお、後期における「自動制御Ⅱ」の履修はこの「自動制御Ⅰ」を履習していることを条件とする。また、講義中の私語、飲食、携帯メール及び無用な出入りは厳禁とする。
 

評価方法

 毎回の講義における小テスト、レポート、中間試験および期末試験によって評価する。その重みは、だいたい小テスト15%、レポート20%、中間試験および期末試験で約65%として総合評価する。中間試験と期末試験の重みは同じである。ただし、講義に70%以上出席していない場合は評価対象にならない。

オフィスアワー

 火曜日5限12号館310室、および電子メールにても対応する。
メールアドレス:egami@kanagawa-u.ac.jp
 

使用書

 江上正、土谷武士『現代制御工学-基礎から応用へー』第1刷[産業図書]2017年
 
毎回必ず持参すること。未携帯者は出席とは見なさないことがある。

参考書

 土谷武士、江上正『基礎システム制御工学』第6刷[森北出版]2012年
 添田喬、中溝高好『自動制御の講義と演習』[日新出版]2007年

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