K6431020 システム制御I

広島大学シラバス

English

年度 2024年度開講部局工学部

講義コード K6431020 科目区分専門教育科目

授業科目名システム制御I

授業科目名
（フリガナ）システムセイギョ１

英文授業科目名 Control Systems Engineering I

担当教員名山本　透,木下　拓矢

担当教員名
(フリガナ) ヤマモト　トオル,キノシタ　タクヤ

開講キャンパス東広島開設期 2年次生前期２ターム

曜日・時限・講義室 (2T) 月3-4,金1-2：工218

授業の方法講義授業の方法
【詳細情報】　

講義中心

単位 2.0 週時間　使用言語 J : 日本語

学習の段階 2 : 初級レベル

学問分野（分野） 25 : 理工学

学問分野（分科） 11 : 電気システム制御工学

対象学生工学部第二類

授業のキーワード古典制御，フィードバック制御，システムモデリング，ラプラス変換，伝達関数，過渡特性，周波数特性（ナイキスト線図，ボード線図），安定性解析（安定判別法，根軌跡法），制御系設計，ＰＩＤ制御
SDGｓ：SDG_09

教職専門科目　教科専門科目　

プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ）第二類専門科目の中で専門細目分野に属し，基礎的な科目として位置づけられる。この学習を通して，専門的な基礎理論に関する知識を習得する．
・この授業の前提となる科目：微分積分学I,II，線形代数学I,II，数学演習I,II
・この授業と合わせて履修することが望ましい科目：システム制御II，計測制御演習，信号処理工学
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ）電気システム情報プログラム
（能力・技能）
・電気，システム，情報分野の基礎となる概念，知識および手法
・電気，システム，情報分野の基礎概念，知識および手法を具体的・専門的な問題に応用する能力

電子システムプログラム
（能力・技能）
・電子システム分野の基礎となる概念，知識および手法
・電子システム分野の基礎概念，知識および手法を具体的・専門的な問題に応用する能力

授業の目標・概要等制御工学の基礎となる古典制御の基礎理論，ならびにこれに基づく制御系設計法について講義する。この講義で学習する主な内容は次の通りである。
(1) 自動制御の基礎概念
(2) システムモデリング（微分方程式・ラプラス変換・伝達関数）
(3) システムの特性（過渡特性・周波数特性）
(4) 制御系の安定性
(5) 制御系設計（制御仕様・位相進み／遅れ補償・ＰＩＤ制御）
(6)モデルベース開発（MBD）

授業計画第1回　自動制御の基本概念
　　　（制御の基礎概念，フィードバック制御の基本構成）
第2回　システムモデリング（１）
　　　（電気回路のモデリング，微分方程式）
第3回　システムモデリング（２）
　　　（ラプラス変換）
第4回　システムモデリング（３）
　　　（伝達関数，一次遅れ系，二次遅れ系，ブロック線図）　　　　
第5回　システムの特性（１）
　　　（一次遅れ系の過渡特性（ステップ応答・インパルス応答），
　　　　ラプラス逆変換）
第6回　システムの特性（２）
　　　（二次遅れ系の過渡特性（ステップ応答・インパルス応答））
第7回　システムの特性（３）
　　　（周波数応答，一次遅れ系の周波数特性，ナイキスト線図，ボード線図）
第8回　システムの特性（４）
　　　（二次遅れ系の周波数特性，積分系と微分系の周波数特性）
第9回　制御系の安定性（１）
　　　（閉ループ伝達関数，極と零点，特性方程式）
第10回　制御系の安定性（２）
　　　（ナイキストの安定判別法，安定余裕）
第11回　制御系の安定性（３）
　　　（根軌跡法）
第12回　制御系設計（１）
　　　（制御仕様，ゲイン補償，比例制御（Ｐ制御））
第13回　制御系設計（２）
　　　（比例＋積分制御（ＰＩ制御），安定性，定常偏差）
第14回　制御系設計（３）
　　　（比例＋積分＋微分制御（ＰＩＤ制御），即応性，ＰＩＤパラメータの調整）
第15回　モデルベース開発（MBD）
　　　（デジタルものづくりの現状，モデルベース開発（ＭＢＤ））

講義は，座学とコンピュータを用いた演習による。（演習の際はコンピュータを持参すること）
中間試験と期末試験を行う。詳細は，最初（第1回）のガイダンスで説明する。

教科書・参考書等授業では、講義資料（講義ノート）を配布する。これに沿ったノート講義が中心となる。

授業で使用する
メディア・機器等　

【詳細情報】 pptを使用。

授業で取り入れる
学習手法　

予習・復習への
アドバイス各授業において身につけて欲しい知識・技能を以下に示す。原則として，毎回の授業において授業内容の理解を問う小テスト，もしくはコンピュータを用いた演習を実施する。したがって，予習・復習では，これらの点に留意して学習すると効果的である。
第1回　制御系設計の概念，基本構成が理解できる。
第2回　電気（ＲＬＣ）回路のモデリングができること。
第3回　基本的な信号のラプラス変換ができること。
第4回　一次遅れ系と二次遅れ系の伝達関数が導けること。
第5・6回　ステップ応答とインパルス応答が導けること。
第7・8回　周波数応答の概念が理解でき，一次遅れ系・二次遅れ系のボード線図が描けること。
第9回　閉ループ伝達関数が導け，安定性と極の関係が理解できること。
第10回　ナイキストの安定判別法が理解できること。
第11回　根軌跡法による安定判別法が理解できること
第12・13・14回　比例動作，積分動作，および微分動作の制御効果が理解でき，比例制御系，比例＋積分制御系，ならびに比例＋積分＋微分制御系が設計できること。
第15回　これまでに学習した内容と実システムの制御とを繋げて理解できること。また，産業システムにおける制御の役割が理解できること。
第16回　期末試験　第1回～第15回の内容から出題するので，その内容を理解しておくこと。

履修上の注意
受講条件等微分・積分学や線形代数学の授業を履修しておくことが望ましい。

成績評価の基準等小テスト（各講義の最後に行う），およびコンピュータ演習課題30％，中間テスト30％，期末テスト40％

実務経験

実務経験の概要と
それに基づく授業内容

メッセージ数学的な内容が多く含まれるが，それに振り回されることなく，「制御系を設計する」という最終目的を見失わないようにすること。

その他講義の一部においてコンピュータを使用するので，指定された日には持参すること。詳細は最初の講義で説明する。

すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

年度	2024年度	開講部局	工学部
講義コード	K6431020	科目区分	専門教育科目
授業科目名	システム制御I
授業科目名（フリガナ）	システムセイギョ１
英文授業科目名	Control Systems Engineering I
担当教員名	山本　透,木下　拓矢
担当教員名 (フリガナ)	ヤマモト　トオル,キノシタ　タクヤ
開講キャンパス	東広島	開設期	2年次生前期２ターム
曜日・時限・講義室	(2T) 月3-4,金1-2：工218
授業の方法	講義	授業の方法【詳細情報】
講義中心
単位	2.0	週時間		使用言語	J : 日本語
学習の段階	2 : 初級レベル
学問分野（分野）	25 : 理工学
学問分野（分科）	11 : 電気システム制御工学
対象学生	工学部第二類
授業のキーワード	古典制御，フィードバック制御，システムモデリング，ラプラス変換，伝達関数，過渡特性，周波数特性（ナイキスト線図，ボード線図），安定性解析（安定判別法，根軌跡法），制御系設計，ＰＩＤ制御 SDGｓ：SDG_09
教職専門科目		教科専門科目
プログラムの中でのこの授業科目の位置づけ（学部生対象科目のみ）	第二類専門科目の中で専門細目分野に属し，基礎的な科目として位置づけられる。この学習を通して，専門的な基礎理論に関する知識を習得する．・この授業の前提となる科目：微分積分学I,II，線形代数学I,II，数学演習I,II ・この授業と合わせて履修することが望ましい科目：システム制御II，計測制御演習，信号処理工学
到達度評価の評価項目（学部生対象科目のみ）	電気システム情報プログラム（能力・技能）・電気，システム，情報分野の基礎となる概念，知識および手法・電気，システム，情報分野の基礎概念，知識および手法を具体的・専門的な問題に応用する能力電子システムプログラム（能力・技能）・電子システム分野の基礎となる概念，知識および手法・電子システム分野の基礎概念，知識および手法を具体的・専門的な問題に応用する能力
授業の目標・概要等	制御工学の基礎となる古典制御の基礎理論，ならびにこれに基づく制御系設計法について講義する。この講義で学習する主な内容は次の通りである。 (1) 自動制御の基礎概念 (2) システムモデリング（微分方程式・ラプラス変換・伝達関数） (3) システムの特性（過渡特性・周波数特性） (4) 制御系の安定性 (5) 制御系設計（制御仕様・位相進み／遅れ補償・ＰＩＤ制御） (6)モデルベース開発（MBD）
授業計画	第1回　自動制御の基本概念　　　（制御の基礎概念，フィードバック制御の基本構成）第2回　システムモデリング（１）　　　（電気回路のモデリング，微分方程式）第3回　システムモデリング（２）　　　（ラプラス変換）第4回　システムモデリング（３）　　　（伝達関数，一次遅れ系，二次遅れ系，ブロック線図）　　　　第5回　システムの特性（１）　　　（一次遅れ系の過渡特性（ステップ応答・インパルス応答），　　　　ラプラス逆変換）第6回　システムの特性（２）　　　（二次遅れ系の過渡特性（ステップ応答・インパルス応答））第7回　システムの特性（３）　　　（周波数応答，一次遅れ系の周波数特性，ナイキスト線図，ボード線図）第8回　システムの特性（４）　　　（二次遅れ系の周波数特性，積分系と微分系の周波数特性）第9回　制御系の安定性（１）　　　（閉ループ伝達関数，極と零点，特性方程式）第10回　制御系の安定性（２）　　　（ナイキストの安定判別法，安定余裕）第11回　制御系の安定性（３）　　　（根軌跡法）第12回　制御系設計（１）　　　（制御仕様，ゲイン補償，比例制御（Ｐ制御））第13回　制御系設計（２）　　　（比例＋積分制御（ＰＩ制御），安定性，定常偏差）第14回　制御系設計（３）　　　（比例＋積分＋微分制御（ＰＩＤ制御），即応性，ＰＩＤパラメータの調整）第15回　モデルベース開発（MBD）　　　（デジタルものづくりの現状，モデルベース開発（ＭＢＤ））講義は，座学とコンピュータを用いた演習による。（演習の際はコンピュータを持参すること）中間試験と期末試験を行う。詳細は，最初（第1回）のガイダンスで説明する。
教科書・参考書等	授業では、講義資料（講義ノート）を配布する。これに沿ったノート講義が中心となる。
授業で使用するメディア・機器等
【詳細情報】	pptを使用。
授業で取り入れる学習手法
予習・復習へのアドバイス	各授業において身につけて欲しい知識・技能を以下に示す。原則として，毎回の授業において授業内容の理解を問う小テスト，もしくはコンピュータを用いた演習を実施する。したがって，予習・復習では，これらの点に留意して学習すると効果的である。第1回　制御系設計の概念，基本構成が理解できる。第2回　電気（ＲＬＣ）回路のモデリングができること。第3回　基本的な信号のラプラス変換ができること。第4回　一次遅れ系と二次遅れ系の伝達関数が導けること。第5・6回　ステップ応答とインパルス応答が導けること。第7・8回　周波数応答の概念が理解でき，一次遅れ系・二次遅れ系のボード線図が描けること。第9回　閉ループ伝達関数が導け，安定性と極の関係が理解できること。第10回　ナイキストの安定判別法が理解できること。第11回　根軌跡法による安定判別法が理解できること第12・13・14回　比例動作，積分動作，および微分動作の制御効果が理解でき，比例制御系，比例＋積分制御系，ならびに比例＋積分＋微分制御系が設計できること。第15回　これまでに学習した内容と実システムの制御とを繋げて理解できること。また，産業システムにおける制御の役割が理解できること。第16回　期末試験　第1回～第15回の内容から出題するので，その内容を理解しておくこと。
履修上の注意受講条件等	微分・積分学や線形代数学の授業を履修しておくことが望ましい。
成績評価の基準等	小テスト（各講義の最後に行う），およびコンピュータ演習課題30％，中間テスト30％，期末テスト40％
実務経験
実務経験の概要とそれに基づく授業内容
メッセージ	数学的な内容が多く含まれるが，それに振り回されることなく，「制御系を設計する」という最終目的を見失わないようにすること。
その他	講義の一部においてコンピュータを使用するので，指定された日には持参すること。詳細は最初の講義で説明する。
すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

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