| 年度 |
2024年度 |
開講部局 |
工学部 |
| 講義コード |
K7556030 |
科目区分 |
専門教育科目 |
| 授業科目名 |
プロセス制御工学 |
授業科目名
（フリガナ） |
プロセスセイギョコウガク |
| 英文授業科目名 |
Process Control Eng. |
| 担当教員名 |
福井 国博 |
担当教員名
(フリガナ) |
フクイ クニヒロ |
| 開講キャンパス |
東広島 |
開設期 |
3年次生 前期 ２ターム |
| 曜日・時限・講義室 |
(2T) 月3-4,木3-4：工114 |
| 授業の方法 |
講義 |
授業の方法
【詳細情報】 |
|
| 講義中心, プロジェクターと板書の併用 |
| 単位 |
2.0 |
週時間 |
|
使用言語 |
B
:
日本語・英語 |
| 学習の段階 |
3
:
中級レベル
|
| 学問分野（分野） |
25
:
理工学 |
| 学問分野（分科） |
08
:
化学工学 |
| 対象学生 |
化学工学プログラム3年生および過年度生 |
| 授業のキーワード |
SDG_9 化学プロセス 伝達関数 フィードバック制御 PID制御 フィードフォワード制御 |
| 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） | この科目は第三類の学生を対象とした専門科目であるが、化学工学プログラムの学生に対しては学習・教育目標の「(C)化学および化学工学の基礎の確実な習得と応用力の養成 C4 化学工学専門」に対応している。学習・教育目標の詳細については下記の化学工学講座ホームページを参照されたい。
この科目に先立つ科目：化学工学量論、基礎化学工学、応用数学、化工数学
この科目が役立つ科目：化学工学実験、化学工程設計、卒業論文 |
|---|
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ） | 化学工学プログラム
（能力・技能）
・化学および化学工学の基礎の確実な習得と応用力の養成（C4）化学工学専門 |
|---|
| 授業の目標・概要等 |
化学プロセスの自動制御が高度に取り入れられている現在、化学工学技術者は化学装置の動特性を修得することが重要である。この分野における基礎知識を修得することを目的とし、講義と演習を行う。
なお，具体的な授業の目標と評価項目は，下記のとおりである。
１ 伝達関数とブロック線図の理解
２ プロセスの数式化と入力、出力の関係の理解
３ ラプラス変換の性質とその利用方法の理解
４ 各種の伝達関数（１次遅れ、２次遅れ、無駄時間系）の理解
５ 制御系の安定性の理解
６ PID制御方式の理解
７ フィードフォワード制御の理解
８ 様々なプロセスへの制御理論の応用 |
| 授業計画 |
第1回 プロセス制御の概要
第2回 動的物質収支とプロセスモデル
第3回 ラプラス変換と複素関数
第4回 プロセスモデルとステップ応答
第5回 伝達関数と過渡応答
第6回 伝達関数とブロック線図
第7回 前半内容の総合演習
第8回 中間試験
第9回 周波数応答
第10回 ベクトル線図とボード線図
第11回 PID制御
第12回 制御系の特性評価
第13回 制御系の安定性
第14回 フィードフォワード制御
第15回 後半内容の総合演習
中間試験を第8回目の一部で、期末試験を第16回目で行う予定にしている。 |
| 教科書・参考書等 |
教科書を予め購入し、講義の際には必携すること。教科書は自主学習用として使用すること。
教科書：「化学プロセス制御」中西英二著 朝倉書店発行
|
授業で使用する
メディア・機器等 |
|
| 【詳細情報】 |
テキスト，配付資料, プレゼンテーションソフト |
授業で取り入れる
学習手法 |
|
予習・復習への
アドバイス |
第1回 身近な制御系に関する情報の伝達経路を把握することで、プロセス制御の歴史と概念を理解しておく。
第2回 基礎化学工学等で講義された物質収支、熱収支を理解しておく。
第3回 化工数学で講義されたラプラス変換や複素関数に関する基礎的な事項を理解しておく。
第4回 インパルス応答やステップ応答などプロセスを同定する手法を理解しておく。
第5回 動的な収支から微分方程式を導出し、ラプラス変換により伝達関数を算出できるようにしておく。
第6回 ラプラス逆変換により、伝達関数からステップ応答やインパルス応答を算出できるようにしておく。
第7回 第1-6回までの内容を演習によって、確実に理解する。
第8回 第1-7回までの内容を中間テストで出題する。
第9回 周波数応答関数の求め方を理解しておく。
第10回 各種の周波数応答関数のベクトル線図とボード線図を描けるようにしておく。
第11回 P制御、PI制御、PID制御の特徴と各パラメータが制御特性に与える影響を理解しておく。
第12,13回 ナイキストの安定判別法などプロセスの安定条件を理解しておく。
第14回 フィードフォワード制御の特徴・伝達関数を理解しておく。
第15回 第9-14回までの内容を演習によって、確実に理解する。
第16回 全講義内容を期末テストに出題する。 |
履修上の注意
受講条件等 |
講義を中心に行い、演習も行うことで理解を深める。プレゼンテーションソフトを使用し、補助資料としてプリントを配付して、これを中心に講義・演習する。
|
| 成績評価の基準等 |
中間試験（35%）期末試験（40%）レポート課題・小テスト（20%）取組態度（5%）により100点満点で評価し、60点以上を合格とする。 |
| 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 |
・講義への全出席を原則とする。
・遅刻や早退などしないようにすること。
・受講の際には教科書、電卓を持参すること。 |
| その他 |
https://www.chemeng.hiroshima-u.ac.jp/
|
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。 |