シラバス詳細

タイトル「2023年度」、カテゴリ「理工学部」

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科目情報

コースナンバリング

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科目名

現代制御
開講学期

後期
開講時期

３クォータ
曜日・校時

火２、木３
単位数

2
授業担当教員

佐藤　和也

講義情報

学士力番号

1-(4)

講義形式

対面授業形式

講義概要

機械システム制御で学んだ制御工学は「古典制御」と呼ばれる伝達関数をベースにした手法である．一方，ロボットに代表される現代のより複雑な機械システムの多くは「現代制御」と呼ばれる方法により現実のシステムに適用されている．本講義では，現代制御法で重要となる状態空間表現を中心に制御する方法を説明する．現代制御理論による制御手法が必要とされることが多い．

開講意図

開講意図は講義概要と切り離せないので，講義概要に含めて示す．

到達目標

学習･教育到達目標
(1) 機械制御とは何か説明できる．
(2) 機械システムをモデル化し，状態方程式を導出できる．
(3) ブロック線図から状態方程式を導出できる．
(4) 機械システムの安定性を判別できる．
(5) システムの可制御性と可観測性を調べることができる．
(6) 極配置について説明できる．
(7) 簡単なレギュレータを設計できる．
(8) オブザーバについて説明できる．
(9) 最適制御とは何か説明できる．

なお，本科目は，佐賀大学学士力の１の(4)に対応している．

聴講指定

機械エネルギー工学コース，メカニカルデザインコースの学生

履修上の注意

授業は15回を通して対面型で実施する．
Teamsに授業資料などを置いているので，各自で資料を印刷して授業に持参すること
不明な点は教員のメールアドレスsato[at]me.saga-u.ac.jpあてに問い合わせてください．
（[at]は@に読み替えてください）

「線形代数学」における，「行列式」，「固有値」などと講義内容の関連が深いので，
これらの事項が理解できていない，もしくは計算出来ない場合はレポートの作成および試験で解答することは困難を極めることが予想される．
あくまでも選択科目であることを理解して履修登録をすること．

授業計画

回

内容

授業以外の学習
本科目は、単位数×45時間の学修が必要な内容で構成されています。授業として実施する学修の他に、授業の内容を深めるために以下の事前・事後学修が必要です。

1

第1回　現代制御とは ：関連学習目標　(1)
シラバスの説明を行い，現代制御の概要を説明する．

行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

2

第2回　状態空間表現：関連学習目標　(1)(2)
様々な動的システムの数学モデルの説明と状態空間表現との関連の説明を行う．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

3

第3回 　行列とベクトルの基本事項：関連学習目標　(2)
現代制御を理解するために必要な数学の知識を復習する．　

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

4

第4回 状態空間表現と伝達関数表現の関係：関連学習目標　(3)
伝達関数表現と状態空間表現の関連について学ぶ.

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

5

第5回 状態変数線図と状態変数変換　(2)(3)
システムの構造の理解を助ける状態変数線図と，状態変数変換について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

6

第6回　状態方程式の自由応答：関連学習目標　(4)
自由システムの応答の求め方について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

7

第7回 　システムの応答～状態方程式の応答～：関連学習目標　(4)
状態方程式の解を求める方法を学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

8

第8回　中間試験

第6回までの内容を復習して中間試験に臨んでください．

9

第9回　システムの応答と安定性：関連学習目標　(4)
システムの安定性の条件と分類について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

10

第10回　状態フィードバックと極配置：関連学習目標　(6)
状態フィードバックによるシステムの安定化と極配置について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

11

第11回 　システムの可制御性と可観測性：関連学習目標　(5)
システムの可制御性と可観測性とは何か理解し，それらの判別法と行列との関連について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

12

第12回　オブザーバの設計：関連学習目標　(8)
オブザーバの原理と設計方法を学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．演習課題に取り組んでください．

13

第13回 状態フィードバック制御とオブザーバの併合システムの設計：関連学習目標　(6)(7)(8)
状態フィードバックとオブザーバを併合したシステムの設計法について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．

14

第14回　サーボ系の設計：関連学習目標　(5)(6)
目標値追従，定値外乱除去が可能なサーボ系の設計法について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．

15

第15回 最適制御：関連学習目標　(9)
最適制御法の原理や使用例について学ぶ．

前回の復習と行列・ベクトルの計算についての復習が必要となります．

成績評価の方法と基準

１． ３回を超える欠席を認めない．
２． 12回のレポートを課す．
３． 中間テストを実施し，その結果を総合評価の対象とする．
４． 全講義終了後，定期試験を行う．
５． 総合成績を，レポート10%，中間試験30%，期末試験60%として評価（4-10：100%）し，60点以上を合格とする．
６．再テストは行わない．

開示する成績評価の根拠資料等

1) 試験問題
2) 解答，解答例
3) 出題の意図
4) 配点

開示方法

演習問題や中間試験の出題意図と解答例は次回の授業時間中に説明する．不合格者については面談を行い，成績の確認などを行う．日程は掲示などにて告知する．

教科書

資料名

版

著者名

発行所名・発行者名

出版年

備考（巻冊：上下等）

ISBN

はじめての現代制御理論

1

佐藤和也，下本陽一，熊澤典良

講談社

2012

参考図書

資料名

版

著者名

発行所名・発行者名

出版年

備考（巻冊：上下等）

ISBN

はじめての制御工学

4

佐藤和也，平元和彦，平田研二

2010

リンク

オフィスアワー

水5の他，適宜来室した際は対応する．
email: sato@me.saga-u.ac.jp

アクティブラーニング導入状況

アクティブラーニング導入状況

カテゴリー4

カテゴリー3

カテゴリー2

カテゴリー1

カテゴリー0

学生が自ら主体となって、学習の方向性を定め、問題解決に導くための時間です。PROBLEM BASED LEARNING

グループや個人で行った能動的学習の成果を、教室内外で発表し、その評価を受けたり、質問に対応したりすることにより、学修した内容を深化させるための時間です。OUTPUT

学生自らが自由に発言し、グループやペアでの協働活動により課題に取り組み、何らかの帰結に到達するための能動的学習の時間です。INTERACTION

学生からの自由な発言機会はないものの、授業時間中に得られた知識や技能を自ら運用して、問題を解いたり、課題に取り組んだり、授業の振り返りをしたりする能動的学習を行う時間です。ACTION

基本的に学生は着席のまま、講義を聞き、ノートをとり、知識や技能を習得に努める時間です。INPUT

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