NBU日本文理大学

シラバス情報

注）公開用シラバス情報となります。在学生の方は、「UNIVERSAL PASSPORT」で詳細をご確認下さい。

科目名 制御工学基礎（Introduction to Automatic Control）
担当教員名 小幡　章
配当学年 3 開講期 前期
必修・選択区分 航空宇宙設計コース　選択
航空機整備コース　選択
航空宇宙システムコース　選択　		 単位数 2
履修上の注意または履修条件 複素数や常微分方程式に関する最低限の知識は必要です。　
受講心得 制御理論は応用範囲が広大です。自分なりに、制御対象を想定しどのように制御しようかとイメージすることが理解を助けます。　
教科書 必要に応じプリントを配布します。　
参考文献及び指定図書 入門図書は多数あるので、その中で自分が読み易いと思う図書を選ぶのがが一番良いでしょう。ただし、ビークル系、機械系、プラント系、電気系で主眼が異なりますので、前２者に相当する図書である必要があります。　
関連科目 飛行力学２、飛行制御　
オフィスアワー
授業の目的 航空機に代表される飛行体の自動制御に関する基礎的な理論を学びます。ラプラス変換を気楽に制御系の診断・設計ツールと考えることができるようになることが一つの到達目標になります。本講義の内容は「飛行力学２」や「飛行制御」とリンクしています。 　
授業の概要 制御工学は、運動方程式を、積分変換の一つであるラプラス変換によって周波数の世界に変換し、その上系の入出力特性を表すために対数表現を用いたBODE線図を使うので、往々にして工学的解釈に至ることが出来ません。
本講義はその難点を避けるために、ラプラス変換の数学的ハンドリングは最小限にして、その物理的意味の解釈説明に主眼をおき、さらには入出力特性を代表するゲインと位相についても、分かりやすい、対数に頼らない図式解法を用いるので、理解は大幅に容易になっていると考えます。
工学的解釈の感覚をつかめると、制御の考え方の社会現象への応用が利き、技術者としての視野が一段広くなることと思います。
授業計画 学習内容 学習課題(予習・復習)
○第１回　講義の概要
制御工学の応用範囲が極めて広いことを説明します。本講義では制御対象が航空機になるため、その取扱に必要な微積分と常微分方程式、釣合いの考え方、代表的な運動方程式の表し方を復習します。
○第２回　フィードバック系について
航空機に限らず多くのシステムがフィードバック系をなしていることを学びます。また制御系の基本である２次減衰振動系、すなわりスプリング・ダンパー系について学びます。ラプラス変換の簡単な説明をします。
○第３回　ラプラス変換
時間の世界から周波数の世界に置き換えることによって運動特性を理解出来るラプラス変換について学びます。ラプラス変換を適用することによって、常微分方程式が形式的な代数演算で解くことができることを学びます。また、代表的なラプラス変換についても学びます。時間領域と周波数領域への変換公式についても学びます。
また制御においてラプラス変換とペアをなすブロック線図について学びます。
○第４回　制御の目的
制御系を組み制御要素を追加することで都合の良い系を作り上げるという目的をどのように工学的に扱ったらよいかを学びます。周波数の考え方についても学びます。
○第５回　制御系における微分と積分
制御系における微分と積分の意味を学びます。
プラス変換によっても常微分方程式がどのように変換されるかを学びます。
伝達関数や特性方程式についても学びます。
○第６回　周波数応答
系への入力に対する出力を周波数応答として学びます。
周波数応答ベクトルについて学びます。
制御系における制御対象と制御要素の違いと類似点を学びます。○第７回　一般的な２次振動系
○第７回　個々の制御要素に関する応答ベクトル
微分、積分の応答ベクトルの持つ意味を考え、それらを組合せた要素の応答も学びます。
○第８回　制御対象の応答ベクトル
代表的な２次減衰振動系の応答ベクトルについて学びます。
○第９回　制御系のブロック表示と等価変換
ブロック線図の工学的取扱い法について学びます。
○第10回　制御系の解析
制御対象に制御要素を加えた系のもつ応答ベクトル特性を学びます。
○第11回　フィードバック系１
フィードバック系に対して、外乱等の、系の性能に影響を与えるものについて学びます。
また制御の目標として何を選べるかを学びます。
○第12回　フィードバック系２
ロバスト性、外乱、雑音、目標追従性、安定性等について学びます。
○第13回　好ましい系の設計方針
どのようにすれば好ましい系にできるかを簡単な例題に沿って学びます。
○第14回　根軌跡法
系の安定化に重要な根軌跡法について学びます。
ナイキストの安定判別法についても学びます。
○第15回　総合復習
運動方程式、ラプラス変換、制御系の構成とブロック線図、制御系の評価、根軌跡法によるフィードバックゲインの決定等、一連の制御系設計手法を復習します。
 通期の課題を開講直後に示します。講義の進捗に合わせてありますから、講義の終了後復習を兼ねて学びレポートにしてください。
授業の運営方法 通常の講義形式をとります。　
備考
学生が達成すべき到達目標 ・ラプラス変換の意味　・応答特性　・位相とゲイン　・位相とゲインを調整する方法　・根軌跡法　等の理解
評価方法 評価の割合 評価の実施方法と注意点
試験
小テスト
レポート 80
成果発表
作品
その他 20 欠席や遅刻等をせず、積極的に授業に参画する姿勢を評価します。
合計 100 ―