科　　　　　　目　　　　　　名

学年

単位・時間

科目区分

授業形態

学修単位

2226

制御工学Ⅰ ：Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇⅠ

　2・100分

必修

講義・通年

○

教　員　名

山根　健治： YAMANE Kenji

授業概要

　制御工学に基づく高性能化・高機能化はロボットをはじめ先端的な精密機器、自動車・輸送機器、工作機械、産業用機械など様々な分野で欠くことのできない技術となっており、今後も種々の分野の新製品開発におけるキーテクノロジーとなることが期待される。
　本科目では、初めて制御工学を学ぶ学生を対象に、伝達関数に基づく一入力一出力の制御系に関する基本的な手法と考え方を講義し、引き続き第5学年で学ぶ制御工学Ⅱと併せて、いわゆる古典制御理論における基礎的な概念を修得させる。

到　達　目　標

評　価　方　法

（１）ラプラス変換を解析のためのツールとして使うことができる。
（２）伝達関数によるシステム構成要素の表現方法を理解できる。
（３）ブロック線図による制御システムの表現方法を理解できる。
（４）制御システムの過渡応答を理解できる。
（５）制御システムの周波数応答を理解できる。
（６）システムの安定性の概念を理解し、安定性を判別できる。

　 ① 中間試験（40％）、 ② 期末試験（40％）、 ③ レポート・小テスト（20％）によって評価する。

学習・教育目標

（Ｃ） ①

ＪＡＢＥＥ基準１（１）

（ｄ）－（１）－①

授　　　　　　業　　　　　　計　　　　　　画

回

項　　　　目

内　　　　　　容

授　　　　　　業　　　　　　計　　　　　　画

回

項　　　　目

内　　　　　　容

序論

自動制御の歴史、基本構成、分類、自動制御用語集

ベクトル軌跡３

二次遅れ系、複合系のベクトル軌跡、例題

第１

第１６

線形動的システムの表現

制御系の具体例、構成要素としての動的システム（力学系、電気系、熱系、流体系）、微分方程式

（演習５）

（ベクトル軌跡に関する例題）

第２

第１７

ラプラス変換

ラプラス変換の基本的性質、諸定理、（演習1)

ボード線図１

ゲイン特性、位相特性
比例要素、微分要素、積分要素のボード線図

第３

第１８

ラプラス逆変換

ラプラス逆変換の性質、展開定理、ラプラス変換表、ラプラス変換の微分方程式への応用

ボード線図２

一次遅れ系のボード線図、例題

第４

第１９

（演習２）

（ラプラス変換による微分方程式の解法）

ボード線図３

二次減衰振動系のボード線図

第５

第２０

伝達関数

重み関数と畳み込み積分、伝達関数の定義

ボード線図４

むだ時間系、直列結合系のボード線図

第６

第２１

ブロック線図によるシステムの表現

プロック線図によるシステムの表現

(演習６)

(ボード線図)

第７

第２２

中間まとめ

中間まとめとして試験を実施

中間まとめ

中間まとめとして試験を実施

第８

第２３

(試験の解答)
ブロック線図

（試験問題の解説と解答）
プロック線図の等価変換

(試験の解答)
ゲイン位相線図

(試験問題の解説と解答)
一次遅れ系、二次遅れ系のゲイン位相線図

第９

第２４

(演習３)

(等価変換による伝達関数の導出）

ニコルス線図

Ｍサークル、αサークル、ニコルス線図、例題

第１０

第２５

過渡応答１

一次遅れ系、二次遅れ系のインパルス応答とステップ応答

フィードバックの意義

フィードバック制御系の具体例、
フィードバックによる目標値応答と外乱応答

第１１

第２６

過渡応答２

むだ時間要素、高次遅れ系の過渡応答

制御系の
安定性１

制御系の応答と安定性

第１２

第２７

(演習４）

（直列結合系の過渡応答）

制御系の
安定性２

ラウス、フルビッツの安定判別法

第１３

第２８

ベクトル軌跡１

周波数応答と周波数伝達関数、比例要素･微分要素･積分要素のベクトル軌跡

(演習７)

(安定判別の演習)

第１４

第２９

ベクトル軌跡２

一次遅れ系のベクトル軌跡、例題

まとめ

全体のまとめを行い、制御工学Ⅱとの関連を説明する。また、授業評価アンケートを行う。

第1５

第３０