システム制御｜シラバス情報

授業コード

520314

オムニバス

科目名

システム制御

科目名（英語）

System Control

配当学年

3年

単位数

2.00単位

年度学期

2025年度秋学期

曜日時限

木曜1限

対象学科

基_電電,基_電情

コース

科目区分

専門科目

必選の別

選択科目

担当者

生駒　哲一

教室

5-203

実務家教員担当授業

授業の目的と進め方

現実の各種システムにおける制御工学の役割を学び、古典制御理論を修得する。すなわち伝達関数・ブロック線図による制御システムの表現、制御系の応答解析、更にフィードバックによる制御系の設計解析手法を学習する。また現代制御理論への橋渡しとして、状態空間における制御系の表現についても学ぶ。　

達成目標１

伝達関数やブロック線図を用いて制御システムを表現できる。【20%】

達成目標２

ラプラス変換、フーリエ変換、ｚ変換等の意味を理解し、設計解析に利用できる。【20%】

達成目標３

状態方程式を用いた制御システムの表現と解析について説明できる。【10%】

達成目標４

フィードバック制御系の安定性について説明でき、安定の判別ができる。【20%】

達成目標５

制御システムの応答をラプラス変換等の手法を用いて解析できる。【20%】

達成目標６

フィードバック制御システムの設計を理解し、説明ができる。【10%】

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

ディベート

グループワーク

プレゼンテーション

実習

フィールドワーク

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

制御工学入門

予習：①テキスト1-5ページ「１制御系設計とは」を読む。②身近な制御システム（例えば自動車）を調べる。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②Octaveをダウンロードし、使ってみる。（２時間）

第２回

複素数とラプラス変換

第２回（予・復習）
予習：①テキスト7-19ページ「２複素数とラプラス変換」を読む。②複素数の計算、オイラーの公式を調べる。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②テキストの例題2.1-例題2.5、演習2.1を自分で解く。（２時間）

第３回

線形時不変システムの表現と伝達関数

第３回（予・復習）
予習：①テキストの21-26ページ「３線形時不変システムの表現」および27-30ページ「4.1伝達関数とは」を読む。②RLC回路、バネ質量ダンパ系の微分方程式を調べる。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②テキストの当該箇所の例題を自分で解く。（２時間）

第４回

基本要素の伝達関数

予習：①テキスト31-44ページ「4.2 基本要素の伝達関数」を読む。②RLC回路、バネ質量ダンパ系の微分方程式を調べる。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②テキストの例題4.1を自分で解く。（２時間）

第５回

２次系の伝達関数と応答　

予習：①テキスト31-44ページ「4.2 基本要素の伝達関数」を読む。②伝達関数とステップ応答について復習する。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②２次系の応答分類を整理する。（２時間）

第６回

ブロック線図

予習：①テキスト45-55ページ「4.3 ブロック線図」を読む。②力学（並進と回転）の運動方程式を調べる。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②テキストの例題4.2、4.3を自分で解く。（２時間）

第７回

周波数伝達関数

予習：①テキスト57-65ページ「5.1 周波数伝達関数とは」「5.2 周波数伝達関数の表現」を読む。②フーリエ変換について調べる。③対数について復習する。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②例題5.2、5.3を自分で解く。③デシベルについて整理する。（２時間）

第８回

基本要素の周波数伝達関数

予習：①テキスト65-77ページ「5.3 基本要素の周波数伝達関数」を読む。②2次系の伝達関数について復習する。（１時間）
復習：①授業の要点をまとめる。②例題5.4を自分で解く。（２時間）

第９回

演習

予習：第１回〜第８回の内容を復習する。（２時間）
復習：演習で実施した内容を振り返り、分からなかった箇所を調べて理解しておく。（３時間）

第10回

状態空間表現

予習：①テキスト85-98ページ「６状態空間表現」を読む。②RLC回路、バネ質量ダンパ系の微分方程式について復習する。③行列、行列式、逆行列について復習する。（１時間）
復習：①配布資料の要点を自分の言葉でまとめる。②例題6.1-6.4を自分で解く。（２時間）

第11回

フィードバック制御系と安定性

予習：①テキストの99-107ページ「７フィードバック制御系」および109-143ページ「８制御系の安定性」を読む。②ブロック線図について復習する。（１時間）
復習：①配布資料の要点を自分の言葉でまとめる。②例題8.1、8.2、8.6、8.8、8.11を自分で解く。（２時間）

第12回

制御系の過渡特性

予習：①テキスト145-171ページ「９制御系の過渡特性」を読む。②2次系のステップ応答について復習する。（１時間）
復習：①配布資料の要点を自分の言葉でまとめる。②例題9.1を自分で解く。（２時間）

第13回

制御系の定常特性

予習：①テキスト173-185ページ「１０制御系の定常特性」を読む。②フィードバック系の安定性について復習する。（１時間）
復習：①配布資料の要点を自分の言葉でまとめる。②例題10.1、10.2、10.3を自分で解く。（２時間）

第14回

制御系設計

予習：①テキスト195-230ページ「１２古典制御理論による制御系設計」を読む。②線形時不変システムの表現、DCモータの伝達関数、状態方程式について復習する。（１時間）
復習：①配布資料の要点を自分の言葉でまとめる。②PID制御パラメータについて整理する。（２時間）

課題等に対するフィードバック

授業内において、必要に応じて解説等でフィードバックする。

評価方法と基準

演習成績（40%）と期末試験の成績（60%）から、総合評価点を求める。
評価点60点以上の場合に単位を与える。

テキスト

足立修一『 MATLABによる制御工学』東京電機大出版局（1999年）【ISBN:9784501319908】

参考図書

足立修一『信号とダイナミカルシステム』コロナ社（1998年）【ISBN:9784339033021】

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

各種システムの制御を学びたい学生には、必須の科目である。本科目を履修した上で、各種の具体的な制御応用システムに取り組むことを勧める。電気電子工学実験IIIa、IVaでのモータ（三相電動誘導機）等の制御の実習にも関連し、その理論的事項を本科目では学ぶ。

履修登録前の準備

科目「システム解析」を事前に履修することを強く推奨する。