制御工学Ⅰ ｜シラバス情報

授業コード

520080

オムニバス

科目名

制御工学Ⅰ

科目名（英語）

Control Engineering I

配当学年

1年

単位数

2.00単位

年度学期

2025年度秋学期

曜日時限

月曜3限

対象学科

先_ロボ

コース

科目区分

専門科目

必選の別

選択科目

担当者

中里　裕一

教室

1-304

実務家教員担当授業

授業の目的と進め方

現在、制御理論には演算子法を基礎とした「古典制御理論」と状態空間法を基礎とした「現代制御理論」が体系的に確立されている。本講義では前者「古典制御理論」、なかでも「フィードバック制御システム」を中心に講義をすすめる。これにより学生が何らかの機械システムや生産システムを理論的に制御するために、ラプラス変換などを用いた数学モデルを適用し、演算子法を用いたフィードバック制御が的確に行えるようになる。

達成目標１

ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる【20%】

達成目標２

古典制御で使われる基本的な数学を道具として使用できる【20％】

達成目標３

伝達関数を求めることができる【30％】

達成目標４

ブロック線図を理解し、描く事が出来る【30％】

達成目標５

達成目標６

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

制御とは　−制御工学の歴史と分類−　

予習：テキスト等を読み制御の歴史や分類をしらべること（１時間）
復習：制御工学の発展に伴う産業界への影響を調べ、理解しておくこと（1時間）　

第２回

制御工学の解析手法（制御の流れとブロック線図）

予習：高校数学程度の「微分」「積分」「微分方程式」を復習し、よく理解しておくこと（1時間）
復習：時間によって変化する性質のものを物理で扱う場合どのように表現するのか確認しておくこと（1時間）　

第３回

要素の表現（比例要素、積分要素）

復習：高校数学程度の「微分」「積分」「微分方程式」を復習し、よく理解しておくこと（1時間）　
予習：倍力装置やてこ、シリンダーなどの機械的な意味合いと制御の観点から見たそれらの性質をよく理解し、ロボットや機械にどのように生かされているか調べておくこと（2時間）　

第４回

要素の表現（微分要素、1次遅れ要素）

予習：微分及び積分に関する諸公式を調べ、理解しておくこと（1時間）　
復習：1次遅れ要素の式における微分方程式の変形過程をよく理解しておくこと（2時間）

第５回

要素の表現（2次遅れ要素、ｎ時遅れ要素、むだ時間要素・要素の表現まとめ）

予習：微分及び積分に関する諸公式を調べ、理解しておくこと（1時間）　
復習：要素の表現で使われた微分方程式の変形過程をよく理解しておくこと（2時間）

第６回

ラプラス変換の定義と諸性質(線形の定理)

予習：テキスト等をよく読んでラプラス変換の基本を理解しておくこと（1時間）　
予習：ラプラス変換の定義式やその問題をよく理解し、授業中に出された課題に取り組むこと（2時間）

第７回

ラプラス変換の基本定理(微分の定理・積分の定理)　　

予習：微分及び積分に関する諸公式を調べ、理解しておくこと（1時間）　
復習：ラプラス変換における諸定理の内容をよく理解し、授業中に出された課題に取り組むこと（2時間）

第８回

ラプラス変換表を用いた計算

予習：テキスト等をよく読んでラプラス変換の基本を理解しておくこと（1時間）　
予習：ラプラス変換表の意味を再確認し、授業中に出された課題に取り組むこと（2時間）

第９回

ラプラス逆変換の定義と諸性質　　

予習：ラプラス逆変換による諸法則を理解しておくこと（1時間）　
復習：ラプラス逆変換に関する授業中に出された課題に取り組むこと（2時間）

第10回

ラプラス逆変換の計算

予習：ラプラス逆変換による諸法則を理解しておくこと（1時間）　
復習：ラプラス逆変換に関する授業中に出された課題に取り組むこと（2時間）　

第11回

ラプラス変換による要素の表現

予習：第3回〜5回にかけて行った要素の表現方法を復習しておくこと（1時間）
復習：ラプラス変換による要素の表現に関する課題に取り組むこと（2時間）

第12回

ブロック線図と伝達関数

予習：テキスト等を読み伝達関数やブロック線図によるシステムの表現に関して調べておくこと（1時間）
復習：伝達関数やブロック線図によるシステムの表現に関する課題に取り組むこと（2時間）　

第13回

ブロック線図の結合

予習：テキスト等を読みブロック線図の結合に関して調べておくこと（1時間）
復習：ブロック線図の結合に関する課題に取り組むこと（2時間）

第14回

システムの表現

予習：13回までの授業を通して不明な点や理解が足りなかった点を明らかにしておくこと（1時間）　

課題等に対するフィードバック

小テストに関しては採点した答案を返却し、授業内で解説を行う。
レポート関しては授業内においてコメントでフィードバックを行う。

評価方法と基準

成績評価は平常点と小テスト(26％)、期末試験(60％)、レポート(14％)で行う。これらを総合し60点以上の場合に合格とする。

テキスト

加藤隆、『制御工学テキスト』　オーム社

参考図書

谷本　直『行間のない工学解析と制御』NITクリエイト

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

ロボット工学を学修するうえで不可欠な制御工学の基礎である「古典制御理論」を身につける。特に2年前期の専門科目である「制御工学Ⅱ」で学修する「現代制御理論」を理解するうえで不可欠な内容、つまりラプラス変換、ラプラス逆変換について学び、伝達関数やブロック線図を理解し、身につける。　

履修登録前の準備

高校で学んだ微分、積分、関数とグラフについて復習しておくこと。　