2023年度学院等開講科目情報理工学院情報工学系

システム制御

開講元: 情報工学系
担当教員: 石井秀明
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火5-6 (WL2-101(W611)) / 金5-6 (WL2-101(W611))
クラス: -
科目コード: CSC.T374
単位数: 200
開講時期: 2023年度
開講クォーター: 4Q
シラバス更新日: 2025年7月8日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

サイバーフィジカルシステム(CPS)においては，情報通信技術を用いて物理的な機器を自動制御することは基本的なタスクの１つである．本講義では，フィードバック制御の理論について，その基礎を学ぶ．ラプラス変換を基礎として，フィードバック制御系の解析方法と安定性の判別法，サーボ系の設計理論などフィードバック制御の基礎について述べる．フィードバック制御系の解析の基礎を理解し，周波数応答に基づく設計手法を習得することが目標である．また，後半では制御システムの実装を見据えてディジタル制御の基礎についても触れる．

到達目標

制御システムの解析と設計のための基礎を学び，以下の事項を理解する．
・フィードバック制御の利点
・周波数応答
・フィードバック制御系の内部安定性
・フィードバック制御系の設計：PID補償，位相進み遅れ補償
・ディジタル制御の基礎
・数値計算ソフトMatlabを用いた制御システムの扱い

キーワード

フィードバック制御，動的システム，伝達関数，安定性，周波数応答，ボード線図，制御系設計，ディジタル制御

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義を中心に進める．講義内容の理解を深めるためのレポートを適宜課す．

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	フィードバック制御とは	自動制御の歴史，最先技術の紹介
第2回	システムモデルと伝達関数	システムモデルと伝達関数，安定性の判別，Matlab Control Toolbox の使い方
第3回	周波数応答 (1)	正弦波入力に対する線形システムの応答の特徴づけ，周波数応答，ベクトル軌跡
第4回	周波数応答 (2)	ベクトル軌跡，ボード線図
第5回	フィードバック系の安定性 (1)	ナイキストの安定判別法
第6回	フィードバック系の安定性 (2)	ゲイン余裕や位相余裕などの概念
第7回	フィードバック制御系の特性 (1)	感度関数を用いた閉ループ系の特徴，制御系の型
第8回	フィードバック制御系の特性 (2)	サーボ系を設計するための基本原理である内部モデル原理など
第9回	フィードバック制御系の設計 (1)	PID補償による方法
第10回	フィードバック制御系の設計 (2)	位相進み遅れ補償による方法など
第11回	ディジタル制御 (1): はじめに	ディジタル機器による制御
第12回	ディジタル制御 (2): 離散時関系の表現と解析	z変換，差分方程式，伝達関数
第13回	ディジタル制御 (3): サンプリングと離散化，ディジタル再設計	連続時間システムの離散化，制御器のディジタル再設計
第14回	システム制御の現在：大規模ネットワーク系の制御	なし

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

杉江・藤田：フィードバック制御入門，コロナ社 (1999)

参考書、講義資料等

講義資料を講義で配布

成績評価の方法及び基準

レポート（40%）とテスト（60%）

履修の条件・注意事項

システム解析，動的システムを受講していることが望ましい．