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制御工学Ⅰ Control Engineering Ⅰ ３年１学期 ２単位 必修
●授業のねらい
（授業の目標）高度の数学的素養を必要とせず，初心者が理解しやすい伝達関数法によるフィードバッグ制御を学ぶ．入出力関係が線形常微分方程式で表現される制御対象や制御系の動的システムを伝達関数で表現し，その動的な性質を解析する．さらに，望ましい制御特性を与える制御器を周波数領域の解析と設計で求める．数値計算用ソフトウェアMATLAB(Control System Tool Box)/Simulinkを活用することで伝達関数法の一層の理解を図る．
（学生の学習目標）
（１）制御対象と制御システムの微分方程式を伝達関数で表現して解析することで，その動的性質を説明できる．
（２）フィードバック制御の考え方を理解する．
（３）フィードバック制御に数値計算用ソフトウェアMATLAB(Control System Tool Box)/Simulinkを活用できる．
●2010年度授業計画
第1回 4/14 制御工学の概要，制御の基礎数学その１ 歴史的制御装置
制御とは何かを身近な例に基づき理解し、制御の種別、制御の歴史を学ぶ．複素数を復習する．
第2回 4/21 制御の基礎数学その２ 第1回宿題 第1回宿題解答
制御工学で用いられる関数およびラプラス変換につき、制御への適用を主眼に復習する．
第3回 4/28 動的システムと数式モデル 第2回宿題 第2回宿題解答
制御対象が持つ入力と出力の時間的関係が微分方程式で表現されることを述べ、電気回路とDCサーボモータなどの微分方程式を導出する．
第4回 5/12 伝達関数 第3回宿題 第3回宿題解答
伝達関数の定義とその物理的意味を理解する．
第5回 5/19 ブロック線図 第4回宿題 第4回宿題解答
ブロック線図による制御系の表現と簡単化を学ぶ．
第6回 5/26 動的システムの時間応答 第5回宿題 第5回宿題解答
動的システムの時間応答をいかに求めるかを学び、時間応答の特性を知る．
第7回 6/2 動的システムの安定性 第6回宿題 第6回宿題解答
制御系が安定であるための基本条件と安定性を判別するラウス・フルビッツ手法を学ぶ．
第8回 6/9 周波数応答その１ 第7回宿題 第7回宿題解答
周波数応答の物理的な意味とその導出を学ぶ．周波数応答の証明 周波数応答の実例
第9回 6/16 周波数応答その２ 第8回宿題 第8回宿題解答
周波数伝達関数のボード線図，ナイキスト線図，ニコラス線図による図式表現方法を学ぶ．
手書きボード線図とMATLABボード線図
第10回 6/23 フィードバック制御系の構成 第9回宿題 第9回宿題解答
フィードバック制御系の基本的考え方とフィードバック制御系の持つ利点を学ぶ．
第11回 6/30 フィードバック制御系の安定性 第10回宿題 第10回宿題解答
フィードバック制御系の立場から安定性をより深く考察する．
第12回 7/7 フィードバック制御系の応答特性と仕様 第11回宿題 第11回宿題解答
制御系の応答特性を解析・評価する方法について学ぶ．
第13回 7/14 PID補償器
制御の現場で最もよく用いられるPID補償器（調節器）を学ぶ．
第14回 7/21 まとめ
伝達関数法の主要点を総復習し，総合演習によって理解を確認する．
2010年度制御工学Ⅰ授業アンケート結果
●準備学習の内容
毎回の授業で出す宿題を自ら着実に解くこと．また評価・返却された宿題の間違いを模範解答と比べ不明な点をなくすこと．
●履修上の留意点
（１）授業回数の１／３以上の欠席は不合格となる．
（２）数値計算用ソフトウェアMATLAB(Control System Tool Box)/Simulinkの使い方は同時期開講の電子情報工学総合演習（電子情報コース必修）の第2回，第3回で学ぶ．
（３）具体的な制御要素については4年前期に開講するメカトロニクス通論で学ぶので,履修することが望ましい．
●成績評価方法
宿題提出50％、期末試験50％の重みで評価する．ただし、試験において優秀な成績を取った場合は他の項目が低くても評価する．
●教科書
斉藤、徐：制御工学 -フィードバック制御の考え方-，森北出版
●参考書、資料など
１．樋口龍雄：自動制御理論、森北出版
２．土谷、江上：新版現代制御工学、産業図書
３．伊藤正美：自動制御概論（上）：昭晃堂
４．土谷，深谷：メカトロニクス入門(第2版），森北出版
５．川田、西岡：MATLAB/Simulinkによるわかりやすい制御工学、森北出版
６．高井信勝：｢信号処理」｢画像処理」のためのMATLAB入門[増補版]、工学社
７．高谷邦夫：Matlabの総合応用（例題による解説）、森北出版
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