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制御工学�U　Control Engineering �U　３年２学期　２単位　選択
　
１．授業のねらい
（授業の目標）
制御工学�Tで学んだ連続系の伝達関数によるフィードバック制御法を基礎とする状態空間法を学ぶ．動的システムの微分方程式を状態空間表現して，その動的な性質を解析する．また伝達関数との関係を学ぶ．さらに状態空間表現に基づく各種の制御設計法（極配置，オブザーバ，最適レギュレータ）を理解する．数学に振り回されないように,わかりやすい例題を用いて理解してもらうべく努める．数値計算用ソフトウェアMATLAB(Control System ToolboxとSimulink)を活用することで状態空間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状態空間表現して解析することで，その動的性質を説明できる．
（２）状態空間表現に基づく各種の制御設計法（極配置，オブザーバ，最適レギュレータ）を理解する．
（３）状態空間法に数値計算用ソフトウェアMATLAB(Control System Tool Box)/Simulinkを活用できる．

２．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．

３．評価方法・基準
宿題50%，試験50%　の重みで評価した総合点を計算し，次のランクに分けて評価する．
A 80-100 B 60-79 C 50-59 D 49未満

４．履修上の留意点
（１）授業回数の１／３以上（５回以上）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の使い方は前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回で学んだ．
（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．

●2010年度授業計画
第1回 9/27 序論　
　　状態空間法，伝達関数法の関係を理解し，状態の概念を学ぶ．
第2回 10/4 制御の基礎数学 第１回宿題　第1回宿題解答
　　状態空間法の理解に必要な行列，行列式を復習する．
第3回 10/18 状態方程式 その１　第2回宿題　第2回宿題解答
　　状態変数線図表現，および状態方程式から伝達関数への変換を学ぶ．
RLC回路Simulinkプログラムと結果の一例　Simulink簡単マニュアル
第4回 10/25 状態方程式 その２　第3回宿題　第3回宿題解答
　　状態方程式の過渡応答を学ぶ．
過渡応答の簡略証明 ，MATLABによる過渡応答計算．
第5回 11/1 状態方程式 その３　第4回宿題　第4回宿題解答
　　任意の状態方程式を他の形式の状態方程式へ変換する方法を学ぶ．
第6回 11/8 可制御性，可観測性 第5回宿題　第5回宿題解答
　　可制御性(制御可能か）と可観測性（状態観測が可能か）を学ぶ．
第7回 11/15 極配置 その１　第6回宿題　第6回宿題解答
　　全ての状態変数をフィードバックして，極を複素平面の任意の位置に配置する方法を学ぶ．直接的な方法とAckermanの公式を学ぶ．
第8回 11/22 極配置 その２　第7回宿題　第7回宿題解答
　　可制御正準形式を使う極配置の方法を学ぶ．
第9回 11/29　第10回 12/6　第8回宿題　第8回宿題解答　第11回 12/13 最適レギュレータ
　　２次形式評価関数を最小にするという意味での最適なレギュレータを決定する方法を学び，さらにその特長を理解する．
無限制御時間最適レギュレータの構成
MATLABによる最適レギュレータ解
最適レギュレータの重みを変えた場合の初期値応答
第12回 12/20 オブザーバ
　　観測できる入出力変数から状態変数を推定するオブザーバの構成法を学ぶ．
制御対象と同一次元オブザーバの初期値応答と単位ステップ応答
極配置と同一次元オブザーバの併合システムの初期値応答
第13回 1/17
　　今までの講義の総復習と演習により，理解を確実にする．
＊＊＊＊注意　講義中に配った演習問題の２（６）の配置極と
既にここに掲載済みの配置極が異なっていたため，２種類の
問題となってしまいました．お詫びします．両方を区別して掲示します．
2011年1月17日講義中配布演習問題
2011年1月17日講義中配布演習問題の解答
掲載済演習問題
掲載済演習問題の解答

●教科書
土谷，江上：新版現代制御工学，産業図書

●参考書，資料など
1.土谷,深谷：メカトロニクス入門(第２版），森北出版
2.斉藤，徐：制御工学　-フィードバック制御の考え方-，森北出版
3.樋口龍雄：自動制御理論，森北出版
4.K.J.Astrome,B.Wittenmark著，深谷,江上,土谷訳：計算機制御システム-理論と設計-，工学社
5.川田，西岡：MATLAB/Simulinkによるわかりやすい制御工学，森北出版

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