Friday, 21 September 2018

2018年度冬学期 「制御工学第二」月曜日1限 @242教室 (2018/08/21 初稿)

制御工学第II
月曜日第1限 08:30-10:15 242教室

古関隆章・堀 洋一
Ext. 26676, takafumikoseki @ ieee.org

What's new:


  ---1. 制御工学第二講義予定 ---
(01) 10/01(Mon) 開講日: 状態空間におけるシステムの取扱(1):夏学期の復習、講義の構成など導入的説明、状態変数と状態方程式I

(02) 10/15(Mon) 状態空間におけるシステムの取扱(2): 状態変数と(線形システムの)状態方程式II, 実現問題

(03) 10/22(Mon)  状態空間におけるシステムの取扱(3): 状態遷移行列の導出と性質

(04) 10/29(Mon)  状態空間におけるシステムの取扱(4):
           状態遷移行列と時間応答シミュレーション、可制御性と可観測性
状態FB制御系の設計の考え方: 最適制御、LQR入門

(05) 11/05(Mon) 状態フィードバック
状態FB制御系の設計の考え方: LQR, LQRの解の最適性の証明
極配置法<=多項式法と最適制御(LQR)における評価関数の直感的理解について

(06) 11/12(Mon) 一次元 時不変 線形系のリカッチ方程式と最適制御の例題 状態推定の基礎指令値追従形制御への拡大系の構成(状態FBの補足事項)

(07) 11/19 (Wed)
状態推定と定常カルマンフィルタ

(08) 11/26(Mon)
ディジタル制御(1): 空間量子化と時間量子化サンプリング動作の数学的表現、サンプリングを含む系の取扱とZ変換

(09) 12/03(Mon)
ディジタル制御(2): サンプリングを含む系の取扱とZ変換(続)、ディジタル系安定性判別、標本化定理とエイリアス現象 sとzの関係

(10) 12/10(Mon)
居村先生特別講義: 非接触電力伝送とその制御技術

(11) 12/17(Mon)
藤本先生特別講義 最高精度を求める制御技術の研究

(12) 12/26 (Wed) 月曜扱い
非線形制御入門 (堀)

(13) 01/07
デジタル再設計 まとめ

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(13) 01/21 or 28 (Mon)
08:30-11:30  期末テスト@242 +講義アンケート
(好きなことを書いたA4の紙1枚を持ち込み可とします。)

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制御工学第一の内容(復習)
1.序論
 1.1 制御工学とは何か
 1.2 制御システムの例,分類
 1.3 閉ループ制御と開ループ制御
 1.4 制御工学の歴史

2.システム動特性の表現
 2.1 信号伝達と状態遷移
 2.2 動作点まわりの線形化
 2.3 線形システムの表現
(2.4 ラプラス変換法の基礎)
 2.5 ブロック図とその合成
 2.6 特性の計測法

3.制御システムの安定性
 3.1 線形システムの安定性
 3.2 ラウスの安定判別法
 3.3 ナイキストの安定判別法
 3.4 フィードバック系の安定度指標

4.フィードバック制御系の基本特性
 4.1 入力追従特性と外乱抑圧特性
 4.2 定常誤差と誤差係数
 4.3 2次系の過渡応答
 4.4 2次系の周波数応答
 4.5 高次系の代表根

5.線形フィードバック系の補償
 5.1 フィードバック制御系設計の基本指針
 5.2 直列補償とフィードバック補償
 5.3 ニコルズ線図を用いた制御系設計
 5.4 根軌跡を用いた制御系設計
 5.5 直列補償とPID調節計
 5.6 フィードバック補償

6. 制御工学第二から制御工学第一への移行
 6.1 古典的制御の復習と状態空間法との関係(フィードバック制御と多項式法など)
 6.2 状態空間におけるシステム序論:連続量と離散量

---
2. 教科書・参考書
新: 制御理論の基礎 昭晃堂 (これは生協などで購入可能と思われる。)
(堀・大西: 応用制御工学 丸善
ただし、この本は現在書店で入手できない。図書室にはあるはず。履修者の皆様の学修の便のため、堀教授にお願いし、制御工学第一のときと同様に原稿のpdf版をいただいているので、こちらのリンクからご入手ください(講義初回で示したPW付)。

いずれにしても、上記は教科書指定ではなく、推薦参考書なので、授業では該当ページを示すのみで板書の内容と一対一の対応にはなっていない。主として、自宅 学習や演習問題を解く際の参考として活用してほしい。具体的にはいろいろと探してみて自分に合うと思う本を買って学ぶのが良い。

平井・羽根田・北村: システム制御工学 森北出版
金原・黒須: ディジタル制御入門 日刊工業新聞社
小郷・美多: システム制御理論入門 実教出版社
前田・杉江: アドバンスト制御のためのシステム制御理論 システム制御情報学会編 朝倉書店
正田: 制御工学 培風館

MATLAB: SimuLink, Control tool boxなど
計測制御学会誌、電気学会雑誌、論文誌など

3. 授業の受け方
式を自分で追ってみる-------演習問題。
学生実験課題19で体験する演習のように、Octave, Scilabなどを用いたシミュレーションもできると良い。
(このブログの並びにある実験課題19の解説を参照されたい。)
演習問題のレポートをすべて期限内に提出することを、期末試験を受ける条件とする。

A4の方眼紙をノートとせよ: 授業は基本的に板書を中心に行う。
色鉛筆を用意する-------作図の理解に便利。

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位相面軌跡と記述関数法を堀教授が12月末に丁寧に解説してくれるが、非線形制御の解説は一般に手薄になりがち。参考書の相当部分を自主的に読んで自分でも実務的な手法を学ぶべく努めてほしい。

Thursday, 9 August 2018

3年生Aターム実験課題 No. 19 制御系設計と運動制御 (コントロールラボ担当 2018/08/09 初版)

 堀、藤本、古関が共同で担当する課題19では、電気―機械系の相互作用で生ずる運動制御を通じ、講義で学んだ制御理論、特に、フィードバック制御 を、外乱の影響や機械的振動の抑制を体験することで実践的に学びます。そして、制御系設計法を実践的スキルとして体得することを目的とします。

 本課題の履修者は、動的な物理現象への技術者としての関わり方、制御理論の基礎的な考え方を身につけることができます。同時に、ロボット、工作機械や搬 送装置などのための産業用ドライブ、車両駆動など、広い範囲の実務に臨む際の有力な武器となる技術的素養を、この経験を通じて体得することが期待されま す。

重要: 初日に自分の使用するノートPCを必ず演習会場に持ってきてください!

演習および実験の場所と時間: 3日目以後は三号館の実験室に集合

実験の正規の時間: 13:00-16:40
[1] 09/27, 10/02 前半の演習@413 号室   04, 08, 09 後半の実験@3号館電力実験室
[2] 10/11, 15  前半の演習@413号室   10/16, 18, 22 後半の実験@3号館電力実験室
[3] 10/23, 25 前半の演習@413号室    10/, 29, 30, 11/01 後半の実験@3号館電力実験室

Octave(, MATLAB, Simulink)の使用法については、関連の参考書やweb上の説明(例)などを見てください。
「Matlab 基本 初心者」などのキーワードで検索をすると、親切な解説を日本語で書いている方もいらっしゃります。最も早く学ぶためには、適切な入門的参考書を本屋で一冊購入することだと思います。(アマゾンなどでキーワード検索をかけると良い参考書が見つかるでしょう。)

 また、学生版を自分で購入する方は、このページから、(あるいは大学生協などを通じて)申し込みができると思います。フリーソフトSciLabの入手はこちらから。
 Octaveというフリーソフトは、よりMatlabに似た使用環境を与えてくれます。Octave, Scilabともに、UbuntuなどのLinux上のソフトとしても使用可能です。本演習では、主としてこのOctaveを用いて学ぶことにしましょう。

演習、実験に必要なテキストおよびファイルを以下から事前にダウンロードしてよくお読みください。

------------演習/実験の内容の解説と必要ファイル(工事中)----------------
(リンクを右クリックで「新しいタブで開く」として、ファイルを閲覧あるいはダウンロードしてください。)

(1) 制御CAD演習テキスト https://www.dropbox.com/s/xq30813emsyd2zx/Enshu170926.pdf?dl=0(2017年度版 仮置)
     VOID: (演習、実験の詳細な時間的スケジューリングは、TAの指導にしたがって柔軟に調整してください。 -/--にリンクを正式版に更新しました。)

(2) 数値計算ツール Octave 日本語での解説はこちら

----実験課題----
(3) 一軸ロボット実験指導書https://www.dropbox.com/s/871kqh6tjzl7zvw/horitxt171002.pdf?dl=0(堀教授 2017年度版 仮置)   


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提出レポートについての具体的指示

<親レポートとして出す人>
演習問題の中で赤で書かれたもの(できるだけ網羅的に)
+実験(結果と考察を中心に) 考察課題 (2)+(5)+(7) +α

<子レポートとして出す人>
実験(結果の簡単なまとめ)+ 考察課題 2つを選んで提出

Tuesday, 12 June 2018

Lecture record: Japan in the Global 21st Century: Retrospectives and Challenges on The 150th Anniversary of the Meiji Restoration, 22-24 June, 2018, Istanbul


 Research topics for railway technology in Japan
 --- for sustainable growth of our society----
Takafumi KOSEKI, 
(Professor at the Dept. EEIC, The University of Tokyo, Japan) Revised on the 17th June 2018 


Abstract

 Immediately after the Meiji Restoration 1868, the railway was introduced to Japan in 1982. Japanese government built the Engineering College in 1871, and the electrical engineering education was started by Prof. W. E Ayton in 1873. This is the globally first department of electrical engineering.   Electric engineers have a substantial contribution to the extension of the railway network in Japan, In this colloquium, the author introduces the history and his present research activities briefly, and explains present status of Shinkansen technology, the Japanese High-Speed Ground Transport, and technical development of Japanese Maglev.

(The following table of contents was revised and reduced in order to adapt the presentation time shorter than my initial expectation informed on the 14th June 2018. )

Table of contents 

0. Self-introduction &  The Univ. of Tokyo
1. General introduction: Electric Railway
2. Electric power supply to a railway
3. Japanese Shinkansen---advantage of AC-drives
4. Another high-speed solution: MAGLEV

5. Concluding remarks

A. Research on railway energy management in DC urban electric trains

Slide contents


[1] Title slide:
 Research topics for railway technology in Japan
 --- for sustainable growth of our society---
[2] Contents

[3] Department of Electrical Engineering and Information Systems at the University of Tokyo
[4] Dept. EEIS: Campus
[5] KOSEKI Lab. at Department of Electrical Engineering and Information Systems at the
University of Tokyo

[6] The first department of electrical engineering
[7] The birth of Dept. EE, UOT
[8] Dept. EE UOT established in 1873

[9] General Introduction: Electric Railway
[10] Railway as a mass ground transportation
[11] Large transportation market in Tokyo area

[12] Electric power supply to a railway
[13] Birth of electric traction and its strong points
[14] Early railway history of JAPAN

[15] Japanese Shinkansen
[16] Japanese High-Speed Trains=Shinkansen
[17] The first Shinkansen 0-series
[18] Power Electronics (0) contribution to compact subsystems
[19] Shinkansen 100 series
[20] Power Electronics (1)  contribution to compact subsystems
[21] Era of ASM: JRC 300series (1992)
[22] Power Electronics (2)  contribution to compact subsystems
[23] Asynchronous AC motor
[24] Technology for reducing running resistance in N700
[25] Active floor inclination control
[26] Efforts to reduce environmental impact for Shinkansen presented by JR-Central
[27] Challenge to high-speed HAYABUSA/ E5-series, JR-East

[28] Another high-speed solution: MAGLEV

[29] Governmental advisory board for Chuo-Shinkansen
[30] Solution choice of Superconducting EDS
[31] Miyazaki Test Track
[32] Yamanashi test-track: power electronics and better SC-magnets
[33] Superconducting Electrodynamic Suspension and Linear Synchronous Motor
[34] New technology for wireless onboard power supply
[36] Route plan:  Nagoya-Tokyo
[37] Actual rolling stock L0 presented by JR-Central on 2013/06/03
[38] Comparison of running-profiles of major HSGT's

[39] Concluding remarks
[40] Conclusions

----------------------
Appendix (A part of not presented)
[42] Electric Energy Management in Japanese DC railways
Energy-Saving Automatic Electric Train Operation by Maximal Usage of Regenerating Brakes
[43]Introduction

[44] Theoretical aspect for energy-saving effort
[45] General strategies to reduce energy
[46] Fundamental strategies for energy-saving operation
[47] Three strategies for energy-saving train operation
[48] How to dig out “hidden time” for energy-saving
[49] Three strategies for energy-saving train operation
[50] Image of improved running profile
[51] Linear Induction Motor at a linear-metro rolling stock
[52] Traction curve of a LIM
[53] Circuit configuration of DC-power supply for calculating a change of panto-graph voltage
[54] Three strategies for energy-saving train operation
[55] Efficiency map in powering mode

[56] Theories for energy-saving effort
[57] An example of train-running profiles under sectional inequality constraints in speed numerically optimized by dynamic programming
[58] An example of train-running profiles under sectional inequality constraints in speed numerically optimized by dynamic programming II
[59] Optimization for difficult cases
Fundamental modeling for parametric optimization of notch-input actions
[60] How to optimize running profiles efficiently under sectional inequality constraints in speed numerically optimized by improved DP
[61] Energy-Time chart and equal sensitivity condition for total minimal energy consumption


[62] Experimental verification: Vehicle test on a commercial track in 2015
[63] Vehicle tests in 2015: Dr. Watanabe’s works with JSA
[64] Example of operation improvement
[65] Steps of operation improvement
[66] Summary of final achievement of our energy-saving efforts
[67] Conclusions of the research on the E-saving ATO


An encrypted copy of the slides presented by me is available here.

Monday, 4 June 2018

2018年6月04日 環境電気工学(古関担当分)資料

6/04  古関担当の環境電気工学の講義の資料(暗号化スライドファイル, 含むレポート課題)をこちらからご入手ください。


同じレポート課題を、以下に PWなしで再掲します。

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電気鉄道と電気自動車は、ほぼ同じ19世紀末に歴史的登場を見た。しかし、20世紀以降における両者の技術の発展、実社会における活躍の様子には大きな相違があった。
(1) 上記の相違がなぜ生じたかを論じよ。

(2) 電気自動車技術の発展にも影響され、現在、電気鉄道でも、エネルギー蓄積素子を地上の電力設備および車両に搭載する研究開発が行われている。その得失について、君の考えを述べよ。

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Thursday, 24 May 2018

日本鉄道技術協会講演会の資料のページ 6/1 (6/4改訂)

JREA技術講演会 

古関の拙い講演をお聞きくださりありがとうございます。その際の資料(暗号化pdf)こちらにてご覧ください。なお、6/4に、講演時のご指摘を反映させたものに版を改めております。

ご聴講とご指導ありがとうございました。 

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2018/06/01 技術講演
「次世代の公共交通システムードライバレス自動運転実用化への挑戦ー」配布資料
古関 隆章 (東京大学 大学院) 
 投影スライドの控えを 上記のリンクから講演後にご覧いただけるようにします。ファイ暗号化されていますので、PWとして、P###############1 を入力してファイルをご覧ください。

[1] 次世代の公共交通システム ー ドライバレス自動運転実用化への挑戦ー 
古関隆章(東京大学) 

[2] はじめに
都市鉄道の運転とその将来
Automated Guided Transport と自動運転
なぜ自動運転か? 
地下鉄への適用:国際動向 標準化
日本の地下鉄事業者の取り組み
自動車と鉄道の自動運転技術
都市鉄道一般への展開と技術的課題: 最近の検討の動向
省エネルギー運転と自動運転

[3] 都市鉄道の運転とその将来

[4] 大都市の大量輸送

[5] 人口減社会における公共交通の重要性

[6] 持続可能な鉄道経営のために
情報通信技術の活用
需要への柔軟な対応
利便性を追求する短編成高頻度運行,
デマンド運行?
持続可能なビジネス: 省力化と高安全・高信頼運転の両立

[7] Automated Guided Transport と自動運転
[8] 1980年台に始まる新交通システム
[9] 魅力的な都市空間活用と移動手段
[10] 利便性と高速性

[11] なぜ自動運転か?

[12] 持続可能な鉄道ビジネス:省力化と高安全・高信頼運転の両立
1. 需要への柔軟な対応
2. 利便性を追求する短編成高頻度運行,デマンド運行?
3. 自動運転ならではのさらなる価値

[13] 輸送需要変化への柔軟な対応
(1) 経済成長への対応から人口減の社会
(2) ピークへの対応力を持ちながら、オフピークでも資源有効活用のできるシステム
いつも長編成の列車を走らせておくわけにはいかない
少ないスタッフで、運転もメインテナンスも持続可能な形?==>自動化 IT活用
(3) システム技術としての国際競争力

[14] 利便性を追求する短編成高頻度運行, デマンド運行?
(1) 輸送需要が少なければ、列車を間引くのではなく、短編成で利便性の高い高頻度運行を行う。
(2) 交通弱者への対応: 高齢時代は デマンド運行
(3) 運転の完全自動化は、イベント時の超高頻度運転および終夜運転にも貢献

[15] システムによる運転ならではの付加機能
1. イベント対応 高頻度運転
2. 終夜運転 (除雪のみの目的でも)
3. 省エネルギー運転(後述)
4. 電力融通を考慮した複数列車同期運転
5. 状態監視のための運転?

[16] 運行管理との融合 ビッグデータと学習機能?

[17] 運転整理における柔軟性の拡大
(1) ドライバレスなら乗客と列車の筋で運行管理が可能に
(2) 現在でもATOの方が、運転再開は早い?
(3) OCCがすべてを把握し、情報を送り、列車を動かす
(4) 多くの手を「定石」としてもっておく
      (電力システムのマネージメントも含む?)
(5) 機械学習でシステムも経験を積む?

[18] 地下鉄への適用:国際動向 標準化

[19] パリ地下鉄における実用化
地下鉄14号線で無人運転の実用化
← IEC62267に準拠した設計、ホームドア(フルスクリーン)による無人運転の実現化
地下鉄1号線での無人運転化(順次)、
→ CBTC(列車無線制御システム)への変更とセット   IEC62267で規定されたホームドア(腰高式)の実現
・パリ地下鉄公社(RATP)によるドライバレスは、省力化、省エネルギー化を目標
・トンネル内での非常停止等に対しては、OCC(Operation Control Center)
からの指令、遠隔リセットによる再起動で基本的には対応するが、万が一の場合は、Staffが30分以内に到着し、避難誘導を行う

[21] Bombardier社のビジネスモデル シリーズで世界展開 Innvovia
[22] 世界市場の広がり

[23] 欧州の動向: ニュルンベルク地下鉄の事例

[24] 国際標準化 IEC 62267 WG39
(1) 都市交通システムの運転士による運転を自動運転にする場合の、
リスクを低減させる方策例を述べ、安全性要件を述べる規格
(RATP関係者が、国際主査)
(2) 都市交通の運転の機能を整理して、役割をStaffか、systemかによって、
自動運転の程度を階層化する
(3) DTO(Driverless Train Operation)、UTO(Unattended Train Operation)
を自動運転と定義する
(4) 現在の日本の無人運転システム(ゆりかもめ等の新交通システム)も
この規格に準拠している
(5) ホームドアの安全性要件もこの規格で記述されている

[25] IEC 62267 WG39における運転方式分類
[26] 日本における自動運転の実現方法
[27] 国内標準化 JIS E 3802
(1) IEC62267の成立を受けて、自動運転装置(ATO)のJISの改定を行った。
(2) 自動運転装置(ATO)の試験法を定める規格で、IEC62267とは直接リンクしないものの、安全確保の考え方、ATOの機能は準拠している。
(3) ATOの構成についても規格化されているが、IEC62267は、構成そのものについては、規格化はしていない
[28] AGTにおける先行的展開
(1) 日本では、高架構造の新交通システムでUTO,DTOが実現されている。
(2) これは、避難誘導が比較的簡易に実施可能なことによる
(3) 基本的に、日本の新交通システムは、故障しない、駅間に停止しないことを
前提とした設計となっている。
(4) 地下鉄で実用化されないのは、トンネル内火災の場合の対応、避難誘導に
関して、車内にstaff(特に先頭)がい(て、異常を監視す)ることが基本と
なっているためである。
(5) この監視機能(火災等の異常)、避難誘導が、現状のStaffと同程度に実施
可能ならば、ドライバレス地下鉄は可能
(6) 福岡市交通局七隈線はDTOであるが、これは、設計時に、十分な駅部火災対策
を行い、また、先頭にStaffが乗車していることにより実現された。

[29] 日本の都市交通の運転自動化に向けた取組

[30] 日本の地下鉄事業者の取組

[31] 日本地下鉄協会における調査検討(1)
福岡市 七隈線 2005年 2月開業
2001年度: 日本地下鉄協会で、次世代地下鉄システム研究委員会(委員長 東京理科大学 正田英介教授 当時)
魅力有る駅空間の創造とドライバーレス運転の本格的な導入による安全性、利便性、快適性、経済性向上の可能性を集中的に討議: 2002年6月に報告書

[32] ドライバレス運転: 経済性は如何?

[33] 福岡市交通局の挑戦

[34]  日本地下鉄協会における調査検討(2)
引き続き、国土交通省での ドライバレス運転検討会
2005 3月「地下鉄における運転方式の課題と対応策に関する検討」  =>当面は運転士付きでの開業とした。
2014年2月から 地下鉄における運転方式の課題と対応策に関する調査検討小委員会(地下鉄のドライバーレス運転に関する調査検討)を現在までこれまで12回開催し、検討継続中 

[35] 日本地下鉄協会における 海外調査

[36] 最近の各社での検討

[37] ドライバレス運転: 添乗員 DTO と巡回員 UTO
添乗員: すべての列車に乗務、動力車操縦者運転免許を有さなくても良い。列車先頭部の乗車でなくとも良い。
巡回員: 数列車中1列車に確率的に乗務、動力車操縦者運転免許を有さなくても良い。客室を巡回する。
 <==巡回員付きドライバレス(UTO)が、公共交通の国際標準。

[38] 車上鉄道スタッフの役割と責任?
<男の鉄道?>:適性は男性にあるのか?
これは国際的には愚問:ドライバレスはお猿の列車?
安全確認、避難誘導は女性の方が適している?
セキュリティ管理巡回員 おっさん のほうが良い?
2. 行政の意思(省令など?)と鉄道事業者の判断
 安全上の判断を求められるなら、スキル・訓練の
 要求レベルは高い

[39] (2018時点で)懸念すべきことと技術基準の検討

[40] 自動車と鉄道の 自動運転技術
[41] 付加的機能から入ったITS---自動運転なんて....
[42] 自動運転はビジネスの核心に?
[43] 自動車の自動運転
[44] 自動化レベル
[45] 急激な変化 
エンジニアのおもちゃから実用化期待への劇的展開?
[46] 自動車の駆動技術の電気化と自動運転の相性
(1) 内燃機関から電気モータへ 頭脳も足回りも電気!
(2) モータ駆動 制御の速さ、精度、再現性....
  電気現象は機械系より2桁早い motion control
        電気ー機械エネルギー変換の双方向性
   回生制動 バッテリーマネージメント
(3) 情報も電力供給も道路から: 走行中WPT

[47] 鉄道と自動車:融合研究分野ITSへの 交通研の取り組み
[48] 問題の核心:(自動車自動運転における)安全の責任論
[49] 鉄道屋は自動車の技術発展から何を得るのか?
(1) 汎用センサの利用による高機能化、省コスト化
(2) 安全性の考え方
(ドライバーはバックアップか、完全にシステム依存か)
(3) セキュリティ(ハッキング対策等)の考え方
(4) 国際標準化の考え方
(国際商品としての自動車は、国際基準で規定する場合も)

[50] 都市鉄道一般への展開と 技術的課題

[51] DTO@地上の都市鉄道でさらに考えるべきこと
(1) 踏切での安全性の確保
(2) 前方監視による安全性確保
(3) 避難誘導による安全確保

[52] 省エネルギー運転と自動運転
[53] 省エネルギー運転の基本思想と 「水間プロジェクト」
省エネルギー運転の基本(2010年時点で):運転支援による省エネ
(1) エネルギ蓄積デバイスの導入は当面将来課題とする。
(2) 走行時分は守る。
(3) 出来るだけだ行を長く導入する。
(4) 回生ブレーキを最大限有効活用する(ベストエフォート)
+大きな回生パワー放出を回避し回生失効を防ぐ。 
    定電力ブレーキ!
(5) 無駄な再力行を避ける。
(6) 加減速は最大性能を用いる:(加減速時間の最小化!)
[54] 人にとっての省エネルギー運転の難しさ
[55] 省エネルギー運転の基本思想と 「水間プロジェクト」 実装法と実績
[56] 省エネルギー運転 「水間プロジェクト成果例 in 2012」
[57] 日本地下鉄協会 での省エネルギー運転実証試験


[58] おわりに  鉄道事業の将来に明るい展望をもつために
自動運転 ドライバレス化に向けた検討は,新交通システムでの実現は先行したものの、在来鉄道では、「黒船」対策として始まった。
 ---在来鉄道における実用化では、マレーシア、シンガポール、中国の
   後塵を拝している日本
情報と実在システムの融合: 
    安全かつ高品質・高信頼な制御
  本来は日本のお家芸 のはず。 ?? 

自動運転の付加価値: 人口減少社会での持続的鉄道運行、

「風が変わった?」
運行の柔軟性+省エネルギー、ビッグデータへの対応と人工知能応用?

Thursday, 19 April 2018

Control & System Theory: A practical approach to design a feedback controller and its application to Maglev (2018/04/20, 27)

Herewith you can download the materials use in Koseki's lecture.

[1] Slides on the 20th April on fundamental classical controller design methods: Download  the file from this link.

[2]  Exercises: Download  the file from this link.

[3] Matlab codes for the exercises: Download  the file from this link.

[4] Slides on the 27th April on magnetic levitation: Download  the encrypted file from this link. (Please input the password given in the lecture on the 20th April.)

Thursday, 5 April 2018

総合科目「足からロケットまで ---走る/飛ぶ/探る科学入門」 2018/07/13改訂

平成30年04月05日
取りまとめ:工学部電気電子工学科 教授  古関隆章 (URL http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp, e-mail: takafumikoseki AT ieee.org) 場所: 駒場キャンパス駒場12号館 1212教室/Komaba Bldg.12 Room 1212 金曜日5限(16:50-18:35) Skype: takafumikoseki 時間割コード 31265 共通科目コード CAS-GC1F46L1


===WHAT'S NEW===
4/5 講義のページを立ち上げました。
4/9 講義ページ第1回目の関連資料の貼り付けなど、アップデートしました。講義スケジュール一部変更になっています。
4/25 東日本旅客鉄道株式会社 関島講師の講義スライド(暗号化配布資料)をアップロードしました。
6/13水曜日の17時から駒場食堂2階にて、丁友会主催の工学部の学科ガイダンスが開催されます。こちらをご覧になり、積極的にご参加ください!
7/13 講義終了しました。ご参加ありがとうございました。
6/29の古関のスライドをアップロードしました。
大西先生のキーワードを追記しました。

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標記講義を、駒場キャンパスにて開講します。
  ものを動かすことに興味のある人は、目指す専門分野を問わず広くご参加くださりますよう願っております。大学の 講義では細かく見ればわからないところがたくさん出てきますが、それはむしろ当たり前のことです。わからないことがあったことを、いちいち気にする必要は ありません。大切と思われることを、必要に応じて自分で調べ、あるいは教員に積極的に質問し、わからぬことをわからぬままに放置せぬ努力を忘れねば大丈夫 です。
   人や物を効率良く運ぶことが、文明社会の成立に欠かせず、移動手段を提供する技術が、我々の生活の基本を支え、そして生活を楽し く豊かにするために大切です。実際、日常的な生活の中で、自動車や鉄道などの身近な交通は不可欠なものとなっていることを実感しているでしょう。人々は太 古の昔から、速くて、快適で、便利な移動手段を求めてきました。近年は、これに加えて、安全性への意識も高まっており、環境への負担の少ない交通、高齢社 会への移行に伴い「交通弱者でも移動の自由が奪われない」バリアフリーに対応した交通など、移動手段の「質」に対する要求もさらに高いものとなっていま す。このような様々な要求に応える「運ぶ」営みのために、電気や情報の技術が貢献できることは多く、交通における電気・電子・情報技術の役割はますます大 きくなっています。本講義では、このような視点から、電気エネルギーおよび情報通信や計算機技術を積極的に用いて人や物を「うまく」運ぶ方法論を

--電気自動車、ハイブリッド自動車
--リニアモータ・磁気浮上超高速鉄道
--電気鉄道など軌道系の交通システム
--宇宙環境におけるロボットの移動技術

を例に、オムニバス形式で2-3時間程度ずつ解説をし、高校や教養学部で習う物理や数学の延長上にどのようにこれらの技術が構築されているかをできるだけわかりやすく具体的に解説するとともに、最新の研究動向を紹介します。

(この研究に興味を持つ受講者には希望により研究室の見学なども可能です。熱心な文系の学生も歓迎するが、基本的には高校の理系科目選択者程度の物理、数学の知識を前提とした講義内容とします。)

古関隆章(こせきたかふみ 教授 工学部)以外の講師陣:
藤本博志(ふじもとひろし 准教授 工学部)
居村岳広(いむらたけひろ 講師 工学部)
大西 亘 (おおにしわたる 助教 工学部)
+JAXA 宇宙科学研究所, 新領域創成科学科 および東日本旅客鉄道株式会社からのゲスト講師 計5名(水間/久保田/関島)

---H30年度の講義スケジュール---
(各講義タイトルは概要を示すものですので、今後、微修正の可能性があります。3/22)
        16:50-18:35 駒場12号館 1212教室/Komaba Bldg.12 Room 1212


済(1) 04/06 古関 初回 講義ガイダンス+エネルギー変換と電気駆動
済(2) 04/13 古関 電気車両駆動技術史;電気鉄道と電気自動車の類似点と相違
初回および2回目の講義のスライドのコピーをこちらにてご覧ください。
                                                                (暗号化pdf 約6.4MB)
済(3) 04/20 居村 ワイヤレス電力伝送の概説
済(4) 04/27 藤本 電気自動車の運動制御
済(5) 05/11 藤本 電気駆動と航空機 ------ 電気で空を飛べるか?
済   05/18 午後 本郷 電気電子・電子情報工学科 研究室公開
済    05/19-20 五月祭でも研究室の展示などがあります。 奮ってご参加ください!
済 (6) 05/25関島(古関)電気鉄道の環境性とそれを支える電力供給技術 I 鉄道電気システムの基本
6回目の講義のスライドのコピーをこちらにてご覧ください。
                                                                (暗号化pdf 約6.1MB)
済 (7) 05/29(Tue) 関島(古関) 電気鉄道の環境性とそれを支える電力供給技術 II JRの新技術への挑戦
7回目の講義のスライドのコピーをこちらにてご覧ください。
                                                                (暗号化pdf 約5.2MB)
済(8) 06/08 水間 交通システムの安全性とその評価技術 I
済(9) 06/15 水間 交通システムの安全性とその評価技術II
済(10) 06/22 久保田  宇宙研の紹介, 宇宙に挑む制御の技術
済(11) 06/29 古関 磁気浮上とリニアモータを応用した交通システム
11回目の講義のスライドのコピーをこちらにてご覧ください。
                                                                          (暗号化`pdf 約 3.1MB)
済(12) 07/06 久保田 宇宙の謎を探る,月惑星探査ロボット
済(13) 07/13 大西(古関) フィードバックとはなにか―地球科学から精密位置決めまで

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重要:
本講義の成績評価の主たる部分は以下のレポートの評価結果に基づき行います。
レポートを、以下の要領でe-mailで提出してください。成績評価は、レポート採点結果と講義への出席回数を総合し、厳正に行います。

[1] 締め切り (教員側で採点作業をし報告できるぎりぎりの設定をしているので厳守してください!)
  7月13日~ 7月 27日 (16:50〆)

[2] 提出先
こちらのリンクにアップロードしてください!

[3]  レポート提出に関する技術的注意と参考情報
着実かつ迅速な採点作業のための重要な技術的お願い:

レポート本文の添付ファイル名を
Report_to_レポートを見てほしい希望教員名-学生証番号_提出者氏名.pdf
(例) Report_to_KOSEKI-240557d_GakuseiTaro.pdf
としてください。

 ワープロなどは任意ですが、 フリーのlibreofficeなどを用いれば、数式を用いた文書もpdf化も含めすべて簡単に処理できます。(ちなみにこのページや教材の作成は、 OSもWindows環境ではなく、Ubuntu上のソフトですべてを行っています。)
google docs、zohoなどを用いても図入りの文書作成とpdf化は可能です。(ただし、数式作成機能はありません。)
また、任意の文書ソフトからの pdf化もフリーのツールで可能です。

[4] 表紙に記載する項目
課題名:  ○○○○ (-----課題2に相当する課題名)
学生証番号: ○○○○    提出者氏名: ○○○○ とコメントを返すためのメールアドレス
関係講義テーマとレポートを見てほしい希望教員: ○○○○
教員からのフィードバックを送るべきe-mailアドレス(夏休み期間でもアクセス可能なメールのアドレス) 

なお、ある聴講者の方からこのレポート提出について以下のお問い合わせがありましたので、ご参考までここに引用します。

-------------レポート提出に関する Q &  A---------------------------
Q1 表紙に記載する「課題名」とは、[課題2]のレポートのタイトルという解釈でよろしいでしょうか。
A. はいそのようにお考えください。HPの記載もわかりやすく改めることにします。

Q2 [課題1]に関して、「レポートを見てほしい希望教員」とは関係講義を担当された先生のことだと思いますが、その他の先生方にも感想や要望をお伝えしたい場合、どうすれば良いでしょうか。
A. その他の先生へのメッセージは、見て欲しい先生の名前と共にそのコメントを、レポート本文の冒頭(表紙のページ)にご記入いただければ、それを拝見し、古関が必要な転送を行います。

Q3[課題2]に関して、例が挙げられていますが、これ以外に自分で自由にテーマ設定をしても不利になりませんか?
A. もちろんです。学生さんの自主的なテーマ設定、提案は大歓迎です。

以上、よろしくお願いします。
-------------レポート提出に関する Q & A終わり---------------------



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[5] レポート課題: 

[課題1] 上記の希望教員に焦点をあて、講義の感想、特に、要望や講義で改善すべき点など、来年度以降より良い講義にするためのご意見を記してください。(建設的批判を歓迎します。批判的意見を書いたから悪い評価に繋がることは決してないとお考えください。)

[課題2] 講義課題に関係するキーワードを選び、自分の興味のあるテーマを1つ設定し、それに関して、単なる調査ではなく、必ず自分の意見を入れ、 A4 レポート用紙で、6ページ以内で論じてください。

キーワードの例
超電導技術と輸送の科学

エネルギー変換と電気駆動
電気車両駆動技術史
電気鉄道と電気自動車の類似点と相違
電気鉄道の環境性
電気鉄道における電力供給技術

宇宙と電気技術者
月惑星探査
電気で動く宇宙探査機
宇宙に挑む制御の技術
探査ロボット

電気自動車の未来
電気自動車とバッテリー技術
ワイヤレス電力伝送技術
電気自動車の運動制御

地球システム
フィードバック
半導体露光装置、液晶露光装置
ムーアの法則
高速高精度位置決め制御

(調査・参考した資料については、末尾に参考文献リストを記載し明示してください。参考文献の上手な挙げ方も評価対象になりえます。)


※講義改善への積極的ご提言は、上記のレポートの課題のみならず、講義アンケートあるいはこのブログへのコメントの形でも積極的にお寄せいただきますようお願い申し上げます。