Monday, 5 October 2009

2009年度冬学期 「制御工学第二」火曜日1限 @242教室 2009/01/25改訂

制御工学第II (火曜日第一限 242教室)
古関隆章・堀 洋一
Ext. 26676, takafumikoseki @ ieee.org

制御工学第二講義予定
(01) 10/06 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) 10/13 状態空間におけるシステムの取扱(2): 状態変数と状態方程式II、 実現問題、
(03) 10/20 状態空間におけるシステムの取扱(3):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
(04) 10/27 堀教授: 非線形制御入門(位相面軌跡法)
(05) 11/10 状態空間におけるシステムの取扱(4): 多項式法による極配置の提案、状態フィードバック、第1回目演習出題(12/08提出予定)状態推定に関する説明資料の配布
(06) 11/17 呉助教 特別講義: 福祉制御工学 I
(07) 11/24 状態FB制御系の設計の考え方: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
(0#) 12/01 休講:状態空間法、最適制御演習(自宅学習)<==11/10配布の状態推定の資料をじっくり学んで、第1回目の演習課題をしっかり完成させてください!
(08) 12/08 LQRにおける最適性の証明、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、指令値追従形制御への拡大系の構成 
(09) 12/15 状態推定(配布資料の補足説明) +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
(10) 12/22 ディジタル制御(2): ディジタル系安定性判別、ディジタル系のアナログ近似、第2回目演習出題
(11) 01/12 呉助教 特別講義:福祉制御工学 II
(12) 01/19 ディジタル制御(3): 有限整定とデッドビート応答
(13) 01/26 ディジタル制御(4)  第3回目の演習出題
非線形制御(位相面軌跡法)の補習を含む第3回目の演習問題をこちらからご入手ください。
 (期末テスト開始前に回収予定です。)

デジタル制御説明の補足資料はこちらからご入手ください。

(14) 02/02 予備日
(15) 02/09 期末テスト 08:30-10:00 @242教室

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

制御工学第二から制御工学第一への移行
 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)
 状態空間におけるシステム序論:連続量と離散量

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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。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版をここにいただいた。ただし、講義初回で示したPW付。


いずれにしても、これ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18で体験する演習のように、SCILABなどを用いたシミュレーションもできると良い。
(このブログにある実験課題18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。
本年度は位相面軌跡を堀教授が11月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。冬休みなどに参考書の相当部分を自主的に読んでもらえるとありがたい。

本資料の更新版をはじめ、講義中の資料は必要に応じて、http://takafumikoseki.blogspot.com/ から入手可能なようにアップロードします。

3 comments:

Anonymous said...

古関先生
はじめまして。
大学院精密機械工学専攻社会人博士課程の菅澤と申します。
E-mailアドレスは、sugasawa@aml.t.u-tokyo.ac.jpです。
制御工学第二の授業に出席したかったのですが、本日まで会社の都合がつかず、欠席となってしまいました。次回10月20日からは、火曜日に都合をつけまして、本格的に制御の勉強をしたいと思っております。次回から先生のご連絡では課題提出となっていますが、今までの授業に関して資料をいただけるのであれば、是非いただけないでしょうか?予習しておきたいと思います。特別扱いは無論有り得ないことでしょうが、勉強したい気持ちに何とか第一回、第二回分の予習・復習をさせていただけると助かります。ご迷惑おかけします。ちなみに、UT-mateへの単位履修登録は本日行いました。何卒、何卒、重ねて、よろしくお願いいたします。

TF_Koseki said...

菅澤様

古関です。

こちらへのお返事が遅くてすみませんでした。講義へのご参加まことにありがとうございます。

メールで申し上げましたとおり、卒業単位に含まれなくても良いということであればご参加いただきますことは大歓迎です。プロのエンジニアとしてのご経験に基づき、講義の今後の改善法に対していろいろとご意見をいただければありがたく存じます。お目にかかれますことを楽しみにいたしております。第1回目の課題は後日このページででお示しする予定です。

TF_Koseki said...

11/08 第1回目の演習問題および状態推定に関する説明資料をアップロードしました。12/01を休講にせざるを得なくなりましたので、その時間も利用してよく自習をしていただき、演習は12/08の講義の際にご提出ください。

         古 関