2010年度冬学期 「制御工学第二」火曜日1限 ＠242教室 2011/01/15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

第3回目の演習問題を出題中です！

期末試験の日程が正式に2/8午前中と発表されました。

制御工学第二講義予定
(01) 10/05 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) 10/12 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) 10/19 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) 10/26 藤本准教授特別講義: 制御工学の実際: 運動制御への応用
(05) 11/02 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（12/07提出予定）と状態推定に関する説明資料の配布

第１回目のレポート用演習問題です。（12/07の講義の際に提出をお願いします。If you have problems in understanding Japanese problems, please contact me directly! ）

(06) 11/09 居村助教特別講義：　ワイヤレス給電と効率改善のための電力制御技術
(07) 11/16 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
(08) 11/30 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　

ここに状態推定（State estimator, Luenberger observer） に関する説明資料をおきます。圧縮ファイルの中身は、学部講義用の日本語のスライドと、大学院講義用の英語のスライドに分かれていますが、その内容はほぼ同じものであるとご理解ください。次回12/07の講義で説明予定ですが、あらかじめ入手して目を通しておいていただけると理解が深まるものと思います。

(ファイルが開きにくいとの指摘がありましたが、動作確認をしてみて、少なくともWindows上では問題なく機能しましたので、そのままにしてあります。 12/07 10:47 JST)

(09) 12/07 状態推定
(10) 12/14 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
(11) 12/21 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 をこちらからご入手ください。（2011/01/11提出）
ディジタル制御の説明補足スライドはこちらから

(12) 01/11 ディジタル制御(3)：
連続系の制御器と離散系の制御器の対応関係とディジタル系のアナログ近似(ディジタル再設計) + 第３回目の演習出題

最終回の出題では、第３回目のレポートにかける時間が不十分になるとの指摘がありましたので、次週以降の非線形制御入門を中心とした最終レポート（2/1の朝提出予定）をここに出題しておきます。

試験の準備としてはこれに加えて、本日学んだディジタル再設計を用いて、連続系の伝達関数から近似的に等価な漸化式を導く計算を練習しておくといいでしょう。

第3回目演習出題 をこちらからご入手ください。（2011/02/08提出

　　<==期末試験日の発表に伴い提出日が変更になっております。）

(13) 01/18 堀教授：非線形制御入門(1)

(14) 01/25　非線形制御入門(2) 　　

(15) 02/08 08:30-11:30 期末テスト


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。