Wednesday, 9 September 2015

Electric Engineering for Transport System (Revised on 2016/01/12)

Electric Engineering for Transport System
Takafumi KOSEKI
Friday 08:30-10:15

This lecture shall be held in English for foreign students, (possibly except for some invited Japanese lectures in Japanese, if there are).

Foreign students in the school of engineering, as well as in school of frontier sciences and the school of information science and technology are cordially welcome!!

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[01] 09 October: Opening of the lecture: General introduction
Weekly report to be submitted on the 16th October: Download
Copy of the slide on the 9th October:  Download

[02] 16 October: Electric railway (1): Electric traction control
Weekly report to be submitted on the 23rd October: Download

[03] 23 October:  Electric railway (2): Traction control_ctnd and high speed ground transportation
Copy of the revised slide on the 23rd October: Download
Weekly report to be submitted on the 6th November: Download

[04] 06 November:  Electric railway (3): Planning of railway operation and railway safety
Copy of the slides presented on the 6th November (and to be used on the 13th November ): Download
Weekly report to be submitted on the 13th November: Download
 
[05] 13 November:  Electric railway (4): Signalling and safety system
Weekly report to be submitted on the 20th November: Download

[06] 20 November:  Electric railway (5):
Signalling and safety system (Continued)
Introduction of linear drives and maglev
Copy of the slides presented on the 20th November (and to be used on the 27th November ): Download
Weekly report to be submitted on the 27th November: Download 

[07] 27 November:  Electric railway (6):
Application of linear drives and maglev to rail-guided transportation
Copy of the slides presented on the 27th November : Download
Weekly report to be submitted on the 04th December: Download 

[08] 04 December:  Electric railway (7):
Electric energy supply
Copy of the slides presented on the 04th December : Download
Weekly report to be submitted on the11th December: Download  

[09] 11 December:  Electric railway (8):
ICT services in public transportation
Copy of the slides presented on the 11th December : Download
Weekly report to be submitted on the18th December: Download 

[10] 18 December:
Other guided transports, e.g., elevator, cable cars and new transportation systems
Copy of the slides presented on the 18th December : Download
 Weekly report to be submitted on the 8th  January: Download 

[11] 25 December: No lecture= Happy holidays!

[12] 8 January: Special lecture on the application of wireless power transmission to transportation (by Prof. Imura)
Copy of the slides presented on the 8th January : Download

[13] 12 January (Tue):
Electric automobile and its traction control
Copy of the slides on EV's presented on the 12th January : Download
 
Intelligent Transportation System and advanced human mobility
Copy of the slides on ITS presented on the 12th January : Download
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Lecture policy/Examination: weekly and semester reports

Semester report
(1)Subject: from keywords from the lectures;
(2)Original summary by yourself (A4 3-5pages);
(3)No identical subjects from a laboratory; and
(4)Examples of possible subjects have been announced here.

レポート提出場所と期限(重要)
Dead line of your submission: 23:59 on Friday, the 29th January 2016
By e-mail to

    takafumikoseki  AT  infoseek.jp

with Subject: eetrs15_Report_YourName
(example eetrs15_Report_TakafumiKOSEKI)


Requests:

具体的条件
1.締切日は2016年01月29日(金)23:59
Deadline: at 23:59 on Friday, the 29th January 2016
2.締切後、数日内に受領確認の返信をします!
Koseki will send you acknowledgment in several days after your submission.  
3.ファイル形式はpdfの添付書類とする
Please send your report in pdf.
4.ファイル容量は大きくとも約3MB未満におさめてください。
The file shall be smaller than 3MB.


「英語講義」ではなく「バイリンガル講義」なので、日本語のほうが書きやすい学生は、レポートを日本語で書いてもよい。(日本語で書いたからといって、採点上不利になることは無い!)


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Official textbook: None
Files of weekly reports and hand-outs: Links shall be on this page: Click them!

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Recommended books: 

1. E. Aoki, etal: "A History of Japanese Railways 1972-1999," East Japan Railway Culture
Foundation, March 2000, ISBN4-330-67901-9
2. Joachim Fiedler "Bahnwesen" 4. Auflage, Werner Verlag
3. 持永: 電気鉄道技術入門 オーム社
4. 「電気工学ハンドブック」オーム社・電気学会
5. 曽根、小谷、向殿編「図解 電気の百科」オーム社
6. 丸山弘志ほか(鉄道総研)「電気・電子技術者のための鉄道工学」丸善
7. 電気学会(電気鉄道における教育調査専門委員会)編「最新鉄道工学」コロナ社
8. 久保田 「鉄道工学ハンドブック」グランプリ出版
9. 機械学会「機械工学便覧 交通」
10. 土木工学協会「土木工学ハンドブック」 技報堂
11. 鎌田・藤岡他「自動車プロジェクト開発工学」技報堂
12. 古川修監修:自動車のしくみパーフェクト事典 ナツメ社
13. デンソーカーエレクトロニクス研究会著, 加藤光治監修:図解カーエレクトロニクス[上][下] 日経BP社

定期刊行物 Journals:
12. IEEE Transactions VT, ITS, IAS, IE, PES, ...
13. Railway Gazette International
14. Elektrische Bahnen
15. 電気学会雑誌、産業応用部門誌
16. 計測と制御
17. 電気学会 交通・電気鉄道研究会資料、ITS研究会資料
18. 電気学会 産業応用部門全国大会講演論文集、全国大会講演論文集(特にシンポジウム)
19. 電気学会技術報告
20. RRR, 各社技報, 鉄道車両と技術(レールアンドテック社)、各種鉄道協会誌、
21. Web site http://www/rtri.or.jp など

2015年度冬学期 「制御工学第二」月曜日1限 @242教室 (2015/12/13 修正)

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

 ---制御工学第二講義予定 --- (工事中)
(01) 10/05(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

10/12 は体育の日のため 講義はなし。

(02) 10/19(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) 10/26(Mon) 居村先生特別講義: 非接触電力伝送とその制御技術
(04) 10/29(Thu) 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, 状態遷移行列と時間応答シミュレーション
(05) 11/02(Mon)  状態空間におけるシステムの取扱(4): 可制御性と可観測性
(06) 11/09(Mon) 状態フィードバック
        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        
(07) 11/16(Mon)  LQR, LQRの解の最適性の証明,  多項式法による極配置の提案
           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)
        第1回演習問題: Download  to be submitted on the 07th December

(08) 11/30(Mon)
   状態推定と定常カルマンフィルタ
  ディジタル制御 頭出し?

(09) 12/07(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、ディジタル系安定性判別
                                  
(10) 12/14(Mon)
 ディジタル制御(2): 標本化定理とエイリアス現象 ディジタル制御系の設計、特にディジタル再設計
講義で用いるデジタル制御に関する説明スライドの資料: Download 
       第2回演習問題: Download  to be submitted on the 18th January

*(11) 12/21(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) 12/23(Wed) 非線形制御入門(堀)

(13) 01/18  (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


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、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18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。

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位相面軌跡と記述関数法を堀教授が1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。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。