Friday, 21 September 2018

2018年度冬学期 「制御工学第二」月曜日1限 @242教室 (2019/01/03 改訂)

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:
10/01 の講義、列車ダイヤの大幅な乱れのため20分繰り下げて行いました。
10/31 第1回目の演習問題(12/3提出)をアップロードしました。
11/26 堀先生のテキストへのリンクがいまだにないとのご指摘に従い、そのリンクを張ります。こちらからご入手ください。(講義の最初で申し上げたPW付)
12/07 第2回目の演習問題(01/08 17:00  まで事務室課題レポート提出box)をアップロードしました。講義での予告よりも作業が遅れてしまいすみませんでした!
12/18 ご指摘があり、大学のカレンダー上01/07の講義ができないことが判明しました。これに伴い、「01/07の講義で回収」としていた第2回目のレポート提出方法を変更します。01/08の17:00  まで事務室課題レポート提出box にご提出ください。
また、01/07の講義の代替となるような解説と演習問題も01/07にダウンロードしていただけるよう準備するつもりです。

01/03 12/26の堀先生の講義内容に関する資料と、期末テストの会場で提出していただく第3回目のレポートをアップロードしました。


  ---1. 制御工学第二講義日程 ---
(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
  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) 10/29(Mon)  状態空間におけるシステムの取扱(4):
         状態FB制御系の設計の考え方: 最適制御、LQR入門

第1回の演習問題の出題 ここからダウンロードし12/3の講義でご提出ください。

(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
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
最適制御(LQR)における評価関数の直感的理解について

(06) 11/08(Thu) 状態フィードバック
状態F 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)

(07) 11/12(Mon)
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)

(08) 11/19 (Mon)
状態推定と定常カルマンフィルタ

(09) 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

(10) 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

 11/26, 12/03 の古典的デジタル制御に関する講義内容をまとめたスライドのコピーをこちらでご覧ください。

第2回の演習問題の出題 ここからダウンロード01/08 17:00 までに事務室のレポート提出用Boxに、ご提出ください。(12/18更新)

(11) 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

(12) 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

(13) 12/26 (Wed) 月曜扱い (意図しなかった)最終回
非線形制御入門 (堀)

堀先生からご提供の12/26の説明内容である非線形制御入門の資料をこちらでご覧ください。特に12/26の講義を欠席した人は、これをよく読んでバックアップの自習をし、第3回めのレポートおよび期末テストの該当問題に取り組まれることをお薦めします。

(--) 休講 01/07 ここはもともと講義の枠がなかったことが判明しました。古関の不注意でご迷惑をおかけしてすみません。ここで解説したかったデジタル再設計については、申しわけありませんが、下記の第3回目の演習レポートの中で説明の資料を準備しましたので、これを利用して自習してください。第3回の演習問題を ここからダウンロードし、期末テストの会場でご提出ください。


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(14) 01/21
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。
学位論文審査との重複で、古関は試験監督ができないため、当日の監督を古関研究室の大西亘先生にお願いすることになりました。)

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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

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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。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。