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 2019/10/03 改訂）

What's new:
2019/09/26: 改訂した演習テキストをアップロードしました。　19/09/26版はこちらからダウンロード
2019/10/03：武田さんが作成してくれた、制御プログラム例の情報と、大西先生によるレポート課題のガイドライン情報を追記しました。



　藤本、古関、大西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：　初日は2号館4階の413号室に　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] 09/26, 30 前半の演習@413 号室   10/01, 03, 07 後半の実験@3号館電力実験室
[2] 10/08, 10  前半の演習@413号室   10/15, 17, 21 後半の実験@3号館電力実験室
[3] 10/24, 28 前半の演習@413号室    10/29, 31, 11/05 後半の実験@3号館電力実験室

昨年度までは、フリーソフトのOctaveを用いて演習を行いましたが、制御工学第1の講義で、大西助教や前、三好TAの指導のもとに、すでに体験されたように、今年度からはMatlabが正式に使用できるようになりました。MATLAB, Simulink等の使用法については、関連の参考書やweb上の説明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1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。）

---フリーソフトにご関心があれば以下の参考情報もご覧ください。---

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。

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----------------
(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
こちらからダウンロード　（2019/09/26版）


ご参考　（8/15時点でお示ししておいた昨年のテキストです。）　https://www.dropbox.com/s/2g8qe5pczosx2vh/Enshu180927.pdf?dl=0

 (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。）

----実験課題----
(3) 一軸ロボット実験指導書https://www.dropbox.com/s/9v5a8o1yx8se5cj/horitxt181002.pdf?dl=0
（堀教授　2018年度版です。暫定的に本年度もこれを使用します。
　-------改訂できたらその時に改めてご連絡します。)　　　


(4) 上記のロボット制御実験の支援のためにTA武田さんが作成してくれたプログラムとその説明
--------------------------------------
提出レポートについての具体的指示　
（大西先生からの御指示を以下に記します。）

制御工学第一講義サイト

https://sites.google.com/edu.k.u-tokyo.ac.jp/ce1

のレポート課題から出題します。
https://drive.google.com/file/d/167k_6B7Q38ZxdzWoK4L1Ezr3a-8aMmxs/view

<小レポート>

講義・演習パートのレポート課題

・制御対象のモデル化
制御工学第一のレポート課題，問4
・2次系への制御系設計
制御工学第一のレポート課題，問5

後半の実験部分

については「テキストの考察課題を２題程度」適切に選択して考察を書いてください。その際、測定結果に基づいた記述とするよう特に留意しましょう。

<大レポート>

講義・演習パートのレポート課題

　小レポートの内容に加え，以下の内容を追加してください。

・共振を持つ系への制御系設計
制御工学第一のレポート課題，問6
・PID制御の極配置設計の自作MATLAB関数を書いてみよう
制御対象が$G=\frac{K_t}{s^2+ds+k}$として与えられたとき，閉ループ系$G_{cl}=\frac{K_{pid}G}{1+K_{pid}G}$の極を$(s+\omega_p)^4$に極配置するPID制御器$K_{pid}=k_p+\frac{1}{s}k_i+\frac{s}{\tau_ds+1}k_d$を求めるMATLABプログラムを書きましょう。ヒント：講義スライド「PID制御器の極配置設計」

後半の実験部分
については、原則的に主要な考察にほぼすべて言及されることを期待します。