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。

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 2018/09/27 改訂）

　堀、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：　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] 09/27, 10/01 前半の演習@413 号室   04, 08, 09 後半の実験@3号館電力実験室
[2] 10/11, 15  前半の演習@413号室   10/16, 18, 22 後半の実験@3号館電力実験室
[3] 10/23, 25 前半の演習@413号室    10/, 29, 30, 11/01 後半の実験@3号館電力実験室

Octave(, MATLAB, Simulink)の使用法については、関連の参考書やweb上の説明（例）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。）

　また、学生版を自分で購入する方は、このページから、（あるいは大学生協などを通じて）申し込みができると思います。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。本演習では、主としてこのOctaveを用いて学ぶことにしましょう。

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(工事中)----------------
(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　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。　9/27にリンクを正式版に更新しました。）

(2) 数値計算ツール　Octave 日本語での解説はこちら

----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　初版 9/27にリンクを本年度初版に更新しました。)　　　


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提出レポートについての具体的指示

＜親レポートとして出す人＞
演習問題の中で赤で書かれたもの（できるだけ網羅的に）
＋実験（結果と考察を中心に）　考察課題　(2)+(5)+(7) +α

＜子レポートとして出す人＞
実験（結果の簡単なまとめ）＋　考察課題　２つを選んで提出

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 2017/10/26 更新）

What's New?:
 9/26第１回目のレポートの採点をして気づいた点を、ここにフードバックします。今後の他の課題のレポート準備、あるいは第２回目以降の履修者の皆さんがレポートをまとめるにあたって、以下のフィードバックを参照していただければいいと思います。

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第１期のレポート、フル・レポート4, 考察のみレポート4の合計８件を見せていただきました。とても丹念に文献調査や実験結果の考察を行ったものから、実験データの具体的な記載がなく曖昧な考察の記述のみを記した不十分なものまで、個人差がありました。学生番号順に気づいた点をフィードバックします。

Aさんの考察報告書：実験結果を丁寧に扱ったレポートになっていますが、一方で、議論の主題を明示していないため、この報告書だけを見ても何の議論をしているのかがわかりません。レポートは、それ自身で閉じた報告書となっていることが重要ですので、何についての考察をしているのか問題設定も含め、報告書に記載しましょう。

Bさんの実験報告書：　具体的な測定結果の記載がほとんどなく、きわめて表面的なあいまいな記述のみにとどまっている点が残念でした。まずは、実際の測定結果を、理論値／数値計算に基づく予測と比較し、定量的な議論を具体的に行う意思を持つことが、レポート記述に当たって最も重要なことと思います。また、議論の根拠とした文献情報の記載もありませんでした。

Cさんの考察報告書：全体的に無難にまとまっている感じなのですが、少し考察・検討の踏み込み方に不足を感じました。たとえば、PD制御と外乱オブザーバによるトルク補償を行った場合の実験現場で感じられた感触は、明らかに、理論とは反する結果を得ていますね。そのことをきちんと記憶して、記載したことは素晴らしいことなのですが、ではどうしてそうなったかということについて班の仲間やTAと議論し、そのことも記載できるとよかったのではないでしょうか？

　グラフは計算機にプロットさせるのみならず、その上に定規をあてて、最も尤もらしい傾向を読み取る、というアナログ的なセンスが必要だと思います。そうすると、おのずから有効数字をどこまで考えるかということにも思いがいたるのではないでしょうか？

Dさんの実験報告書：　やや冗長な記述もありますが、熱心な取り組みの感じられる良い報告書を提出されました。多くの実験結果を掲載していますが、それぞれの横軸、縦軸が何の物理量を示しているかをきちんと図の中で分かるように記載することを心がけましょう。極配置を図示する際に、実軸・虚軸を意図的に等スケールとしていること、複数のグラフを比較しやすいようスケールの調整を統一的に行っている配慮、各考察の議論における参考文献を具体的に示していることも優れていると感じました。

Eさんの考察報告書：　議論の表題を明示すべきこと、実験結果に基づく議論を具体的に行うよう努めてほしいこと、は上の他の方への要請と同じです。考察課題３の議論は一般性がなく理論的に少しおかしな内容を含んでいるように感じます。

Fさんの実験報告書：　極配置を図示する際に、実軸・虚軸を意図的に等スケールとするよう工夫しましょう。そうでないと極配置からダンピングの情報を得ることができません。また、実験結果をグラフにまとめす際は、それぞれの横軸、縦軸が何の物理量を示しているかをきちんと図の中で分かるように記載することを心がけましょう。そして、グラフの個々の点について、有効数字を無視したような個別計算を行うのではなく、技術者として、全体的な傾向をグラフ上の複数のデータから判断し、測定結果のもつ情報を総合的に利用するセンスを養ってほしいと思います。

Gさんの考察報告書：　コンパクトに手際よくまとめましたが、測定結果の記載があまりなかった点は残念でした。

Hさんの実験報告書：全体的にすっきりまとめようとした努力は認めますが、実験内容の記載、測定結果の記載およびそれに基づく議論という点で、実験報告書としては実験結果をやや軽視してしまった印象を否定できません。また、慣性モーメントの同定で、理論あるいは直感と明らかに反する結果が得られているのに、それに対する原因の追究や見直しの議論がなされていないことは、よくありません。結果を見てのフィードバックを重視することは、制御にかかわる技術者の基本として重要でしょう。レポートや図の記載における形式論は上の他の人たちへのコメントと共通です。

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 堀、藤本、古関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：　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, 28 （前半）　前半の演習@413 号室   10/02（後半）, 03, 05 後半の実験@3号館電力実験室
[2] 10/, 12（前半） 前半の演習@413号室   10/16（後半）, 17, 19 後半の実験@3号館電力実験室
[3] 10/23, 24（前半） 前半の演習@413号室   10/26（後半）, 30, 31 後半の実験@3号館電力実験室

Octave(, MATLAB, Simulink)の使用法については、関連の参考書やweb上の説明（例）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一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。）

　また、学生版を自分で購入する方は、このページから、（あるいは大学生協などを通じて）申し込みができると思います。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。本演習では、主としてこのOctaveを用いて学ぶことにしましょう。

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(工事中)----------------
(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　https://www.dropbox.com/s/xq30813emsyd2zx/Enshu170926.pdf?dl=0（2017年度版　重要）
     (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。　9/24にリンクを正式版に更新しました。）

(2) 数値計算ツール　Octave 日本語での解説はこちら

----実験課題----
(3) 一軸ロボット実験指導書https://www.dropbox.com/s/871kqh6tjzl7zvw/horitxt171002.pdf?dl=0（堀教授　2017年度版 9/24にリンクを正式版に更新しました。)　　　


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提出レポートについての具体的指示

＜親レポートとして出す人＞
演習問題の中で赤で書かれたもの（できるだけ網羅的に）
＋実験（結果と考察を中心に）　考察課題　(2)+(5)+(7) +α

＜子レポートとして出す人＞
実験（結果の簡単なまとめ）＋　考察課題　２つを選んで提出

3年生Aターム実験課題 No. 18 制御系設計と運動制御 （コントロールラボ担当 2016/09/23 版）

堀、藤本、古関が共同で担当する課題18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：　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] 09/27, 29 （前半）　前半の演習@413 号室   10/03（後半）, 04, 06 後半の実験@3号館電力実験室
[2] 10/11, 13（前半） 前半の演習@413号室   10/17（後半）, 18, 20 後半の実験@3号館電力実験室
[3] 10/24, 25（前半） 前半の演習@413号室   10/27（後半）, 31, 11/01 後半の実験@3号館電力実験室

Octave(, MATLAB, Simulink)の使用法については、関連の参考書やweb上の説明（例）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一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。）

　また、学生版を自分で購入する方は、このページから、（あるいは大学生協などを通じて）申し込みができると思います。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。本演習では、主としてこのOctaveを用いて学ぶことにしましょう。

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(工事中)----------------
(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　（2016年度版　重要）
     (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。）

(2) 数値計算ツール　Octave 日本語での解説はこちら

----実験課題----
(3) 一軸ロボット実験指導書（堀教授　2016年度版)　　　


--------------------------------------
提出レポートについての具体的指示

＜親レポートとして出す人＞
演習問題の中で赤で書かれたもの（できるだけ網羅的に）
＋実験（結果と考察を中心に）　考察課題　(2)+(5)+(7) +α

＜子レポートとして出す人＞
実験（結果の簡単なまとめ）＋　考察課題　２つを選んで提出