Electronics in transportation technology (Updated on 2010/01/28)

Electronics in transportation technology
(Takafumi KOSEKI)

This lecture shall be held in English for foreign students, except for invited lectures in Japanese, if there are. Foreign students in the school of information science and technology, as well as in the school of engineering are cordially welcome!!

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[01] 09 October: Opening of the lecture: General introduction
Please submit your first weekly report to be downloaded here on the 16th October in response to the first lecture!
I am sorry for the technical problem in visual aid today. The department office knew the problem of the projector. We hope that the problem is fixed next week, and that I can show you the slides prepared for the lecture. Herewith please read the memorandum on the general introduction today.
[02] 16 October: Electric railway (1): Traction control (Handout: Encrypted)
Please submit your second weekly report to be downloaded here on the 23rd October in response to the second lecture!
The room has moved to No. 245 from No. 246 for the technical problem of the visual aid!
[03] 23 October: Electric railway (2): High speed ground transportation (Regular lecture)
Special lecture by Dr. Maschollek (TU Berlin) ==> Cancelled for a technical reason!
Please submit your third weekly report to be downloaded here on the 30th October in response to the third lecture!
[04] 30 October: Electric railway (3): Signaling and safety system
A copy of the slide is here/ (encrypted, approximately 4.7MB)
Please submit your fourth weekly report to be downloaded here on the 6th November in response to the fourth lecture!
[05] 06 November: Electric railway (4): Train scheduling and management
Please submit your fifth weekly report to be downloaded here on the 13th November in response to the fifth lecture!
[06] 13 November: Electric railway (5): Operation control of rains

I am very sorry for forgetting revision of this file and announce the new link to the weekly report problems las weekend. Therefore, you have to submit NO reports on the 20th November. I apologize you for my laziness!!

[07] 20 November: Electric railway (6): Research topics on operation rescheduling,Electrification(1) ---electric supply for electric railways
Please submit your sixth weekly report to be downloaded here on the 27th November in response to the seventh lecture! Copies of the slides on the 20th November are included in the zipped file.

[08] 27 November: Electric railway (7): Electrification(2) 　IT service (1)

Please submit your seventh weekly report to be downloaded here on the 04th December in response to the eighth lecture! Copies of the slides on the 20th November are included in the zipped file.

[09] 04 December: IT service (2) and other guided transports, e.g., elevator, cable cars and new transportation systems

Please submit your eighth weekly report to be downloaded here on the 11th December in response to the eighth lecture! Copies of the slides on the 20th November are included in the zipped file. The zipped file includes a detailed announcement on the special lecture by Prof. Li Wang.

[10] 11 December: A special lecture by an invited guest: Prof. Li Wang from Taiwan

Energy Saving of Fishing Boats in Taiwan Using a Small Wind Turbine Generator

Please submit your ninth weekly report to be downloaded here on the 18th December in response to the special lecture by Prof. Li Wang. Your comments in the report shall be fed back to Prof. Li Wang. Your opinions are cordially appreciated.

[11] 18 December: Electric automobile and its motor control

[##] 8 January: NO LECTURE
[##] 15 January: To be cancelled

Please submit your tenth weekly report to be downloaded here on the 22nd January in response to the tenth lecture! Copies of the slides on the 18th December are included in the zipped file.

[12] 22 January: Electric automobile & possibly Topics on international standardization from IEC-meeting

[13] 29 January Intelligent transportation systems

I am sorry for the late announcement, but I decided to request no submission of weekly reports for the lectures in January, so that you can keep enough time to prepare your final semester report.

アナウンスが遅くなり申しわけありませんが、他の科目の期末テスト、論文提出

および本講義の期末レポートに十分な力と時間を割いていただくため、１月分の講義に対応する小レポートは出題を取り止めました。

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 time and place of submission

　By e-mail

takafumikoseki3@livedoor.com

with Subject: telec09_Report_YourName

Requests:

具体的条件

1.締切日は02月13日（土）　23:59

Deadline: at 23:59 on the13th February

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！）

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

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

2009年度冬学期 「制御工学第二」火曜日1限 ＠242教室 2009/01/25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

制御工学第二講義予定
(01) 10/06 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) 10/13 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) 10/20 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) 10/27 堀教授: 非線形制御入門（位相面軌跡法）
(05) 11/10 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（12/08提出予定）と状態推定に関する説明資料の配布
(06) 11/17 呉助教　特別講義：　福祉制御工学 Ｉ
(07) 11/24 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
(0#) 12/01 休講：状態空間法、最適制御演習（自宅学習）<==11/10配布の状態推定の資料をじっくり学んで、第1回目の演習課題をしっかり完成させてください！
(08) 12/08 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　
(09) 12/15 状態推定（配布資料の補足説明） +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) 12/22 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
(11) 01/12 呉助教　特別講義：福祉制御工学 ＩＩ
(12) 01/19 ディジタル制御(3)：　有限整定とデッドビート応答
(13) 01/26 ディジタル制御(4)　 第３回目の演習出題
非線形制御（位相面軌跡法）の補習を含む第３回目の演習問題をこちらからご入手ください。
　（期末テスト開始前に回収予定です。）

デジタル制御説明の補足資料はこちらからご入手ください。

(14) 02/02 予備日
(15) 02/09 期末テスト 08:30-10:00 @242教室

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。

初秋のリヨンから

　冬学期の開始前の準備で大学もなかなか忙しい時期ではありますが、　IEC TC77, SC77Cの公式会議、プロジェクト会議出席のため、9/18金曜日から9/26までの8日間、フランスのリヨン市に来ております。TGV の新駅の近くにある　Best Western Part-Dieuというビジネスホテルに滞在しています。無線LANが完備しているおかげで、会議出張中も、日本がそんなに遠くない気がします。

　本日21日からは、会議日程が詰まっていますが、週末、体を慣らすこともかねて町を歩き回ってみました。19日は食料の買出しと、ホテルの周りを中心に徒歩で、20日は、かつて日本地下鉄協会の皆さんと一緒に調査をしたドライバレス地下鉄D線を中心に、公共交通を利用してフルヴィエールの丘の上まで足を伸ばしてみました。（地下鉄でばしばし写真を撮っていたら、具体的に何を言われたのかわかりませんでしたが、怪しい者と思われてセキュリテと書かれたユニフォームを着た係員のおじさんに注意されてしまいました。）

　リヨンは人口170万人の、フランスではパリに次ぐ大きな都市、ヨーロッパの町としてはかなり大きな町ですので、公共交通網も、地下鉄、トラム、フニクレール、トロリーバス、バスととても充実している感じがします。日本の100万人規模の都市よりも公共交通ネットワークとしては整備が進んでいる印象です。ざっくりとした印象では、13年前に住んでいたスイスのチューリーッヒの3倍くらいの広がりがある感じです。個人的には、リヨンのソーヌ川をチューリッヒのリンマートと、フルヴィエールの丘をチューリッヒのユトリベルグと見立てると何となく町のつくりが似ている感じもするのですが、リヨンにはもうひとつローヌ川という大きな水辺があり、そのことが町のつくりを重層的にしている印象を受けました。

　カフェがたくさんあって、食事もおいしそうなのですが、フランス語があまりできないこともあって、一人でレストランに入る勇気もなかなかでず、何となくフランスパンをかじっているうちに、あごの筋肉痛に悩む週末になってしまいました。でも時差は何とか克服できたので本日からの会議は居眠りせずにこなせそうです。

　IECの会議は、銭形警部で有名な？ローヌ川沿いに建つインターポール本部の脇の国際会議場で開催されます。その合間を縫って、冬学期の学生実験や講義の準備も進め、このページの充実を図るつもりです。

3年生冬学期実験課題 No. 18 制御系設計と運動制御 （コントロールラボ担当 11/05改訂）

　堀教授および古関准教授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ぶ。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する。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る。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る。

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！

MATLAB, Simulinkの使用法については、たとえばこのページを見てください。
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。

　本実験課題は、前半、工学部2号館の下記の実験室
　41B実験室（10/5, 6, 8）
　414実験室(11/5, 9, 10) => 2号館12階123D1 古関研究室　（初日は414に迎えに行きます。）
　414実験室(11/19, 24, 26)　=> 2号館12階123D1 古関研究室　（初日は414に迎えに行きます。）
にてPCと制御系CADソフトを用いた、シミュレーションを通じた制御系CAD演習を、

　　　関連テキストをここから入手
（一般説明と前半3日間の制御系CAD演習テキスト暫定版へのリンク）
演習に必要なソフト情報とツールをここから入手（実験課題選択者限定　PWつき　ＰＷ情報は初回にTAから開示）

参考書としての堀教授執筆の制御工学の講義資料はここからご入手ください。（PWつきです。）

行い、後半3日間は、運動制御実験を行う。後半の実験は、履修者とティーチングアシスタント（TA）の協議により、


　（１）工学部3号館の地下実験室（電力実験室）で行う一軸ロボットアーム制御実験　
　　　（指導は堀教授および呉助教　堀研TA　小柳先生、バレリオ先生）

　　　　　関連テキストをここから入手

　（２）古関研究室で行う二慣性系の振動制御実験
　（指導は古関准教授および古関研TA　福正先生　杉本先生）　

　　　　関連テキストをここから入手（10/18β版へのリンク）
　　　　
　　　　実験装置のマニュアルをここから入手　　（PWつき　ＰＷ情報は初回にTAから開示）

の一つを選択する。
(古関研究室での実験についての補足：実験機を制御するためのPCには、PageCopyで取得した測定結果のグラフを加工するための画像ソフトJTrimと、レポートのために画像を含む簡単なログを記録するためにOpenOfficeをインストールしたので、活用して効率よくデータ生理を行ってほしい。実験用PCはネットに接続されていないため、自分のPCとのデータのやりとりのためにUSBスティックを用いる必要がある。)

　詳細な、演習課題及び試験装置などの説明は、上記のリンクを通じて、電子的に配布する。選択課題に応じて適宜ダウンロードし、予習および現場での作業に役立てて欲しい。事前に十分に理論的理解を深めておくことが、円滑に実験を進め効率良く多くを学ぶために重要である。

090816 2009年度電気機器学基礎採点結果と講評

　期末テストを下記のとおり毎週レポートの延長上の問題設定にし、さらに例年とあまり変わらない問題としました。問題のレベルとしては工業高校卒業生を対象とする電気主任技術者第三種試験の電気機器の国家試験よりはやややさしい程度かと思います。
　持込可とした割には期末テストの得点は平均的に予想外に低かったというのが正直な感想です。（一説には、持込可とするから準備が不十分となり得点が低くなるという話もありますが...）
　そこで、通常のレポート点の配分を例年よりは大きめの割合で評価すべく設定をし、下記のような総合得点分布及び判定といたしました。
　普段のレポートを出さず、一発勝負に賭けても、期末テストでそれなりに得点をすれば勝負できる環境にしましたが、それにも関わらず、毎週のレポートを出さずに単位を取れた人は結果的に皆無でした。やはり学習は通常からの地道な蓄積がものを言うということを実感させられる結果となりました。一方、普段の抗議に参加しながら期末テストを受験しなかっ人が２人いたのは、もったいないことで残念だったと思います。
　単位を取得できた人でも、答案の内容を見ると半数以上の人は基本的な物理的理解が不十分のように思います。電気機械エネルギー変換は技術の基本ですので、今後の講義や実験などの場を通じて、さらに理解を深めるよう不断の努力を望みます。

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期末試験各問についてのコメント
[1] 同期機

(1) 同期機（円筒機）の定常状態における等価回路を示し、（発電機として）その定数を定めるための基本的な測定法を説明せよ。

これは大変基本的な問題で全員満点を期待しましたが、同期機と誘導機の区別がついていない人が３割くらいいることに驚きました。

(2) 同期電動機のV特性について説明し、そのような特性が得られる原理をフェーザ図を用いて説明せよ。

持ち込み可であったため、なんとなくそれらしい図を示せた人がほとんどでしたが、フェーザ図との関係で、論理的定量的な議論を展開できた人とそれができなかった人の間で大きな差が出ました。

[2] 誘導電動機

三相誘導電動機の1相あたりの等価回路を想定する。講義で述べたとおり鳳-テブナンの定理を用いて一次側の回路を簡略化する計算技法を経て、一次側相電圧 、同期角周波数　およびすべり の関数として、トルクを導く。簡単のため、ここでは主磁束による鉄損は無視する。

(1) この等価回路定数を定めるための基本的な測定法を、（実験室での経験を思い出しながら）説明せよ。

これは実験で経験したことを素直に記せば半分以上は取れる問題だったはずですが、まったく頓珍漢なこと、計測としてまったく意味をなさない記述を書いた人が２割くらいいました。また、電機子、界磁など、誘導機とは無関係のことを書いた人も2-3名いました。思い当たる人は深刻に反省をする必要があります。

(2) 誘導機のトルクとすべり関係式に基づき、駆動電源の電圧、　周波数を一定とし、すべりが -1から2からまで変化する場合の、典型的なすべり---トルク曲線の概形を示せ。すべりの大きさでこの機械の動作状態を分類し、各々の状態における動作、エネルギーの流れに関して説明せよ。

　これは講義でかなり力を入れて説明したところですので、講義に出席していた人は、最低限何となく正解に近い分はかけていたようです。すべりが負になったときのトルク特性が正しく書けていない人が目立ちました。

(3) トルクの式に基づき、二次抵抗が変化した場合の、すべり---トルク曲線の比例推移特性について説明せよ。そして、その誘導機の始動方法との関係を論じてみよ。（ヒント：　始動に関しては、かご形と二次巻線形に分けて論じる方が解答しやすいと思われる。）

　比例推移特性の物理的理解に基づく説明と、始動時の二次抵抗を積極的に大きくする方法について、巻線形とかご形を分けて説明ところがポイントでした。誘導機の円滑な始動のためにstar-△切替がテキストには説明されていますが。これは一次側から見た機械全体のインピーダンスを始動時に想定的に大きくして始動電流を抑制する手段ですので、二次抵抗変化とは直接関係しないことに注意してください。 （したがって、この部分の回答にstar-△結線切替について述べた解答は積極的に減点対象としました。）

[3] 直流機 4kW 100Vの定格を持つ直流機がある。この電機子抵抗はr=a=0.1 ohmとする。回転数1500rpm一定の速度で外部から回転させたときの他励発電機としての電機子巻線の無負荷端子電圧が、界磁電流の関数として下の図のように計測されている(図はこのHPでは省略)。（以下の(1)(2)では、グラフを描く根拠とした回路図や式も併記せよ。）

(1) この直流機を他励の発電機として用いる。同期モータを駆動源として1500rpmで回転させたとき、 界磁電流と設定した場合における電機子電流と電圧との関係を3本のグラフに示せ。

直流機の定常特性は、基本原理さえ理解していれば、加減乗除（中学１年生の数学）で記述できるものですので、もっとできてほしかったです。特に、エンジアリングセンスの問題として、発電機の出力電圧は界磁電流が一定ならばほぼ一定、負荷電流を取ればとるほど端子電圧が微小に下がるということは計算するまでもなく理解してほしいところですが、負荷電流をとるほど端子電圧が上がるような図を描いた人がいたのは大変残念です。また、式は正しく書けていても、数値のオーダが過大であった（電機子電流数百Aのグラフを書いたりしている）人も大きく減点しました。4kW定格で100Vならば、電流は40A前後としてその周辺で特性計算するという常識を持って欲しいと思います。エンジニアリングは式の形のみならず、数値を大切にすることも重要です。　　　　　　　　　　　　　

(2) この直流機を分巻電動機として用いる。電機子巻線をの一定電圧源に接続したとき、界磁電流をと3通りに変化させた場合の回転数とトルクとの関係を3本のグラフとして示せ。

これは前問に比べると、やや複雑ですが、やはり直線のグラフになることくらいは気づいて欲しかったです。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

(3) 直巻直流機の速度--トルク特性を考え、上記の分巻電動機と比較し、その特徴について自由に論じよ。

直巻直流機という始動時に大きな電機子／界磁電流を流して始動トルクを自然に大きく取るという車両駆動用の特殊なモータの特性について、よく復習してください。
[4] パワーエレクトロニクスの基礎

(1) パワーエレクトロニクスが車両などの可変速駆動にもたらした影響について知るところを述べよ。

　これは、電気技術者の基礎的教養として、講義中にかなり具体的説明を加えましたが、あまり良い理解は得られていないという印象を受けました。今後のパワーエレクトロニクス、応用電気工学、モーションコントロールの講義などでも、技術の歴史的経過を意識的に注意深く学んで欲しいと思います。

(2) 単相交流を全波整流する回路を、ダイオード4つを用いて構成する。その回路図を示し、基本的動作を説明せよ。

　単相整流回路は、パワーエレクトロニクスの基本中の基本ですので、回路図、回路の基本動作の説明、直流側・交流側の基本的な電圧、電流波形を相互に関連付けてきちんと書けることは、電気技術者として不可欠な基礎学力だと思います。

(3) (2)のダイオード4つをサイリスタに置きかえると、出力電圧の制御を行うことが可能となる。その動作を説明し、これを例に「点弧角を用いた電圧制御」の原理と問題点を述べよ。

「問題点」については、高調波のことと、交流側から見た力率の悪さの２つに言及してくれることを期待しておりました。 力率と効率の違いが理解できていない人は大きく減点しました。 また、点弧角を点呼角と書いた人も減点しました。 点弧核が90度を越えると、直流側から交流側に電力が流れることになることを問題とした人もいましたが、これはむしろインバータ動作として積極的に用いる機能ですので、問題というよりは、サイリスタ・フル・ブリッジ回路の重要な特長と捉えるべきだと思います。

8月6日の交通ラボ関係の国際ワークショップのお知らせ

交通ラボのメンバーの先生方を中心とした国際ワークショップが8/6に山上会館で開催されますので、広く聴きに来ていただけるとありがたく存じます。

One-day International Workshop on Sustainable Transportation and Energy
-Leading-edge Technologies and Policies-

Date：Thu. 6th August, 2009
Venue：Sanjo Conference Hall, Hongo, The University of Tokyo

08:30	Registration
09:00	Opening Remarks Prof. Ieda
09:10	Keynote Speech Prof. Sumi
09:40	Session 1 : Sustainable Energy for Transportation (1) Speech (25min.) : "Energy Scenarios" Ms. Lee (2) Speech (25min.) : "Global Energy Supply and Demand Model" Prof. Fujii (3) Discussion (40min.) :Chair/ Mr.Ozumi
11:10	Session 2 : Policies for International Transportation (1) Speech (25min.) : "Policies for Maritime Transportation" Prof. Yamato (2) Speech (25min.) : "Emission Trade in International Air Transportation" Prof. Hihara (3) Discussion (40min.) :Chair/ Prof. Takagi
12:40	LUNCH
13:30	Session 3 : Leading Technologies for International Transportation (1) Speech (25min.) : "The Future Aviation and the Environment: Advanced Technologies and Innovation" Mr. Oda (2) Speech (25min.) : "Container Shipment" Mr. Mizuno (3) Discussion (40min.) :Chair/ Prof. Kato
15:00	BREAK
15:15	Session 4 : Advanced Technologies for Land Transportation (1) Speech (25min.) : "High Speed Train" Prof. Koseki (2) Speech (25min.) : "Future EV World with Choco-choco charge" Prof. Hori (3) Discussion (40min.) :Chair/ Prof. Koseki Guest panelists for this session: Dr. Hayashiya and Mr. Teratani
16:45	BREAK
17:00	Session 5 : Sustainable Systems and Policies for Land Transportation (1) Speech (25min.) : "Sustainable ITS for Transportation Management" Prof. Kuwahara (2) Speech (25min.) : "Sustainable urban transport, the CIVITAS SMILE initiative" Mr. Resebo (3) Discussion (40min.) :Chair/ Mr. Ohmori
18:30	Conclusive and Closing Remarks Prof. Ieda

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Abstract of Koseki's speech

As an introduction of the session on sustainable ground transportation from electrical engineering point of view, the presenter will summarize:

1. technical history of electric traction for automobile and electric trains from the 19^th century: conventional electric traction systems when the "lunch box was too heavy," ,

2. from commutator motors to modern AC-drives, significant role of power electronics in variable speed drives

3. State-of-the-arts of the technology of electric railway system for urban and intercity high speed ground transportation, including actual R & D topics in China, and

4. technical impact of new technologies of electric energy storage: the era of "light lunch boxes."

本日で担当の夏学期講義はすべて終了しました。

本日の朝の2コマで、今学期担当の講義はすべて終了しました。みなさん、期末試験にむけてしっかりと勉強をしてください。暑い中大変とは思いますが、大切な勉強のチャンスですから、がんばりましょう！

今日の講義の最後に、過去のブログを見れば過去問の傾向はつかめるでしょうと申しましたが、どうも昨年は忙しくて、試験結果の講評をこのページに出していなかった様です。ごめんなさい。

でも試験問題の傾向は、この数年の演習問題や2年前の試験の講評などをごらんいただくことである程度つかめますね！

gmailオフライン機能の恩恵

これは単なる個人的なおしゃべりです。

1. どこからでもメールにアクセスできる方が望ましいこと
2. スパムメールに苦しめられているためできる限り優秀なスパムフィルタがほしかったこと
3. 検索機能が便利なこと
4. ノートパソコンが突然死んでも仕事上大きな穴を空けずにすむこと

から、gmailをこの2年くらい使っています。しかし、移動時間が多い（毎日通勤時間だけで4時間！）日常の中で、オフラインでメールの処理ができないことがかなり苦痛で、ちょっと会議や出張があると未処理のメールが300通くらい積みあがってしまうことが常態化し、諸方面にご迷惑をおかけしてきました。

この週末に、gmailにオフライン機能が追加されたことを知り、早速手元のネットブックにその機能を追加してみました。その恩恵で移動時間中を有効に利用したメール処理により、メール筆不精症候群から開放されるといいのですが......その成果の如何は2週間もすれば答えが出るでしょうから、またここでご報告します。==> だいぶ日がたってしまいましたが、出先でのメールの処理にはかなり役に立っています。とくに、海外出張の際の、飛行機の中や空港での長い待ち時間を有効利用できるのはありがたいです。

（単に仕事がまた増えるだけになって結局破綻するかもしれないという不安にもおびえつつ、ぐずな自分を嘆く昨今です。）　==> しかし、この懸念も現実化しつつあります。また、オフライン機能を入れたことでオンラインのときの動作が重くなったり不安定になった気もします。（2009/10/2追記）

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上記の記述から数日が過ぎました。

gmailのオフライン機能は、通勤や会議での移動が多い身にはなかなか有用です。

gmailとは当然相性が良いはずのchrome上での動作は必ずしも安定しているとは言えず、しばしば同期の動作が思ったようにできなかったり、メールのページの起動に妙に時間を要したりと、小さな不具合はありますが、この機能のおかげで、隙間時間にメールチェックや簡単な応答ができるようになったので、机についている時間をより生産性の高い作業に充てられるようになったことが非常にありがたいと思います。

あと、オフライン用の同期の際に自動的にダウンロードする添付ファイルのサイズの上限を500kB程度に小さな値に抑えておくこと、オンライン時の同期にかかる時間を減らすために有効だと思います。

6/23 駒場講義（交通ラボ）「人間社会と交通システム」（古関担当）の講義資料

6/23（火曜日）4限 14:40-16:19 ＠761教室の古関担当講義「人間社会と交通システム----電気駆動によるエネルギー変換と車両の運動制御」に大変暑い中、出席、聴講してくださりありがとうございました。

その講義で用いたスライドの電子資料をここからご入手ください。著作権保護のため、ファイルを暗号化してあります。

パスワードは講義中にお示しした通り、t######9です。

このページから上記でリンクしたスライド中にも記してありますが、本日のレポート課題は以下の通りです。

電気駆動の技術的特長をまとめよ。そして、これを踏まえ、今後の交通システムの中での、電気鉄道など電気技術で駆動される軌道系交通の将来像に関する自分自身の意見を述べよ。
（判断の根拠を論理的に示すよう心がけよ。）

環境電気工学(5/11)講義資料

5/11　3限　４年生講義環境電気工学（242号教室　古関担当）「電気鉄道と環境」の講義資料はこちらにてご覧ください。講義で説明したPW: e#####9つきです。

090508電気電子特別講義講義資料

本日２限の特別講義の講義資料はこちらでご覧になれます。

PWつきです。
　　　s##### (講師 first name すべて小文字)　です。

電気電子工学科 学部3年生「電気機器学基礎」 (2009/07/12修正)

電気機器学基礎の講義は、月曜日の10:15-11:45@245号教室で行います。本年度は4/6開講です。

昨年度までの経験をフィードバックし、わかりやすい講義ができますよう努めますので、奮ってご参加ください。従来の講義アンケートなどで見られたご要望により、出席調査がわりの簡単なレポート課題を出題します。毎週このブログを良く見てください。

----本学期の講義予定----
回数 日 曜日 テーマ 内容

1) 2009/04/06 月 はじめに
電気-機械エネルギー変換、電気機器の種類と歴史、エレクトロニクスとパワー、電気機械エネルギー変換技術の社会的役割とその重要性、電気機器学の学問としての位置づけ、電気機械の種類、

---第１回目のレポート課題（4/20提出）---
電気エネルギー機械変換がわれわれの生活やビジネスの世界で果たしている役割を述べよ。他の動力発生方法と比較して、電気機械による動力発生の優れている点、劣っている点は何かを考えそのことと関係付けて論じてみよ。（A4レポート用紙半ページ程度で短く回答してください。レポートの最初に、学生証番号、氏名と提出日を明記してください。）
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2) 2009/04/13 月　入学式のため休講

3) 2009/04/20 月 交流における　電気機械エネルギー変換入門　
（回転系を中心とした）古典力学と電磁気の復習、思考の手抜きの技術としての電気回路、フェーザ表示

三相巻線に三相対称交流電流を流すと進行波ができることの確認　ここをクリック

------第2回目の演習問題------
所属学科／学生証番号／氏名　
[1] 電気<-->機械エネルギー変換、電気機械の動きに関わる物理を、講義で説明した基礎方程式を例示して簡潔にまとめて示してみよう。そして、方法論として電気回路理論の上で理論を展開している「電気機器学」が、これらの基礎的物理理論と比較し、現象を手っ取り早く理解するための「うまい手抜き」になっていることを、簡単な例を挙げて説明せよ。

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第二回目のレポートに関するコメント
　報告書としての基本ができておらず、表題もなくいきなり解答だけを書いている試験答案のような物が散見されましたので、ご注意ください。

　また、「出席していれば書けるような簡単内容にしてくれ」という要求がありましたが、過去２回の出題は、いずれも講義ノートをきちんととっていれば、その内容を自分の言葉で説明しなおすだけで書くことができる内容ですので、この要請は意味をなしていないように思います。

4) 2009/04/27 月 誘導電動機I
多相交流、三相巻線と進行磁界、回転磁界の数学的表現方法、力とトルク、その物理的意味、誘導機の原理と特長、誘導機の構成、変圧器と誘導電動機

------第3回目の演習問題------
(必ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。過去の２回のレポートでは、この報告書としての基本ができておらず、いきなり解答だけを書いた試験答案のような物が散見されましたので、ご注意ください。)


所属学科／学生証番号／氏名　

[1] 三相交流巻線を用いて回転磁界（あるいは進行磁界）を発生させることができる原理について簡潔に説明せよ。（図式の説明でも、数式による説明でも良い。）

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5) 2009/05/07 木（月曜扱いの振替日）　誘導電動機II
誘導電動機の原理と特性表現法（＝Ｔ型、π型等価回路）、モデル同定のための測定法、

本日の講義後に、周波数s*f_sを前提に書かれていた二次側等価回路と、周波数f_sを前提に書かれていた一次側回路をつなぐ際に、なぜ後者の電圧を1/s倍してつなぐのかという、良い質問がでました。その部分はこの講義の範囲で、ややごまかしている感じのあるところで、直感的には二次側に見られる「逆起電力」の大きさは基本的に周波数に比例して大きく見える部分なので、そのような換算をして電流を共通にしてつなぐのが良いというやや曖昧な説明のしかたしか、今回の理論的枠組みの中ではできません。これについての厳密な説明は参考書を見ていただきたいのですが、たとえば藤田宏：電気機器（森北出版）p176には本日古関が説明したやり方とほぼ同じ流儀で、二次側等価回路のつなぎ方に関する説明がなされています。

------第4回目の演習問題------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　

[1] 誘導機の典型的なトルク--速度特性の概要を図示し、「すべり」について説明せよ。

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6) 2009/05/11 月　 誘導電動機III
等価回路の導出と特性計算、誘導機の種類とエネルギーの流れ、

-----第5回目の演習問題------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　

誘導機の単相あたりの等価回路を図示し、この回路をﾃﾌﾞﾅﾝの定理を用いて簡単に計算する手順を示し、その手法を用いてギャップを介して二次側に伝達される電力を計算せよ。また、この電力の物理的意味を講義ノートを参照して説明せよ。

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7) 2009/05/18 月 誘導機
誘導機の始動法と試験法、誘導機の制御、円線図を用いた特性の表現、空間高潮波とゲルゲス現象などの諸注意、単相誘導機（小型誘導機）

------第6回目の演習問題------

(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　

誘導機等価回路の式を用いて、一次周波数一定の電圧源で駆動される誘導機のトルク--すべり特性（あるいはトルク--速度特性）が、二次抵抗によりどのように変化するかを説明せよ。この性質を利用し、誘導機の始時には円滑な加速のためにどのような工夫がされるか、回転子側の構造の種類ごとに説明せよ。
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8) 2009/05/25 月 直流機
（前回積み残し：空間高潮波とゲルゲス現象などの諸注意、単相誘導機（小型誘導機））
直流電動機と発電機、同期機の特殊形としての直流機

------第7回目の演習問題------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　
(1) 小電力用単相誘導モータにおいて、どのようにして回転磁界を得るかという点を中心に、その原理と方式を説明せよ。

(2)　直流電動機、直流発電機の電機子巻線の定常状態の回路方程式を示し、それに基づき直流機におけるエネルギーの流れを説明せよ。

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9) 2009/06/01 月 前回積み残し：直流機の結線の種類と特性の比較　

------第8回目の演習問題------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　

直流機の主な界磁巻線(field winding)、電機子巻線(armature winding)の結線方法と、各々の結線をした場合の発電機(generator)としての負荷特性、電動機(motor)としての負荷特性を比較し、グラフを用いて簡潔に説明せよ。

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10) 2009/06/08 月 直流機の特長とパワーエレクトロニクス・モーション制御の基礎
同期機I

三相巻線と同期発電機の原理

------第9回目の演習問題（6/15に提出）------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　
(1) 直流機と同期機の類似点と相違点を比較して述べよ。
(2) 1980年代まで、直流機が可変速駆動制御に広く用いられてきた理由を説明せよ。

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11) 2009/06/15月　　 同期機II
構造と分類,　同期機の機能, 電機子反作用

------第10回目の演習問題（6/22に提出）------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　
(1) 交流巻線の空間高調波低減方法について述べ、巻線係数の意味を説明せよ。
(2) 電機子反作用は誘導起電力と電機子電流の位相に依存する。力率が1の場合の電機子反作用をフェーザ図を用いて説明せよ。

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12) 2009/06/22 月 同期機　III
特性のモデリング


------第11回目の演習問題（6/29に提出）------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　
(1) (参考書の該当個所を参照し、)同期発電機の定常現象を示す等価回路と突極形同期発電機のフェーザ図を示し、直軸、横軸リアクタンスの意味を説明せよ。（ここまでは復習。）
(2) (1)の結果を見ながら、この機械の出力を示し、その第1項、第2項の意味を説明せよ。（ここは、避難訓練で説明しきれなかった部分の補習相当、各項の意味については、避難訓練直前に黒板で解説した通り、参考書を参照して復習せよ。）
(3) (2)における特殊な場合として、直軸リアクタンスと横軸リアクタンスの値が同じ場合の現象を説明せよ。

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13) 2009/06/29 月　同期機IV
測定法、
発電機の並行運転と電力系統
トルクの発生原理、同期電動機の種類とその特長、

07/06, 07/13 は1限の「制御工学第一」2限「電気機器学基礎」を続けて古関が担当します。

------第12回目の演習問題------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　
(1) 同期発電機の基本的な特性試験法を説明せよ。また、左記で述べた内容と関連し、定格電圧6kV, 容量5MVAの三相同期発電機において、界磁電流200Aに対する無負荷発生電圧が6kV、短絡電流が600Aであった。この発電機の短絡比、および同期 リアクタンスを計算せよ。
(2) 同期発電機の並行運転時に注意すべきことを説明せよ。
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14) 2009/07/06 月
同期電動機:　V特性と同期調相機
パワーエレクトロニクス入門I: パワー素子、信号処理とパワーのエレクトロニクスの相違、DC/DC, AC/DC, AC/AC, DC/AC変換, 自己消弧能力を持たない素子と転流回路

------第13回目の演習問題（7/13に提出）------
(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

所属学科／学生証番号／氏名　
(1) 同期電動機のV特性とは何かを説明し、なぜそのような特性が得られるのか、フェーザを用いて説明せよ。
(2) パワーエレクトロクスにおける半導体素子の動作が、信号処理に用いる半導体素子と大きく異る点は何か？その理由も含め説明せよ。
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15 ) 2009/07/13 月　　パワーエレクトロニクス入門II
講義で示した補足資料をここからご入手ください。（PWつきです！）
高調波問題と解析法, 自己消弧能力を持つ素子とPWM, ACモータのインバータによる可変速駆動, サーボモータ
+電気駆動制御と座標変換

制御　同期機の原理と直流機の関係
エネルギー流れの理解、過渡現象の理解、制御と電気機器の一般理論？
制御工学との関係：定常現象と過渡現象、産業応用の話題（電機駆動とモーション制御）、
機器設計に伴う諸問題==>電磁界数値解析

------第14回目の演習問題（7/23午後の期末テスト直前に提出）------

(必 ずしも問題文を書き写す必要はないですが、レポートには何について論じているのか、テーマを最初に書くことが必須です。)

[1] 推奨参考書7.3.1 他励順変換回路 (2) 単相ブリッジ回路　および(3) 三相ブリッジ回路の節などをよく読み、
(1)直流側に抵抗負荷がある場合に限定し、サイリスタ4つを用いた単相全波制御整流器の回路図、基本動作と、点呼角α（上記の参考書では制御遅れ角と記述されている）を変化させ直流出力電圧を変化させる原理を説明せよ。
(2)直流側の負荷が十分大きなインダクタンスを持ち、電流が平滑化されるときの直流側出力電圧をαの関数として示せ。
(3)同様にサイリスタ6つを用いた三相全波整流器の回路図と基本動作を説明せよ。

16) 2009/07/23 木　期末テスト (13:00-14:30) 自分で書いたA4の紙1枚持ち込み可能
(御注意！！：他科目との試験時間重複調整などの理由のため標準のコマから変更になりました．)


---本年度教科書指定---
「エレクトリックマシーン ＆ パワーエレクトロニクス」
エレクトリックマシーン＆パワーエレクトロニクス編集委員会　編／森北出版（定価 2800円）

---推薦参考書----
＜入門書として初学者に読みやすいもの＞

☆☆☆電気学会　多田隈他：「電気機器学基礎論」

藤田：「電気機器」　森北出版
（amazonでは５つ星がついています！）

＜一般的なもの＞
☆☆☆☆☆：（株）日立製作所総合教育センタ技術研修所編
「小形モータの技術」　オーム社
メーカのエンジニア養成を目的に書かれていますのでわかりやすく実用的です。電気自動車や有限要素法による特性計算の話題までカバーしますので、基礎的な知識を広く身につける意味でお薦めです！

電気学会　「電気機械工学」「電動機制御工学」

仁田他：　「大学課程　電気機器(1)」 オーム社
（これは昨年まで準教科書として用いていた書籍です。現在、名誉教授の仁田丹三先生が、数理工学社から出版予定の教科書を執筆準備されています。）


＜専門性の高いもの＞
本ブログでも詳しく紹介した電磁気と制御の応用を統一的に解説した優れた参考書
（必ずしも電気機器学の伝統的な構成にそって記述されているものではありません。）
☆☆☆：坂本哲三　著　「電気機器の電気力学と制御」　森北出版

英語で基礎的なことが良く書かれている本（これは古関が大学院生の時に輪講のために購入したものですが、現在では入手が困難になっているようです。）
☆☆☆☆：
Fitzgerald/Kingsley/Umans: "Electric Machinery" International Student Edition, MacGrawHill

Control and System Theory: Lecture for graduate students at EE-course / 大学院講義 制御システム論について Revised on 2009/07/04!: On semester final report

Siginificant annoucement on your semester final report

Control & System Theory Report Problems
(Hori, Koseki, Hashimoto, Kubota, Sakai and Oh)

Deadline: 2009.8.15

Send your report and the original papers you read in (1) by email as PDF format,
WITH: "Subject: CS Report by YOURNAME"

TO: y.hori AT ieee.org
takafumikoseki AT ieee.org
hashimoto.tatsuaki AT jaxa.jp
kubota AT isas.jaxa.jp
sakai AT isas.jaxa.jp
sehoon AT horilab.iis.u-tokyo.ac.jp simultaneously.

ABOUT:
(1) Read more than 2 original papers on control theory whichwere published in recent 3 years, summarize them, and give your own comment on their relation and significance.
(2) Make a problem on control theory and give its solution. The problem should be as mathematical as possible.
(3) Choose one professor and give your impression on his lecture and suggestion for future improvement. More general impressions and suggestions will be also welcome.

●解答は日本語でも結構です。


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金曜日の3限に245号教室にて行われる上記の大学院講義は、堀洋一教授が主として取りまとめをしていますが、宇宙研の橋本教授・久保田教授・坂井准教授とともに古関も3回分を担当しますので、その概要を以下にご紹介します。講義は英語で行います。

堀先生大学院講義「制御システム論」：　
Control and System Theory

Summer Semester Friday 14:45-16:25　Room 245
夏学期　金曜4限　14:45-16:25 245号教室

10th Aprtil Hori State space representation I
17th April Hori State state representation II
24th April No lecture
1st May No lecture
8th May Koseki State feedback

After the lecture, a student told Koseki the overlapped contents with Prof. Hori's lecture. I am sorry for my bad organization!
15th May Koseki Linear state estimation　and optimal regulator of a linear system

22nd May Hori Disturbance observer and robust servo-control
29th May No leture
5th June Kubota Robotic Control in Space
12th June Hashimoto Control system dynamics in space application
19th June Sakai Estimation in spacecraft control application
26th June Oh Human friendly motion control for power assist
3rd July Hori Applied robust control for electric vehicles
10th July Koseki Application of state estimation using an observer to MAGLEV control

The lecture is complete. Thank you for your attention!

総合科目 人間・環境一般 「足からロケットまで---走る／飛ぶ／探る科学入門 」の講義スケジュールと最終レポートについて（2009/07/28改訂）

平成21年度夏学期：
11718　足からロケットまで----走る／飛ぶ／探る科学入門

重要：　期末のレポート提出について　（2009/07/28改訂）
[1] 締め切り(変更しました)　

1年生：　2009/08/02 (Sun) 21:00 JST
2009/07/28意向提出分についてのファイル整理上の重要なお願い(2009/07/28 追加)
(1) レポート提出のメールのサブジェクトは：
　　「##足ロケレポート　g9******（あなたの学生証番号） 」としてください。
(2) レポートの添付ファイル名：　ｇ9******.pdf
(3) レポートの表紙に、あなたのメールアドレスを明記してください。（採点担当教員からのフィードバックのメッセージをすぐにお返しできるようにするためです！）

2年生：　2009/07/26 (Sun) 21:00 JST(高専編入生を含むすべての2年生がこちらになります！他の期末テストとの関係でレポート執筆の時間を確保しにくいことと思いますがよろしくお願いします。)==> 締め切りました！

[2] 提出先　pdfのe-mailの添付ファイルとして takafumikoseki　AT gmail.com あてに　
（古関から受け取り確認のメールを返しますので、その確認の連絡が2-3日以内に来ない場合には古関まで確認のご連絡をお願いします。）


基本的に理科一類の方を想定した組み立てにはなっていますが、文系の皆さんも含め動く物に興味のある学生さんであれば文系を含むすべての科類の皆様の積極的参加を歓迎します。


取りまとめ：　工学系研究科電気系工学専攻　工学部電気電子工学科　准教授　　古関隆章
(URL http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp,
e-mail: takafumikoseki AT ieee.org)
Skype: takafumikoseki
場所：　駒場キャンパス　162教室 金曜日５限（16:20-17:50）
科目コード　11718

標記講義を、駒場キャンパスにて開講します。ものを動かすことに興味のある人は、目指す専門分野を問わず広くご参加くださりますよう願っております。大学の講義では細かく見ればわからないところがたくさん出てきますが、それはむしろ当たり前のことです。わからないことがあったことを、いちいち気にする必要はありません。大切と思われることを、必要に応じて自分で調べ、あるいは教員に積極的に質問し、わからぬことをわからぬままに放置せぬ努力を忘れねば大丈夫です。

　人や物を効率良く運ぶことが、文明社会の成立に欠かせず、移動手段を提供する技術が、我々の生活の基本を支え、そして生活を楽しく豊かにするために大切です。実際、日常的な生活の中で、自動車や鉄道などの身近な交通は不可欠なものとなっていることを実感しているでしょう。人々は太古の昔から、速くて、快適で、便利な移動手段を求めてきました。近年は、これに加えて、安全性への意識も高まっており、環境への負担の少ない交通、高齢社会への移行に伴い「交通弱者でも移動の自由が奪われない」バリアフリーに対応した交通など、移動手段の「質」に対する要求もさらに高いものとなっています。このような様々な要求に応える「運ぶ」営みのために、電気や情報の技術が貢献できることは多く、交通における電気・電子・情報技術の役割はますます大きくなっています。
　本講義では、このような視点から、電気エネルギーおよび情報通信や計算機技術を積極的に用いて人や物を「うまく」運ぶ方法論を

　--電気自動車、ハイブリッド自動車
　--リニアモータ・磁気浮上超高速鉄道
　--電気鉄道など軌道系の交通システム
　--宇宙環境におけるロボットの移動技術
　--エネルギー問題から見た交通と、グローバル環境への影響

を例に、オムニバス形式で2-3時間程度ずつ解説をし、高校や教養学部で習う物理や数学の延長上にどのようにこれらの技術が構築されているかをできるだけわかりやすく具体的に解説するとともに、最新の研究動向を紹介します。

（この研究に興味を持つ受講者には希望により研究室の見学なども可能です。熱心な文系の学生も歓迎するが、基本的には高校の理系科目選択者程度の物理、数学の知識を前提とした講義内容とします。）

古関隆章（こせきたかふみ　准教授　工学部）以外の講師陣：
大崎博之（おおさきひろゆき　教授　工学部）
堀洋一（ほりよういち　教授　工学部）
呉 世訓（オ・セフン　助教　工学部）
＋JAXA 宇宙科学研究本部 および東日本旅客鉄道株式会社からのゲスト講師　計4名

本年度は昨年度と比較し、上記講師陣による
鉄道の実務的観点からのエネルギー問題の解説、
宇宙科学と物理の関係　　　の解説を拡充しました。

4/10 の講義を終えて
初日からたくさんの皆様に聴きに来ていただき、元気が出ました。ありがとうございます。
来週以降、本格的に各先生からの最先端の技術にかかわるお話が始まります。引き続き振るってご出席をお願いします！

---H21年度の講義スケジュール----

4月10日 古関 ガイダンスおよび力学、電磁気の基礎
　　　　講義資料はここからご入手ください。
4月17日 橋本(JAXA)　 宇宙研ガイダンス　宇宙探査機は電気で動く
　　　　講義資料はここからご入手ください。

4月24日 坂井(JAXA) 　人工衛星　姿勢制御　磁気フォーメーションフライト
　　　　講義資料はここからご入手ください。（動画付65MB）
　　　　または軽い資料はここからご入手ください。（動画なし7.5MB）
5月1日 休講日
5月8日 久保田(JAXA) ロボットによる宇宙探査 ・月惑星探査，探査ロボット，知能化技術
　　　　講義資料はここからご入手ください。

5月15日 呉/吉田　 パーソナル移動アシストを目指した電気駆動と制御技術
　　　　講義資料はここからご入手ください。（動画付93.5MB：
　　　　かなりファイルが大きいのでブロードバンド回線をお持ちの方のみダウンロード可能でしょう。）

5月22日 古関 鉄道の高速化と電気駆動技術/リニアモータ磁気浮上技術
　　　　講義資料はここからご入手ください。（約3.2MB)


5月29日 休講日:五月祭のため
生研公開任意参加・古関／堀） 電気自動車とスーパ・キャパシタ
5人の熱心な皆さんのご参加をいただきました。ご参加くださった皆さん、堀研究室の皆様ありがとうございました！！
6月5日 古関・林屋(東日本旅客鉄道株式会社) 電気鉄道の環境性の科学
6月12日 古関・林屋(東日本旅客鉄道株式会社) 電気鉄道の環境性を実現する電力技術

6月19日 堀 いま電気自動車の周辺で起きていること1
堀教授は、講義資料の事前配布をしております。以下のリンクからご入手ください。（6/16）

• ファイル1
• ファイル2
• ファイル3
• ファイル4

6月26日 堀 いま電気自動車の周辺で起きていること２

7月3日 大崎 超電導技術と輸送の科学

講義は7/3で終了しました！

講義資料で電子ファイル配布があるものは、このページからDL可能なようにします。ファイルにはPWをつけアクセス制限をかけることがあります。

--------------
重要：

本講義の成績評価の主たる部分は以下のレポートの評価結果に基づき行います。

(6/15にこのアナウンスを出すのは、期末試験期間に入る前に十分な時間的余裕を持ってレポート作成をしたいという方のご要望に答えるためです。)

レポートを、以下の要領でe-mailで提出してください。成績評価は、レポート採点結果と講義への出席回数を総合し、厳正に行います。

[1] 締め切り(変更しました)　

1年生：　2009/08/02 (Sun) 21:00 JST
2年生：　2009/07/26 (Sun) 21:00 JST

[2] 提出先　pdfのe-mailの添付ファイルとして takafumikoseki　AT gmail.com あてに　
（古関から受け取り確認のメールを返しますので、その確認の連絡が2-3日以内に来ない場合には古関まで確認のご連絡をお願いします。）

[3]提出に関する技術的注意と参考情報
ワープロなどは任意ですが、 フリーのopenoffice.orgを用いれば、数式を用いた文書もpdf化も含めすべて簡単に処理できます。(ちなみにこのページや教材の作成は、OSすらWindows環境ではなく、Ubuntu上のソフトですべてを行っています。)
google docs、zohoなどを用いても図入りの文書作成とpdf化は可能です。（ただし、数式作成機能はありません。）
また、任意の文書ソフトからのpdf化もフリーのツールで可能です。
大きいファイル（数百 kB以上？）をメールに添付することは避けてください。そのような場合には senduit などをご利用ください。(100MBまでのファイルならば簡単に送ることができます.)

[4] レポート課題

課題名：　 （課題1. ）　　○○○○
学生証番号：　○○○○　　　　提出者氏名：　○○○○
関係講義テーマと採点希望教員：　○○○○　（末尾の参考資料から選択）

-----------------------------------------
課題1: 参考資料にある講義課題に関係するキーワードを選び、自分の興味のあるテーマを1つ設定し、それに関して、単なる調査ではなく必ず自分の意見を入れて、A4 レポート用紙で、6ページ以内で論じてください。

（調査・参考した資料については、末尾に参考文献リストを記載し明示してください。参考文献の上手な挙げ方も評価対象になりえます。）

課題２： 本講義の良かったところ悪かったところを忌憚なく御指摘ください。特に、来年度以降の講義の改善に役立つような、積極的批判、ご意見を期待しております。

（講義時間帯、講義の進め方、教室、話題の選択、成績評価の方法など、気づいたことは何でも遠慮なく指摘してください。教員に対して厳しいことを書いたから、成績評価が悪くなることはまったくありません。遠慮なく有用な意見を述べてください。）

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参考資料：本年度の講義の担当教員とキーワード

古関 力学、電磁気の基礎と移動／輸送の技術

橋本(JAXA)　 宇宙研ガイダンス　宇宙探査機は電気で動く

坂井(JAXA) 　人工衛星　姿勢制御　磁気フォーメーションフライト

久保田(JAXA) ロボットによる宇宙探査 ・月惑星探査，探査ロボット，知能化技術

呉/吉田　 パーソナル移動アシストを目指した電気駆動と制御技術

古関 鉄道の高速化と電気駆動技術/リニアモータ磁気浮上技術

古関(・林屋 東日本旅客鉄道株式会社) 電気鉄道の環境性の科学

古関(・林屋 東日本旅客鉄道株式会社) 電気鉄道の環境性を実現する電力技術

堀 いま電気自動車の周辺で起きていること1

堀 いま電気自動車の周辺で起きていること２

大崎 超電導技術と輸送の科学

＊なお、採点してくださった先生からのフィードバックが皆さんのもとにメールで返るように努めます。

旧いメモリの小さなPCを使いまわす方法（自分用のメモ）

　最近はLinuxが古関のような素人でも使えるくらい便利なものになり、旧いマシンをまともに使うことができます。年度末の廃棄の時期になり、院生が、学内で廃棄になっているPCのパーツをどこからともなくかき集めてきて、新たな？PCを組み立てています。しかし、そんなジャンクなマシンに高価なWindowsをインストールして使おうとしているのを見ると、何だか変な気もします。

　古関は最近Ubuntuを主として仕事に使っていますが、さすがに物理メモリが200MB未満のマシンでは、Ubuntuをまともに動かすことも困難です。そのような場合は、Puppy Linuxを用いるか、もしくはecolinuxのインストーラを用いて、ecolinuxをインストールし、そこから少しずつ機能を増していくという方法が考えられます。（ただし、この場合、手動でネットワーク設定をしたくなければDHCPでネットにつなぐ環境が必要になります。）

　後者の方法について、以下にメモをしておきます。

(1) 512MB程度の、安いUSBメモリを準備する。そして、性能の良いマシンでUbuntuをCD起動し（あるいは、旧いマシンでPuppy LinuxやKnoppixをtwmで動かしても良いのですが）、cfdisk, gparted, qtpartedなどのパーティション作成ツールで、512MBのUSBメモリ全体をlinux swapパーティションにする。

(2) これを「旧いマシン」に挿して、ecolinuxをCD起動する。

(3) ecolinuxのインストーラを起動する。その後、インストーラの指示に従って作業を進めるが、ハードディスクのパーティション設定を手動で行い、ハードディスク上にやや余裕を持ったswap領域を確保する。(たとえば1GB程度。)

(4) ecolinuxインストールができたら、ハードディスクから起動し、ネットにつなぎ、

　　　　　　sudo apt-get update

　　　　　　sudo apt-get upgrade

でソフトを最新状態にする。

(5) さらに、好みに応じて

　　　　　　sudo apt-get install twm fluxbox fluxconf

などとして、より軽いウィンドーマネージャもインストールする。

(6) その後、必要に応じて totem, openoffice, octave, skype, acroread, evince, Thundrbirdなど必要なソフトを追加インストールする。もっとも、zoho, Google docsなどで仕事をしようという方は、firefoxさえまともに動けばいいので、このプロセスは不必要。

なお、(2)までの手続きは、xubuntu, knoppix, gOSなどもう少し重いlinuxを貧者のマシンにインストールする際にも有用だと思います。でも、ある程度限られた環境でまともに使い物になるのは上記３者の中ではXubuntuだけかもしれません。

（以上はほとんど自分用のメモです。）これで、古関の家では数千円で購入した中古のIBM X21やR31がフル稼働しています。こういう環境に慣れると、この文を書いている　Lenovo S10e (Ideapad)が、超高級マシンに感じられます。

　　　

制御工学第二期末テストの結果

　ぎりぎりの期限でレポート提出をした方を含め、23名の方が単位取得できました。

　特に普段点の高い人にバイアスをかけるまでもなく、３回のレポートの出来と総合成績の相関はかなり高いもので、期限のとおり、講義時間中にレポート提出された方は良以上の成績がついています。

　期末テストに関しては、極配置によるオブザーバ設計の計算や、第２回目レポートとほぼ同じ内容であった一次システムの最適制御系設計問題は比較的よくできていたと思います。

　しかし、第３回目のレポートとほぼ同じ問題であった非線形制御に関する語句説明が、持ち込み可の試験であるにもかかわらずできていない人が比較的多く見られたことは、意外というよりも心外という印象を持ちました。

（期末テストの対策については、講義時間の中で、ずばりそのもののヒントを与えているので、その部分は満点に近くてもよいはずなのに、ここをはずした人はきっとまったく講義に出ていなかったか、話を聞いていなかったのだろうと想像されます。）

　総合点の分布をここにお示しします。ご自分がどのあたりにつけているかご想像ください。

　得点が低くて未受験となっている人は、３つのレポートが出揃わなかった人です。

（レポートが３つ出ていないが試験得点は可の最低線を上回った、という方は一人もいませんでした！）

このレベルのテストで可を取ってしまった人は、基本的な学習姿勢に猛省が必要だと思います。

良以上の方は、よくがんばりました。この調子で、卒業研究も良い成果を挙げてほしいと思います。

正田英介先生研究室のOB会: 第６回飛熊会(090308更新)

-----What New---------

(1) 会計報告を含む連絡ファイルを掲載しました。（2009/03/08）

(2) 飛熊会のメールリストを東京電機大戸邊さんが継続的に管理してくださることになりました。e-mailに関する情報は、古関／松崎が取りまとめて戸邊さんにお知らせしますので、e-mail新設、変更情報は古関研究室あてにお寄せください。

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　第６回飛熊会が、横浜国立大学教授 河村先生を実行委員長とし、2009年2月28日（土曜日）に、東京大学本郷キャンパス工学部２号館２４１号教室（講演会）およびその近くのレストラン「ルヴェソンヴェール」（懇親会）にて下記のとおり、参加者49名にて開催されました。

第一部　講演会: 東京大学工学部2号館241号教室
15:00-15:05 河村実行委員長御挨拶
15:05-15:10 大場会長御挨拶

講演会「大学工学教育を考える」
15:10-15:50 大来雄二氏（1969卒） 「技術倫理の話は暗いか明るいか」
15:50-16:30 中西宏明氏(1970卒) 「グローバル化の中で望まれる人材とは」
16:30-17:10 金德奎氏 (1989博) 「韓国の工学教育事情」
17:10- 17:30 正田英介　先生　講評
　　　　　　　　東京大学APET御紹介（東京大学APET 中島特任准教授）
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17:30-18:00 本郷キャンパス散策（御案内役：大場会長／大崎先生）
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第二部　懇親会　ルヴェソンヴェール本郷　18:00 開場　受付開始　

Fig. 1 会場地図
18:30-20:30パーティ　司会進行　中島
18:30 開会の辞（大場会長）
御挨拶：大崎先生
乾杯：金先生
19:20-19:50 近況報告　
08:10 ころ　今後の運営方針について（河村実行委員長／大場会長）
08:12 次回幹事紹介 次回幹事挨拶
08:20正田先生ご挨拶
08:30 閉会宣言（中島）
　散　会


その際の、関連資料を、ご関係者にこのページからご覧いただけるように、下記のリンクを設定しましたのでご利用ください。（なお、関連資料は、会員限定の資料のため、暗号化してあります。）

• 写真／会計報告を含むファイル圧縮版をこちらからご入手。（PW つき　約5.6MB )　Click here!
• なお、PW情報は、当日配布資料に記しましたが、会員の中で必要な方は、古関研 松崎事務補佐に、e-mailなどでご照会ください。
  

大変貴重なご講演をいただきました４名の先生方、本会の準備に多大なご尽力を賜りました皆様、まことにありがとうございました。次回は、愛媛大学坂田先生を実行委員長、関西大学　大橋先生を総幹事に、2011年春以降に開催を予定しております。

制御工学第二 2009/01/13の講義後のご連絡

1/13の講義で用いましたディジタル制御における極配置と安定性、応答の性質に関する補足資料を、ここからご入手ください。

さらに、第3回目の演習課題はここから御入手ください。

重要：　第3回目の演習レポートは2/3の期末テスト開始時に回収しますので、試験会場に提出レポートを直接お持ちください。試験についての注意もこの演習課題のプリントに記してあります。

制御工学第二 第2回演習問題

第1回目の演習の提出に引き続いて次の出題があるのはきついところもあると思いますが、状態空間法に基づく制御系設計の流れを知るために特に大切な、LQRおよび状態観測器に関する第2回の演習問題をここに出題します。12/16の講義の際にご提出ください。時不変LQRにおいては、評価関数における入力と状態変数の偏差に対する重みが、最終的な制御系設計にどのような役割を果たすか、という基本事項を典型的なケース設定で学び実感していただく問題になっています。状態観測器の問題は、極配置法による標準的なオブザーバゲイン設定問題であると同時に、多項式法（ケスラー標準形）と零次の外乱オブザーバという、モーションコントロールの実験で実用的に重要な手法を学ぶ例題になっています。

　実務における作業の流れを実感しながら、練習をしていただけるといいかと思います。

　

制御工学第二 第1回目の演習出題

先週お約束を第1回目の演習問題を出題します.[1]は毎年出題している問題で、やや手間がかかりますが、可制御性・可観測性の意味を、システム行列の対角化を通じて直感的に理解することをめざした重要な問題です。ぜひ自力で挑戦をし、状態空間法の「肝」を体得してください。提出は2週間後の11/25の講義の際にお願いします。

交通エレクトロニクス2007年10月19日マショレック博士特別講義のスライド

もう大分前のことになりますが、昨年度冬学期に開講の電子情報学専攻大学院講義「交通エレクトロニクス」において、2007年10月19日に、ベルリン工科大学のマショレック博士に、ヨーロッパの鉄道信号保安技術の標準化について「Interoperability of　Train Protection Systems in Europe」　と言う題目の講演をしていただきました。マショレック氏が再来日し、その際のスライドのファイルを公開用にまとめて提供してくださりましたので、ここから入手していただけるようにしました。（ファイルの大きさは約5.8MBあります。）

2008/10/23 AGSセミナー 「電気鉄道と環境」御聴講の皆様へ

　拙い講演をお聴きくださりありがとうございました。

　その際、スライド中にて、補足資料はPW付きでこのページからリンクを張ると申し上げましたが、具体的に資料の追加を要するようなご質問、ご議論がございませんでしたので、このページに特段の追加の記載はいたしません。講演資料については、堀教授のものもあわせてAGSクラブの会員向けページに掲載されると伺っております。

　せっかく、このページを訪れていただいた方、追加の内容が無くて申し訳ございません。
　なお、せっかく来ていただきましたので、お時間のございますときに、このページの右側にリンクがございます、古関研から独逸に留学の機会を得た3名の学生（うち2名は既に社会人として活躍しております）の滞欧記をご覧になってみてください。三者三様の若い感性で、それぞれに興味深い内容が記されていると思います。

電子・情報系進学内定者へのガイダンスを終えて(10/22リンクづけして改訂)

　本日電子・情報系進学内定の皆さんには1日にわたるいろんな先生の話を聞いていただきました。我々B2コースの話は、そのスケジュールの中でも最後だったので、聞く側としても大変疲れていたと思いますが、最後まで真面目にお付き合いいただきありがとうございました。中島先生の2030年ビジョンの話を含む、我々のコースのエネルギー・環境・グローバルシステムの技術に関わる教育・研究内容の説明に使用した資料は、今回配布しませんでしたが、近日中に学科の公式ページからダウンロードできるようになるはずです。

　当座の措置として、上記の中島先生、古関、熊田先生の講演に関わる資料はここから入手可能です。一人でも多くの前途有望な学生さんが、この分野に関心を持っていただけることを願っております。

制御CAD演習 実施要領(10/01初稿 10/8改訂)

３年生冬学期、月曜日午後には演習が行われます。堀教授と古関が担当するEA3 制御CAD演習ではPC上の制御CADソフトを用いて実践的な制御系の応答計算や設計の演習を扱います。

このブログの昨年度の記載でその様子がお分かりになると思います。本年度もほぼ同じ内容です。
（この形式での演習は本年度が最後になります。）

実際に演習に使うテキストは、ここから入手してください。（10/20に改訂版へのリンクをはり直しました。）
また、図の様式に一部不備がありますが、5, 6日目の堀教授の発展課題のテキストは、必要に応じてここから入手してください。演習当日の時間を有効に活用するため、事前にテキストに目を通し予習をして演習に臨むことを強く推奨します。

（10/02に配布された全体の実験計画の中で確認した結果、実施日程を以下の通りとします。）

場所：　工学部２号館１２階古関研（１２３Ｄ1室）
日時：　月曜13:00-16:00

10/2(木)　午後　実験／演習全体のガイダンス

前半グループ (*はレポート課題出題日)
基礎演習：　(1) 10/06 (2) 10/20* (3) 10/27 (4) 11/10*
応用演習：　(5) 11/17 (6) 11/21*
レポート締切日：　(2) 11/10(13:00@演習) (4) 11/21(13:00@演習) (6) 01/13（17:00@事務室）

後半グループ (*はレポート課題出題日)
基礎演習：　(1) 12/08 (2) 12/15* (3) 12/22 (4) 12/24*
応用演習：　(5) 01/08 (6) 01/19*
レポート締切日：　(2) 12/24(13:00@演習) (4) 01/19(13:00@演習) (6) 02/16（17:00＠事務室）

担当者：　堀教授　古関准教授　TA 福正博之 (博士課程１年生)

以下に、後期実験テキストに掲載予定の、演習の紹介（の一部を最新情報に基づき微修正したもの）を転載しておきます。

講義だけでは何となく納得のいかなかった部分が、自分でシミュレーションをし、時間応答波形や周波数特性を見る中で、直感的に理解できるようになることを目指していますので、エネルギーコースの人のみならず、情報系、電子系の科目を中心に履修している皆さんにも積極的にご参加いただきたいと思います。

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MATLAB, Simulinkを用いた制御系CAD演習(2008年度)
(本稿、古関の不手際から、実験書には昨年度のページがそのまま掲載されておりますことをお詫びします。本年度版の記述もほぼ変わりませんが、こちらをご覧ください。)
担当：　堀洋一, 古関隆章


1. はじめに

　制御工学は電気系のみならずあらゆる工学分野で用いられている基礎的な技術であり、この演習の受講者の多くはすでに夏学期の「制御工学I」を履修していることであろう。また、駒場４学期でも制御工学と非常に関連の深いラプラス変換を用いた微分方程式の取扱を必修科目として学んでいるはずである。しかし、そこでは、例題があくまでも紙の上の計算で扱える範囲の比較的単純なものに限定されざるを得ず、面白さと言う点でも、現実的なより複雑な問題を解決するためのトレーニングを行うという点でも物足りなさを感じたに違いない。

　堀や古関の学生時代は、現在のように能力のすぐれた計算機・便利なソフトウェアが簡単に使える環境ではなく、時間応答のディジタルシミュレーションを行うことは、それ自体で数日を要する作業であった。たとえば、分母多項式を導出し、ニュートンラフソン法で多項式の解を求めるプログラムを作成、留数の定理などを用いて各時間におけるラプラス逆変換を数値的に求め、さらに、それをグラフで表現するためのプログラムを作成するという作業を経てようやく一つの応答波形を可視化することができるという具合であった。さらに制御工学Iの授業で習ったような、いわゆる「古典制御理論」が盛んに研究された頃は、解析式の導出とアナログのアンプを組み合わせて積分器や近似的な微分器の回路をつくり、その出力波形を観測しながら研究が進められていたと聞く。（これをアナログコンピュータと呼んでいた。）

　今日では、幸いにして、高速の計算機と、プログラムやモデル作成の容易なグラフィック機能も含むソフトウェアが比較的簡単に手に入るようになっている。その代表的なものがこの演習で用いるMATLABで、もともとは行列の演算を扱う数値ライブラリ（サブルーチン集）を使いよくするために、変数をわたす部分のインターフェースを良くするツールとして生まれた。その後、それをベースにグラフィクスの機能などが強化され、商用の技術計算用言語として頒布されるようになった。さらに、フィルタ設計や最適化問題あるいは制御のシミュレーションなどに便利な、Toolboxと呼ばれるアプリケーションごとのルーチン集が別売りされるようになって、CADツールとして研究機関や産業界で広く用いられるようになった。MATLAB本体はあくまでもキャラクタベースでコマンドをスクリプトとして記述しプログラムを行う形態のツールであるが、制御の分野でMATLABが広く用いられる様になったのは、ブロック線図をカットアンドペーストでグラフィカルに作成することで非常に簡単に過渡応答の計算ができてしまうSimulinkというツールがMATLAB上で動くようになってからであろう。

　本演習でもMATLABの基本機能と、Simulinkを必要に応じて使い分けながら作業を進めて行くが、その便利な機能を堪能すると同時に、安直にその便利さに溺れることなく、問題そのもののもつ物理的本質やディジタルシミュレーションに伴う様々な問題点に注意しながら、頭を使って結果を考察するようにしよう。

　与えられた問題の他にも、自分自身で発展例題を作成しあるいは参考書を参照して興味のある問題を探してそれを解いてみることは大いに推奨される。この演習で用いているMATLAB/Simulinkは、以前書籍の付録として配布されていたStudent Editionであるため非常に複雑な問題を考えると、変数の数やブロックの上限が問題となる可能性もあることに注意してほしい。現在では、最新商用ソフトの学生版　Student Version　として大学生協の店舗などで、学生個人がよりよいものを購入することができる。

（詳細はソフトウェアのマニュアルを参照のこと。例：http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/control/）

　MATLAB/Simulinkの使い方に関しては、演習の現場でも指導を行うが、現場で閲覧できるStudent Edition のマニュアル（英語版）のほか、生協にもいくつかの成書があるのでそれを各自で適宜選択して購入するとよい。たとえばこの演習の内容に近いものとしては

西村, 野波：「MATLABによる制御理論の基礎」東京電気大学出版局1998年

などが最近出版されている。またMATLABの概要を知りいくつかのデモなどがみたければ、このソフトを日本で販売しているサイバネット社のホームページ http://www.cybernet.co.jp/products/matlabを覗いてみると良いであろう。

　演習で用いているMATLABは、オンラインヘルプもマニュアルもすべて英語で書かれているが、少し慣れれば難しいことはない。このようなマニュアルは、翻訳されたものよりも原文を読んだほうがずっとわかりやすいことを実際の研究の中でしばしば経験する。また、プログラム中のコメントやグラフの軸などもすべて英語で書かねばならない。もちろんローマ字で日本語を書くことは可能である。技術的な英語を用いることにアレルギーを起こさず、良い訓練の機会と思って積極的に活用し、必要なtechnical termを覚えてしまうと良い。


2.　日程と学習内容

　本演習は、電子情報学専攻貸与のノートPCを用いて、工学部２号館１２階の古関研究室にて、教員およびTAの指導の下で行う。週1回のペースで6週で完結する。その概要を以下の表に示す。主として制御工学Iの内容に準拠している。制御工学Iの教科書の該当箇所を読み事前に準備することが可能である。具体的演習問題説明などは配布プリントとして、この古関隆章ブログ からテキストをダウンロードをしていただきたい。　制御工学IIの内容として演習の課題となりうるものとしては

2.1. ディジタル制御：Z変換
微分と疑似微分：Bode線図と波形の応答/Tustin 変換と厳密なZ変換の応答の比較
MatLabを用いたディジタルフィルタの設計

2.2. 状態方程式と伝達関数：相互の書き換え　極配置に基づく状態フィードバック
時不変線形システムの最適レギュレータ問題と結果として与えられる極配置の関係

2.3. 状態観測器の設計

2.4. 定常カルマンフィルタ

などが挙げられる。これらを本演習の基礎編で本格的に扱うことは時間の制約上残念ながらできないが、今は、制御工学第一の範囲で状態空間法入門を扱っているので、これに関する演習も原理的に可能である。4回までの演習でMATLABを用いた作業に習熟したら、その後の選択課題の中で、これら冬学期の講義内容にも関係する課題に積極的に挑戦し、授業で習った内容の理解に役立て欲しい。



第1回: MATLAB/Simulink入門、微分方程式とラプラス変換

第2回: システムの応答, システムの周波数特性とボーデ線図, 安定性の解析: ラウスの判定法, フルビッツの判定法, ナイキストの判定法

第3回: 二次系の性質と極の位置, フィードバック制御の特性, フィードバック制御の設計

第4回: PI(D)制御とI-P(D)制御と分子多項式の影響／二自由度制御, フィードバックとフィードフォワード, 状態空間法入門

選択課題：　第5, 6回 発展課題：磁気浮上, 電気自動車の制御, カオス現象の解析と制御など

3. 参考書

なお、演習に役立つであろう制御理論に関する参考書としては、講義で指定している堀の教科書「制御工学の基礎」の他、

[1] 茅陽一：「制御工学第一」

[2] 細江繁幸：「システムと制御」オーム社

[3] 伊藤正美：「制御理論演習」 昭晃堂

[4] 平井一正, 羽根田博正, 北村新三：「システム制御工学」森北出版

などがあるので適宜自分の気に入ったものを参照して欲しい。


4. 有用なフリーソフトに関して

　このガイダンスの文書は、Sun Microsystemsが本学の情報基盤センターを通じて学内関係者にフリーで使用権を認めてくれているStarSuiteというソフトを用いて作成している。本演習ではレポート用のワープロ、作図、数式エディタを用いてレポートをまとめたいという履修者の希望に対応するため、フリーソフトであるopenoffice.orgを2002年度から導入した。その後、本来商用ソフトであるStarSuiteがGoogleパックスの形で実質的に自由に使えるようになったため、StarSuiteあるいはLaTexを使用してレポーティングを行うことを推奨する。

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　また、本演習で用いているMATLABは、比較的高価な商用ソフトであり、自宅学習用に配布することはできない。（演習で用いているソフト自体が、機能限定のついた学生版の古いバージョンのものである。）しかし、MATLABに対しても俗称MATLABクローンと呼ばれる優秀なフリーのソフトウェアが存在する。自習用にはフリーソフトSciLabをhttp://www-rocq.inria.fr/scilab/からダウンロードして、自分のPCにインストールし使用してみることも奨める。これらフリーソフトに関しては


早稲田大学の大石先生による数値計算の基礎教育のページ
http://www.oishi.info.waseda.ac.jp/~oishi/lec2001/l-1.htm

メディアラボのホームページにあるフリーの科学技術計算用のプログラム
http://www.mlb.co.jp/linux/science/

特に、シミュリンク相当のツールもあるプログラムの紹介
http://www.geocities.jp/rui_hirokawa/scilab/

などのページが参考になろう。（2008年10月01日リンク有効確認済。）

インターネットのキーワード検索で「Matlabクローン」などの用語で検索すると、様々な関連プログラムの情報が得られる。なお、これらのフリーソフトウェアに関する情報は、古関の個人HP　（http://www.geocities.jp/takafumikoseki/）にも掲載している。Linux環境上で理工学系の仕事をすることは、最近のユーザフレンドリなOSの普及によりかつてなく容易になっている。ここで述べた計算やレポート作成のための環境は

Ubuntu: http://www.ubuntulinux.jp/

Fedora9: http://fedoraproject.org/ja/

などを用いることで、今日では非常に安価に個人でも構成することが可能である。

３年生冬学期講義「制御工学第二」の進め方に関して（10/1暫定版）

（変更は、適宜修正・付記します。）

本講義の指定教科書はありません。
　「新： 制御理論の基礎 昭晃堂」は、特に制御工学全般を短時間で見渡すのに優れた参考書であると思います。
　下に推奨参考書として挙げている、堀洋一著「応用制御工学」（丸善出版）は現在入手困難と思われます。図書室などで必要に応じてご覧ください。

　（講義にご参加いただいている中でより詳しく学びたい皆様には、著者である堀先生のご厚意により堀先生の書かれた教科書用原稿電子ファイルを（上巻相当の内容・下巻相当の内容）から特別に御覧いただくことができます。なお、左記のリンク情報は2週間ほどをめどに削除の予定です。）

10/7の講義で説明した、夏学期　制御工学第一の状態フィードバックに関係する期末テストの解説（デモ）に用いたMatlabのソースを以下に示しておきます。

% ex081007.m: CTRL example  program coded by KOSEKI, OCT 2008

 

clear all

%-----Definition of physical constants

 %%%---Fundamental state feedback---

%

A0=[0,1; 10,0 ]

B0=[0;1] 

C0=[1,0]

D=0

%---Pole placement---

Te=1/sqrt(5) % Equivalent settling time

% --3rd order Kessler canonical form---

H=[Te^2/2, Te, 1];

P=roots(H)

F=acker(A0, B0, P)

sys0=ss(A0, B0, C0, D)

sys1=ss((A0-B0*F), B0, C0, D)

figure(1); pzmap(sys0); sgrid

figure(2); pzmap(sys1);sgrid

figure(3); step(sys1)

--以下は第１回目の講義の導入資料--

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

制御工学第二講義予定
(01) 10/07 状態空間におけるシステムの取扱(1)：夏学期の復習、状態変数と状態方程式、状態遷移行列
(02) 10/14 状態空間におけるシステムの取扱(2)： 実現問題、時間応答シミュレーション
(03) 10/21 状態空間におけるシステムの取扱(3)：状態フィードバック、最適制御、演習出題
(04) 10/28 堀教授特別講義　（電気自動車とモーションコントロール）
(05) 11/04 状態空間におけるシステムの取扱(4)： 状態推定、システム同定
(06) 11/11 状態空間法、最適制御演習
(07) 11/18 ディジタル制御(1): 空間量子化と時間量子化
(08) 11/25 ディジタル制御(2): 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
(09) 12/02 呉助教特別講義　（福祉制御工学）
(10) 12/09 ディジタル制御(3): ディジタル系安定性判別、ディジタル系のアナログ近似、演習出題
(11) 12/16 ディジタル制御(4)：　有限整定とデッドビート応答
(12) 01/13 状態推定法、ディジタル制御演習
(13) 01/20 非線形制御入門 演習出題
(14) 01/27 予備日
(##) 02/03 or 02/10 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
堀・大西： 応用制御工学　　丸善
ただし、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
正田： 制御工学　 培風館　
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

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。
月曜午後の演習のようにSCILABなどを用いたシミュレーションもできると良い。
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。
昨今は振替休日のため、月曜日の講義の回数が少なく、最後に時間がなくなって非線形制御の解説は手薄になりがち。冬休みなどに「基礎制御工学」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。

2008年度冬学期のスタート（10/01初稿）

しばらく、本ブログの更新が止まっておりましたが、本日冬学期の初日を迎えました。本学期は、古関は制御工学第二と制御CAD演習を主として担当いたします。

　制御CAD演習は、昨年度も述べたとおり、必ずしも演習の履修者でなくても、このページからテキストを入手し、フリーの制御CADソフトを活用することで自習ができます。このページから、テキストをダウンロードしご活用ください。

　制御CAD演習の履修者は、時間を有効に使えるよう予習をして演習に臨むよう努めてください。良い学習成果を挙げられるよう、皆様御自身の御努力と講義・演習へのご協力ををよろしくお願いします。

3年生夏学期講義「電気機器学基礎」第13回 080707 を終えて

(本記事の掲載が手違いで遅くなりましたことをお詫びします.メールでのご指摘ありがとうございました.)

本日は、パワー素子、信号処理とパワーのエレクトロニクスの相違、DC/DC, AC/DC, AC/AC, DC/AC変換, 自己能力を持たない素子と転流回路、高調波問題と解析法についての説明をし講義をすべて終了しました。

今後の予定は以下のようになります。

14) 2007/07/28 10:15-11:45 月 期末テスト １限の制御工学第一＠２４１号室の期末テストに引き続き245室にて「電気機器学基礎」の期末テストを行います。（月曜日の講義は大変ですね!）


------第13回目の演習問題（7/28提出分）------
(手違いで公開が遅くなりましたことをお詫びします。)

所属学科／学生証番号／氏名　

[1] パワーエレクトロニクスにおける半導体素子の用い方の特徴は何か？を、一般のアナログ信号増幅器におけるトランジスタ、FETなどの機能と比較して述べよ。

[2] サイリスタを用いた点弧角による電圧制御（=出力電圧の点弧位相角制御）について、単相のサイリスタ整流器を例として、その回路図と主要な部分の電圧、電流波形を示して説明せよ。そして、この制御方式で、電圧を絞っていく際に生じる問題点は何かを説明せよ。

Information on Semeter Report of Control & System Theory by Prof. Hori etc

Control & System Theory
Report Problems
(Hori, Koseki, Hashimoto, Kubota, Sakai and Oh)

Deadline: 2008.8.15

Send your report and the original papers you read in (1) by email as PDF format,

WITH: "Subject: CS Report by YOURNAME"

TO:
y.hori AT ieee.org
takafumikoseki AT ieee.org
hashimoto.tatsuaki AT jaxa.jp
kubota AT isas.jaxa.jp
sakai AT isas.jaxa.jp
sehoon AT horilab.iis.u-tokyo.ac.jp

simultaneously.


ABOUT:

(1) Read more than 2 original papers on control theory which were published in recent 3 years, summarize them, and give your own comment on their relation and significance.

(2) Make a problem on control theory and give its solution. The problem should be as mathematical as possible.

(3) Choose one professor and give your impression on his lecture and suggestion for future improvement. More general impressions and suggestions will be also welcome.

●解答は日本語でも結構です。

駒場夏学期 交通ラボ講義 人間環境一般「人間社会と交通システム: 電気駆動による車両の支持／推進／案内と運動制御」080701 を終えて

　本日は、電気駆動による車両の支持／推進／案内と運動制御と題して、磁気浮上鉄道、リニアモータを利用した軌道系交通システム全般について説明をしました。ちょっと話す範囲を広げすぎてしまったので、初学者から見てあまりまとまりのない話になってしまったかと思います。至らなかった点はお詫びします。

　講義中にスライドでお示しした本日出題の古関のレポート課題は以下のとおりです。

------レポートの課題------
本講義で紹介した、電磁力発生技術を用いて、車両を駆動/支持/案内する方法の
現存する方式の分類
必要な技術要素
長所と問題点
について、まとめよ。

そして、これらの技術的背景に基づき、今後の交通システムの中での、電気鉄道、磁気浮上鉄道など軌道系交通の果たす役割の将来像に関する自分自身の意見を、判断の根拠を論理的に示しつつ述べよ。
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来週は最終回で、産業界でのご経験豊富な特任准教授の北村先生がご担当されます。どうかきちんと出席して最後までよく学んでください。

3年生夏学期講義「電気機器学基礎」第12回 080630 を終えて

本日は、直流機の電機子反作用、励磁方式（巻線接続の仕方）と発電機の負荷特性・電動機の速度特性、パワーエレクトロニクス以前の主要な速度制御方法と、制御工学との関係で直流サーボモータの過渡特性のモデル化について説明をし、本講義で予定していた回転形の電気機械について説明する部分をすべて終了しました。

これに伴い今後の予定は以下のようになります。

12) 2007/06/30 月 直流機　
直流機の電機子反作用、結線方法と特性の相違

13) 2007/07/07 月 パワーエレクトロニクス入門
パワー素子、信号処理とパワーのエレクトロニクスの相違、DC/DC, AC/DC, AC/AC, DC/AC変換, 自己能力を持たない素子と転流回路、高調波問題と解析法
(<==ちなみにこの日の1限の制御工学第一では、主として状態空間法の基礎を概説しますが、その例題として直流機の制御について言及するつもりです。)

14) 2007/07/28 10:15-11:45 月 期末テスト １限の制御工学第一＠２４１号室の期末テストに引き続き245室にて「電気機器学基礎」の期末テストを行います。（月曜日の講義は大変ですね!）
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前回出題した演習問題

「(2) 直流機の電機子巻線の電圧方程式とトルクの式を、モータ定数Kを用いて示せ。この電機子巻線の電圧方程式の両辺に電機子電流を掛け算することで、直流機におけるパワーの流れを説明せよ。」 に関するレポートとして提出された内容に関する注意 （なぜか2名がまったく同じ誤りを記しており、基本的物理現象が理解されていないことを懸念しますのでここで特にご注意申し上げます。）

入力電力　V * i_a ＝ r_a i_a^2+T %omega + d/dt (1/2 L_a I_a^2)

右辺第一項 = 電機子巻線におけるジュール損失
右辺第二項 = 機械出力 とここまでは良いのですが、

右辺第三項 = 正しくは、「機械内部に蓄積される磁場エネルギーの変化」です。
（これを第一項と同じ「コイルによる損失」と記した方2名とは　08398, 08406です。）

------第12回目の演習問題（7/07提出分）------
所属学科／学生証番号／氏名　

直流機・整流子形機械の特性 演習問題：

(1) 分巻モータと直巻モータの速度特性の相違を比較し説明せよ。

(2) 直流機を用いた速度制御法であるワード・レオナード法を説明し、その問題点を述べよ。

重要： 総合科目 人間・環境一般 「足からロケットまで---走る／飛ぶ／探る科学入門 」の最終レポート課題出題

重要：

本講義の成績評価の主たる部分は以下のレポートの評価結果に基づき行います。

(本日、このアナウンスを出すのは、6/6の講義の際にご相談したとおり、期末試験期間に入る前に十分な時間的余裕を持ってレポート作成をしたいという方のご要望に答えるためです。)

レポートを、以下の要領でe-mailで提出してください。成績評価は、レポート採点結果と講義への出席回数を総合し、厳正に行います。

（重要な修正：7/4の議論の結果、レポー締切り日を下記の日まで延長しました。ただし、2年生の履修者については、進振りとの関係でより早い時期に成績を出す必要のある可能性があるため、教務課にスケジュールを確認後、再度連絡します。）
[1] 締め切り　2007/07/３１（木曜日） 12:00 JST
[2] 提出先　pdfのe-mailの添付ファイルとして takafumikoseki　AT gmail.com あてに　
（古関から受け取り確認のメールを返しますので、その確認の連絡が2-3日以内に来ない場合には古関まで確認のご連絡をお願いします。）

[3]提出に関する技術的注意と参考情報
ワープロなどは任意ですが、 フリーのopenoffice.orgを用いれば、数式を用いた文書もpdf化も含めすべて簡単に処理できます。(ちなみにこのページや教材の作成は、OSすらWindows環境ではなく、Ubuntu上のソフトですべてを行っています。)
google docsを用いても図入りの文書作成とpdf化は可能です。（数式作成機能はありません。）
また、任意の文書ソフトからのpdf化もフリーのツールで可能です。
大きいファイル（数百 kB以上？）をメールに添付することは避けてください。そのような場合には senduit などをご利用ください。(100MBまでのファイルならば簡単に送ることができます.)


[4] レポート課題

課題名：　 （課題1. ）　　○○○○
学生証番号：　○○○○　　　　提出者氏名：　○○○○
関係講義テーマと採点希望教員：　○○○○　（末尾の参考資料から選択）

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課題1: 参考資料にある講義課題に関係するキーワードを選び、自分の興味のあるテーマを1つ設定して、それに関して、（単なる調査ではなく）必ず自分の意見を入れて、A4 レポート用紙で、6ページ以内で論じてください。

（調査・参考した資料については、末尾に参考文献リストを記載し明示すること。）

課題２： 本講義の良かったところ悪かったところを忌憚なく御指摘ください。特に、来年度以降の講義の改善に役立つような、積極的批判、ご意見を期待しております。

（講義時間帯、講義の進め方、教室、話題の選択、成績評価の方法など、気づいたことは何でも遠慮なく指摘してください。教員に対して厳しいことを書いたから、評価が悪くなるということはまったくありませんので、遠慮なく意見を述べてください。）

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参考資料：本年度の講義の担当教員とキーワード

4/18 古関　ガイダンスおよび力学、電磁気の基礎
4/25 堀　電気自動車の科学
5/9　橋本　宇宙で使われる電気電子工学:
　　　宇宙で使われる物理、数学、電気電子工学について解説。 あわせて、宇宙研紹介。
5/16 呉（堀研）　パーソナル移動アシストを目指した電気駆動と制御技術
　　　　（パワーアシスト、二足歩行を例に）
5/30 （堀・）古関　生産研見学　16:20-...　電気自動車とスーパ・キャパシタ
6/06 古関　電気駆動と環境　
6/13　橋本　惑星探査機は電気で動く
6/20　久保田　宇宙探査ロボティクス
6/27　大崎　超電導技術と輸送の科学
7/04 古関　電気駆動と環境（続き）　電気鉄道とエネルギーマネージメント
7/09(水)　古関（大崎）　磁気浮上　リニアドライブ
7/11 坂井　人工衛星をどうやって動かす？　　姿勢制御と超電導フォーメーションフライト



＊なお、採点してくださった先生からのフィードバックが皆さんのもとにメールで返るように努めます。

3年生夏学期講義「電気機器学基礎」第11回 080623 を終えて

本日は、直流機の原理、構成と、電機子巻線の電圧方程式と、直流機における電気ー機械エネルギー変換におけるエネルギーの流れについて統一的に解説をしました。特に、電機子の電圧方程式を、電気機器学基礎で扱う、定常現象としての直流の回路方程式と、電流が変化する際に巻線のインダクタンスの影響が生じることから、過渡現象として扱う場合の方程式を比較して議論することを通じて、制御工学第一やモーションコントロールの講義との関係についても述べました。整流子形の機械では、電機子電圧から電流への伝達関数の時定数が、界磁巻線に比較して著しく小さいことから、古来、良い制御の応答を得るために、界磁電流を一定に保ち、電機子電流を積極的に変化させる制御が用いられてきたこと、パワーエレクトロニクス＋ACモータを用いる今日のサーボ制御でも、特殊な座標変換を用いることで、仮想的に電機子巻線、界磁巻線を分離した考えかたをしており、直流モータの制御方法をきちんと理解することが非常に重要な基礎になることを強調しました。

これらの点を良く意識していただいた上で、次回は、直流機の電機子反作用、励磁方式（巻線接続の仕方）に伴う特性の相違を解説します。

------第11回目の演習問題（6/30提出分）------
所属学科／学生証番号／氏名　

同期機の試験法、直流機・整流子形機械一般 演習問題：

(1) 1980年くらいまで、速度制御に要する車両やエレベータの駆動、オートメーションなどに専ら整流子形の機械が用いられてきた理由は何か?その後、このタイプの機械の使用（新設）例が急速に減少しているのはなぜか?

(2) 直流機の電機子巻線の電圧方程式とトルクの式を、モータ定数Kを用いて示せ。この電機子巻線の電圧方程式の両辺に電機子電流を掛け算することで、直流機におけるパワーの流れを説明せよ。

3年生夏学期講義「電気機器学基礎」第10回 080616 を終えて

本日は同期発電機の基本的試験法、無負荷飽和曲線と短絡電流特性、同期発電機の並行運転を説明し、さらに同期電動機の概要、特に界磁電流の調整により、電機子電流の力率調整が図れること（V特性）およびそれに関連する話題として同期調相機の役割について述べました。最後に直流機と同期機は回転磁界を整流子によってつくるか、多相交流によって作るかの違いのみであって、機械としての基本動作が全く同じであることを説明しました。次回は、この話を受けて、5章の直流機の各論を扱っていきたいと考えています。



------第10回目の演習問題（6/23提出分）------
所属学科／学生証番号／氏名　

同期機の試験法、同期電動機 演習問題：

[1] 同期発電機の基本的試験法について説明せよ。
[2] 同期発電機の並行運転の際に注意すべきことを述べよ。
（発電機の界磁電流を調整することで何を変化させることができるか?発電機の出力電力の調整のためには何を制御する必要があるか?）

3年生夏学期講義「電気機器学基礎」第9回 080609 を終えて

本日は同期発電機の等価回路、フェーザ図と出力特性、円筒機、突極機とd軸・q軸の定義など、同期機を扱うための理論の最も大切な部分を扱いました。次回は同期電動機の話を中心にするため、実用上重要な同期電動機のV特性について、課題レポートをまとめる中で予習をしてきてください。また、本日講義の中で、教科書の記述に譲らざるを得なかった、d, q軸の異なるリアクタンスを考慮した場合のフェーザ図も、課題レポートの中で、自分自身で手を動かして書いてみてください。

講義の中で強調したように、同期機のフェーザ図を描く上で最も重要なポイントは、空間ベクトルとフェーザを１つの図の上に重ねて書くために「起磁力とそのもととなる電流のベクトルを同じ方向に書く」ということです。


------第9回目の演習問題（6/16提出分）------
所属学科／学生証番号／氏名　

同期機基礎 演習問題：

[1] 突極形発電機のフェーザ図を示し、それに基づき突極形発電機の出力の式を示せ。また、出力の2項のそれぞれについてそれらの意味を説明せよ。
[2] 次回の解説の予習として教科書/参考書を調べて、同期電動機のフェーザ図を示し、同期電動機のV特性と、同期機を用いて力率を調整する方法を説明せよ。


これまでの進捗状況を反映し、当初予定を下記のとおり、微修正します。

----本学期の講義予定(6/23 修正版)----
電気系事務室のアナウンスによれば

　　4/3-7/17が講義期間、
　　7/18-31が期末テストの期間

とされています。

回数 日 曜日 テーマ 内容

1) 2007/04/07 月 はじめに
電気-機械エネルギー変換、電気機器の種類と歴史、エレクトロニクスとパワー、電気機械エネルギー変換技術の社会的役割とその重要性

2) 2007/04/14 月
電気機器学の学問としての位置づけ、電気機械の種類、（回転系を中心とした）古典力学と電磁気の復習、思考の手抜きの技術としての電気回路、フェーザ表示

3) 2007/04/21 月　多相交流と進行磁界
多相交流、三相巻線と進行磁界、回転磁界の数学的表現方法、力とトルク、その物理的意味

4) 2007/04/28 月 誘導電動機I
誘導機の原理と特長、誘導機の構成、変圧器と誘導電動機

5) 2007/05/12 月 誘導電動機II
誘導電動機の原理と特性表現法（＝Ｔ型、π型等価回路）、モデル同定のための測定法、円線図を用いた特性の表現

6) 2007/05/19 月 誘導電動機III
誘導機の種類とエネルギーの流れ、誘導機の可変速制御、空間高潮波とゲルゲス現象などの諸注意

7) 2007/05/26 月 同期機I
同期発電機の原理、構造と機能上の分類

8) 2007/06/02 月 同期機II
同期機の構成要素、電機子巻線、空間高調波の低減法と巻線係数、電機子反作用

9) 2007/06/09 月 同期機III
同期発電機のフェーザ図、等価回路と特性のモデリング
円筒機、突極機と直軸リアクタンス、横軸リアクタンス
同期発電機の出力とリラクタンス出力

10) 2007/06/16 月 同期機と直流機
測定法、
発電機の並行運転と電力系統、
トルクの発生原理、同期電動機の種類とその特長
v特性と同期調相機、永久磁石同期電動機とサーボ制御
同期機の原理と直流機の関係

11) 2007/06/23 月 直流機 電気機械一般の座標変換
直流電動機と発電機
直流機の種類と特性の比較
エネルギー流れの理解、過渡現象の理解、制御と電気機器の一般理論

12) 2007/06/30 月 直流機　
電機子反作用、直流機の結線方法と特性の相違

13) 2007/07/07 月 パワーエレクトロニクス入門I
パワー素子、信号処理とパワーのエレクトロニクスの相違、DC/DC, AC/DC, AC/AC, DC/AC変換, 自己能力を持たない素子と転流回路、高調波問題と解析法
(<==ちなみにこの日の1限の制御工学第一では、主として状態空間法の基礎を概説しますが、その0打意図して直流機の制御について言及するつもりです。)

14) 2007/07/14 月 パワーエレクトロニクス入門II
自己消弧能力を持つ素子とPWM, ACモータのインバータによる可変速駆動, サーボモータ
電気駆動制御

制御工学との関係：定常現象と過渡現象、産業応用の話題（電機駆動とモーション制御）


15) 2007/07/28 10:15-11:45 月 期末テスト
１限の制御工学第一＠２４１号室の期末テストに引き続き245室にて「電気機器学基礎」の期末テストを行います。（月曜日の講義は大変ですね!）

3年生夏学期講義「電気機器学基礎」第8回 080602 を終えて

　どうもこのページの記述に6/2の講義予定が落ちていたということで、ご迷惑をおかけしました。本日はそのためか出席者が少なかったので、同期機の構成要素、電機子巻線、電機子反作用について時間をかけて解説をしました。ＨＰの記述漏れのせいで休講だと誤解した方が不利にならぬよう、本日の宿題レポートは課していません。次回は同期機のフェーザ図を描いて特性の算出をする重要な部分になりますので、p122の4.5節をよく読んできていただくようお願いします。また、本日レポートを出さなかった方は来週6/9にお出しください。
　また、予習の際に気づかれると思いますが、p131に記述のあるポーシェリアクタンスについては教科書のほかの部分で解説がなされていません。（昨年度推奨参考書であった仁田他「大学課程　電気機器(1)」にも、全く記述がありません。）
　Googleで調べましたが、専門的言葉であるためか、日本語では京都大学の研究論文に関する記述以外の記載は発見できませんでした。英語ではPotier reactance あるいはPotier triangleという用語で検索できます。
　電気工学ハンドブック（電気学会）の記述に基づき、次回講義にて簡単な説明を行います。図上での計算法は比較的単純です。