理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
COS500X4（計算科学 / Computational science 500）最適制御特論Optimal Control
木山 健Tsuyoshi KIYAMA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YC010 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 水4/Wed.4 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | システム理工学専攻 |
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Outline (in English)
Outline and objectives: Classical control has dealt with systems in a frequency domain using Laplace transformation, but here this class learns about (post) modern control theory which expresses a system in a time domain. Learning is based on state equations and state transition matrices. The (post) modern control theory shows that multiple input / output systems can also be handled uniformly with good prospects.
Goal: The goals of this course are to help students understand the essence of the linear quadratic control and optimization methods, and to enable them to develop new control theories and optimization ones.
Learning activities outside of classroom: Students will be expected to review control engineering, linear algebra, and differential equations from their undergraduate studies, and to spend at least four hours to understand the course content before/after each class meeting.
Grading criteria: Your overall grade in the class will be decided based on comprehensive consideration of exercises 40%, reports 60% and etc.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
古典制御ではラプラス変換を使って周波数領域でシステムを扱ってきたが，ここでは時間領域でシステムを表現する（ポスト）現代制御理論について学ぶ．状態方程式や状態遷移行列を基本として学習する．（ポスト）現代制御理論は多入出力系についても見通しよく統一的に扱うことができることを示す．
到達目標Goal
最適制御や最適化手法の本質を理解させる．これにより新たな制御法や最適化手法の理論を構築できるようにする．
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP2」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
講義形式で行う．必要に応じて演習を行う．
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[未定/undecided]：ポスト現代制御の概説
ポスト現代制御の概要と古典制御との関係を学習する．
第2回[未定/undecided]：状態方程式
状態方程式と伝達関数の関係を学習する．
第3回[未定/undecided]：状態方程式の解
状態方程式の解の導出方法を学習する．
第4回[未定/undecided]：可制御性
可制御行列の意味と導出方法を学習する．
第5回[未定/undecided]：極配置
極配置方法と可制御行列との関係を学習する．
第6回[未定/undecided]：可観測性
可観測行列の意味と導出方法を学習する．
第7回[未定/undecided]：オブザーバ
オブザーバの構造の導出方法を学習する．
第8回[未定/undecided]：安定性
リアプノフの安定条件と線形行列不等式（LMI）を学習する．
第9回[未定/undecided]：マルチエージェントシステム
マルチエージェントシステムの合意制御を中心に学習する．
第10回[未定/undecided]：最適制御の解析条件
LMIによる解析条件の導出方法を学習する．
第11回[未定/undecided]：最適制御の設計条件
LMIによる設計条件とリカッチ方程式の導出方法を学習する．
第12回[未定/undecided]：モデル予測制御
モデル予測制御の基礎を学習する．
第13回[未定/undecided]：H∞制御の解析条件
LMIによる解析条件の導出方法を学習する．
第14回[未定/undecided]：H∞制御の設計条件
LMIによる設計条件の導出方法を学習する．
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
学部で学んだ制御工学，線形代数，微分方程式を復習しておいて下さい．本授業の準備・復習時間は，各4時間を標準とします．
テキスト（教科書）Textbooks
吉川恒夫，井村順一 『現代制御論』 コロナ社 1994年
参考書References
岩崎徹也 『LMIと制御』 昭晃堂 1997年
白石昌武 『入門現代制御理論』 日刊工業新聞社 1995年
小郷寛，美多勉 『システム制御理論入門』 実教出版 1979年
井村順一，東俊一，増淵泉 『ハイブリッドシステムの制御』 コロナ社 2014年
成績評価の方法と基準Grading criteria
演習（40%），レポート（60%）などを総合的に考慮して評価する．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
丁寧に基礎から話す必要がある．