理工学部Faculty of Science and Engineering
MEC200XB（機械工学 / Mechanical engineering 200）制御工学ⅠControl EngineeringⅠ
チャピ ゲンツィCAPI Genci
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2021 |
| 授業コードClass code | H5143 |
| 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2/Wed.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
機械工学科機械工学専修 学科専門科目 |
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Outline (in English)
In this lecture, we will focus on classical and modern control theory. Students obtain the following competences:
·mathematical modelling;
·Representation of different systems by block diagram;
·Laplace transformation and inverse Laplace transformation;
·Transfer function and system response;
·Design of the control systems.
Goal
The goal of this introduction lecture to control engineering is to understand and implement the control theory.
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
この講義では、古典制御理論や現代制御理論などの基本的内容を説明していきます。制御工学に関わる以下の基礎的事項を中心に習得する。
・自動制御の古代からの歴史
・ブロック線図による実システムの表現方法
・微分方程式によるシステムの表現
・Laplace変換とLaplace逆変換
・伝達関数と各種応答
・制御系の構成
本講義では、制御工学への入門である伝達関数による現代制御理論の基礎学習と理解を目的としています。
到達目標Goal
自動制御の歴史的技術について理解し，現在でも応用されていることを知る。
・任意のシステムについて，ブロック線図が描けること。
・複雑なブロック線図の等価変換ができること。
・Laplace変換を用いて微分方程式が解けること。
・変換表を用いたり，展開定理を用いてLaplace逆変換ができること。
・各種の要素や制御系の各種の応答が求められること。
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」と「DP2」と「DP4」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. ）
授業計画については、学習支援システムでその都度提示する。
制御系の概念の構築を目指して，古代の自動制御装置の動作原理や信号の流れを考察する．フィードバック制御の概念を知るため，基礎方程式とブロック線図によりシステムの理解を促す．
プリントにより資料とプロジェクターにより授業を進め，教科書は主として自学習用に用いる．
オフィス・アワーで、課題（試験やレポート等）に対してフィードバックを行う。.
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
※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：制御とは
制御の概念はギリシャ時代からあり，歴史的な制御の例を動画やパワーポイントによる表現で解説する．
第2回：動的システムのモデル化
機械制御工学にとって必須となる各種物理系のモデル化についてその概念と手法について説明する．
第3回：実システムのモデル化とブロック線図
実システムの解析のためには，その動作原理や信号の伝達構造を知ることが必要であり，そのためにはブロック線図を的確に描くことが要求される．ここでは，システムの表現方法，ブロック線図の描き方を学ぶ．
第4回：ラプラス変換とラプラス逆変換
伝達関数による解析の基礎として，ラプラス変換とラプラス逆変換を例題や演習問題を解くことにより理解する．
第5回：ラプラス変換による微分方程式の解法
ラプラス変換の有用性を理解するため，ラプラス変換によって微分方程式を解く方法を学ぶ．
第6回：伝達関数とは
伝達関数を定義し，各種のシステムの伝達関数の求め方を示す．
第7回：基本的要素の伝達関数（一次要素）
一次要素で表されるシステムの基礎方程式を求め，そこからどのようにして伝達関数を求めるかを知る．また，一次要素の伝達関数がどのような形をしているかを知る．
第8回：基本的要素の伝達関数（二次要素）
二次要素で表されるシステムの基礎方程式を求め，そこからどのようにして伝達関数を求めるかを知る．また，二次要素の伝達関数がどのような形をしているかを知る．
第9回：ブロック線図と等価変換
システムの信号伝達およびシステムの構造を表現するブロック線図の描き方を学び，ブロック線図を等価変換することにより，より簡単なブロック線図に変形する方法を学ぶ．
第10回：一次要素の時間応答，二次要素の時間応答
一次要素と二次要素の時間応答の求め方を学ぶ．
第11回：機械系のモデル化と基礎方程式の導出
各種の機械系は，力学的な解析によって運動方程式としてモデル化できることを学ぶ．各システムについて具体的に基礎方程式を求める．
第12回：周波数応答特性（ボード線図とベクトル軌跡）
伝達関数から周波数伝達関数を求め，周波数伝達関数から周波数応答を求める方法について知る．周波数応答特性を表現するベクトル軌跡とボード線図について学ぶ．
第13回：周波数応答特性（ボード線図とベクトル軌跡）
前回の続きとして具体的な例についての周波数応答を求める．
第14回：フィードバック制御と根軌跡
フィードバック制御をするためには，システムをどのように構成したらよいかを学び，その特性の解析方法としての根軌跡について学ぶ．
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.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】モデル化に最低限必要な力学，熱力学，流体力学，機械力学の各種力学の基礎の理解が必要である．授業時間中に疑問になった事柄や理解できない事柄については，数学や各種力学について復習することで内容の理解を補うこと．
テキスト（教科書）Textbooks
阪部俊也，飯田賢一共著，機械系教科書シリーズ21，「自動制御」，コロナ社
配布テキスト
参考書References
嶋田有三著：「わかる制御工学入門」産業図書
嘉納秀明他著：「動的システムの解析と制御」，コロナ社
川谷亮治著：「フリーソフトで学ぶ線形制御」森北出版
成績評価の方法と基準Grading criteria
評価方法： 基本的には，ほぼ100％期末試験により評価する．成績判定にあたっては、出席率、レポートや演習の結果を考慮する．
評価基準： 本科目において設定した達成目標を60％以上達成している学生を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
具体的な例を基に丁寧な解説を心がける．
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
講義ノートをプロジェクターを用いて表示することにより板書時間の無駄を省く．
制御系解析ソフトのScilabを使用することがある．