理工学部Faculty of Science and Engineering
HUI200XE(人間情報学 / Human informatics 200)組込制御工学Embedded System Control Engineering
武田 実Minoru TAKEDA
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 | 2023 |
授業コードClass code | H6121 |
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 | 火2/Tue.2 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 小金井 |
教室名称Classroom name | 小西館‐W301 |
配当年次Grade | 2年 |
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 |
応用情報工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
Optimal control is required to operate the embedded system consisting of hardware and software. Control engineering is an important technology that successfully designs and operate its control system.
In this lesson, students learn basic theory of control engineering.
The goal of this course is to learn basic control engineering.
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four hours to understand the course content.
Final grade will be calculated according to the following process. Mid-term examination (40%), term-end examination (60%), and in-class contribution.
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
ハードとソフトからなる組込システムを効率よく動作させるには最適な制御が必要となる。その制御系を適切に設計、運用する理論、技術が制御工学である。本授業では、組込システムを開発する場合に必要となる制御工学の基礎理論を習得する。
到達目標Goal
制御工学の基礎理論を理解し、実際に具体的な組込システムの制御系を設計できる技術、手法などを習得する。
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」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. )
授業は板書、プロジェクトを併用して講義を行い、組込システムに重要な制御工学の基礎を学ぶ。指定参考書の内容をもとに作成したテキストを「学習支援システム」により配布し、それらも用いて講義する。
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[対面/face to face]:組込制御工学とは
組込システム技術と制御工学、組込システムとは、ハードウェア構成、ソフトウェア構成
第2回[対面/face to face]:制御工学の概要
人間の動作と制御、自動制御系、制御の種類
第3回[対面/face to face]:伝達関数とラプラス変換
伝達関数、微分方程式とラプラス変換、基本的な時間関数とラプラス変換、オイラーの公式
第4回[対面/face to face]:制御系の基本要素とその伝達関数
ラプラス変換、ラプラス逆変換、伝達関数の一般形、基本要素の伝達関数
第5回[対面/face to face]:ブロック線図
ブロック線図、ブロック線図の等価変換則、ブロック線図を用いた伝達関数の求め方
第6回[対面/face to face]:制御系の応答特性1
制御系の応答特性(過渡応答)、過渡応答の計算方法
第7回[対面/face to face]:制御系の応答特性2
代表的要素(1次遅れ、2次遅れ)の過渡特性、定常特性
第8回[対面/face to face]:中間試験
前半の授業のまとめと復習のために中間試験を実施する
第9回[対面/face to face]:周波数応答
周波数応答、ベクトル軌跡
第10回[対面/face to face]:ボード線図
ボード線図、代表的要素のボード線図、結合系のボード線図
第11回[対面/face to face]:制御系の安定判別
制御系の安定性、ラウス、フルヴィッツの安定判別法、ナイキストの安定判別法
第12回[対面/face to face]:制御系の性能
開ループと閉ループの特性、安定度、速応性についての目安、定常特性
第13回[対面/face to face]:制御系の補償
制御系の設計、ゲイン調整、直列補償、PID制御
第14回[対面/face to face]:組込制御工学まとめ
伝達関数とラプラス変換、制御系の基本要素、ブロック線図、制御系の応答特性、周波数特性、ボード線図、システムの安定判別、性能と補償法
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。講義の進行に合わせて参考書の演習問題を行うのが望ましい。
なお、事前準備として数学的基礎である、微分積分、微分方程式、および複素関数を十分に復習しておくこと。
テキスト(教科書)Textbooks
小林伸明、鈴木亮一著「基礎制御工学」(共立出版)
参考書References
則次俊郎、堂田周治郎、西本澄著「基礎制御工学」(朝倉出版)
森政弘著「基礎制御工学」(東京電機大学出版局)
西野信、杉本英樹著「わかりやすい組込みシステム構築技法-ハードウェア編-」(共立出版)
成績評価の方法と基準Grading criteria
主に中間試験、期末試験の結果で評価するが、出席率も参考にして総合的に判断する。
成績評価の配分 出席率:70%以上、中間試験:40点、期末試験:60点
成績評価は100点満点とし、60点以上を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
基本的な考え方、具体的な応用方法の基本部分を習得できるようにするとともに、この分野の学問に興味がわくような講義とするように心がける。
途中で前半の基本理論の復習を行うことにより理解度を深めるように留意する。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
テキスト配布・課題掲示等のために「学習支援システム」を利用する。