授業科目名 : システム工学実験

科目コード 91320
配当学年 3年
開講年度・開講期 平成30年度・後期
曜時限 木曜・金曜・3~4時限
講義室 ガイダンスの際に各実験課題の実施場所を伝える
単位数 4
履修者制限 原則として、第1回目のガイダンスへの出席を履修の条件とする。病気などのやむを得ない事情でガイダンスに出席できない場合には、事前に担当教員(不明な場合には教務掛)に連絡すること。ガイダンスの詳細は、10月までに8号館事務室前に掲示する。
授業形態 実験
使用言語 日本語
担当教員    所属・職名・氏名 情報学研究科・助教・大木健太郎,情報学研究科・助教・新納和樹,情報学研究科・助教・劉言

授業の概要・目的

数理工学において重要な (1)システムモデリング (2)システム解析 (3)システム制御 の3つの手法,およびそれらの実システムへの適用を,下の「講義計画」で挙げる3課題による計算機シミュレーションおよび実機実験を通じて習得する事を目指します. 履修者を3つにグループ分けをし,交代で3課題全てを履修します.

成績評価の方法・観点及び達成度

平常点,各実験課題のレポートによる評価を行います.課題に取り組む姿勢,工夫,グループワークなどに見られる態度も重要視されます.

到達目標

実システムを対象として, ・第一原理にもとづく物理モデリングと実験によるパラメータ同定 ・システムの周波数応答と安定性の解析 ・システムの安定化と最適制御 などをテーマごとに,理論及び実際のプロセスを通して理解することが目的です.また,システムを目的に応じて動作させるための数理工学的なアプローチを実機で試す事により,理論と実際の現象の違いの原因や特性を理解して,現実のシステムに生じる問題に対する解決策を身につけることも目標とします.

授業計画と内容

項目 回数 内容説明
ガイダンス 1 各実験課題の概説およびグループ分けを行います.
アクティブ消音制御実験 9 1. アクティブ消音の原理
2. DSPの基礎知識,プログラミング
3. 動作実験
4. 時間応答、周波数応答の解析
・実施にあたっては,数値計算ソフトウェア Scilabを用いる.
フレキシブルリンクの制御実験 9 1. 周波数伝達関数の逐次推定とパラメータ同定
2. ステップ目標値への追従制御
3. 2自由度制御器の設計
4. 作成した目標応答への追従制御実験
・実施にあたって,Octave および制御用ソフトMATLAB/SIMULINK を用いる.
倒立振子の制御実験 9 1. 倒立振子の物理モデルの導出とパラメータの推定 2. 状態空間法に基づく制御系の設計
3. オブザーバによる状態変数の推定
4. 極配置,最適レギュレータによる倒立振子の安定化
5. 倒立振子の振り上げ制御
・実施にあたって,Octave および制御用ソフトMATLAB/SIMULINK を用いる.

教科書

必要に応じて,担当教員らが作成した実験テキストを配布します.

参考書等

片山徹: フィードバック制御の基礎、朝倉書店 (2002)
川田昌克、西岡勝博: MATLAB/Simulinkによるわかりやすい制御工学、森北出版 (2001)
足立修一: システム同定の基礎、東京電機大学出版 (2009)
Doyle, Francis and Tannenbaum(藤井監訳): フィードバック制御の理論, コロナ社 (1996)
Doyle, Francis and Tannenbaum: Feedback Control Theory, Prentice Hall (1992)
Ljung: System Identification, 2nd edition, Prentice Hall (1999)

履修要件

システム解析入門,線形制御理論(同時期開講)を履修していることが望ましい.

授業外学習(予習・復習)等

授業URL

必要に応じて,履修者に通達する.

その他(オフィスアワー等)

同時期に開講している線形制御理論,および翌年に開講する現代制御論と信号とシステムの履修を推奨する. また,全学の BYOD 化に伴い,自身の携帯端末(ラップトップ,タブレット等)上でプログラミングを行う必要があるため,授業では忘れずに持ってくること.