科目名 : システム工学実験

科目コード 90930
配当学年 3年
開講期 後期
曜時限 木曜・金曜・3時限4時限
講義室 3号館情報処理演習室2・工学部総合校舎202号室・工学部6号館412号室・413号室・314号室・315号室(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 2
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。
講義形態 実験
言語
担当教員 永原・大関・大木

講義概要

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.

評価方法

出席,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.

最終目標

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.

講義計画

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.
アナログ回路の設計と信号処理 10 1. オペアンプの基礎
2. オペアンプ回路の周波数応答解析
3. オペアンプを用いたフィードバック増幅回路の設計
4. オペアンプを用いた信号処理回路の設計
フレキシブルリンクの制御実験 10 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
・実施にあたっては,制御用ソフトMATLAB/SIMULINK を用いる.
倒立振子の制御実験 10 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
・実施にあたっては,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

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)

予備知識

システム解析入門,線形制御理論を履修していることが望ましい.

授業URL

その他

同時期に開講している現代制御論,および翌年に開講する信号とシステムの履修を推奨する。