Web Syllabus(講義概要)

　社会の各分野における制御技術の必要性は年々高まっており、制御理論や制御技術をより深く理解して応用することは、重要性を増しつつあります。一方，近年の情報技術（IT, Information Technology）の飛躍的発展に伴い，コンピュータ・ソフトウェアを用いた制御系設計・シミュレーションが個人のPCで容易に実行可能となりました。制御理論や制御技術の習得にこのような情報技術を活用すれば，実際の制御系設計・調整を模擬体験することができ，理解を深めるのに大変役立ちます。
　この講義では、制御工学の基本を復習した後，基本的な制御手法であるPID制御を習得します．その後，制御性能の向上・最適化を目指して1960年代以降に発達した状態フィードバック制御，最適制御，状態オブザーバーについて学びます。
　受講者は，数値計算・シミュレーション用のフリーソフトウェア「Scilab/Scicos」（サイラブ/サイコス）を自分のWindows PCにインストールして，これを用いてテキストの例題や演習問題，レポート課題を解きながら，内容の理解を深めていきます．Scilab/Scicosの使用法を習得すれば，制御工学以外の種々の解析にも役立ちます。
　この授業の第一のねらいは，PID制御，状態フィードバック制御，最適制御，状態オブザーバーの基本を理解して今後のさらなる発展に対応できるとともに、実システムでの問題解決ができるようにすることです。第二のねらいは，Scilab/Scicosを活用できるようになることです。
注）ScicosはScilabに含まれ，ブロック線図作成・シミュレーションソフトウェアです。
この授業では，理工学研究科の学位授与の方針DP1に関する知識，技法，態度を習得します。

PID（比例＋積分＋微分）制御などの古典的な制御技術について理解し，PID制御系の設計・調整ができる。
1960年以降に発展した状態フィードバック制御理論の概念と、その中の代表的手法である極配置制御と最適制御について理解し，制御系設計・調整ができる。
制御系設計・調整をフリーソフトウェア「Scilab/Scicos」を用いて実行できる。

レポート課題の答案を30%，科目習得試験答案を70%として評価します。
レポート答案については，コメントを記入してフィードバックします。

受講者は，つぎの3冊の購入が必要です。
１）主テキスト： 橋本 洋志，石井 千春，小林 裕之，大山 恭弘　共著「Scilabで学ぶシステム制御の基礎」，オーム社 (2007)，ISBN978-4-274-20388-6 C3054，\2800＋税　（おもに用いるテキスト）
２）副テキスト1： 橋本 洋志, 石井 千春 著「Scilab/Scicosで学ぶシミュレーションの基礎」，オーム社， (2008) ，ISBN978-4-274-20487-6，\2800＋税 　（Scicosを用いた実習に利用）
３）副テキスト2： 日本機械学会 編「演習 制御工学」，日本機械学会 (2004)，ISBN978-4-88898-114-9 C3353, \1714＋税，（学習事項の整理と演習問題に利用）

　本講義の受講には，フィードバック制御・ブロック線図・ラプラス変換・伝達関数・制御系の時間応答・周波数応答など，制御工学の基本と，複素数・微積分・微分方程式・線形代数（行列とベクトル）の基本を理解していることが必要です。前項の主テキストと副テキスト１には，これらの必要事項についての解説もある程度記載されています。これらの知識が不十分な場合は，テキストの他，各分野の参考書などを用いて，準備学修をしてください。各回の準備学修に1時間以上が必要であり，当該期間に30時間以上が，準備学修，学んだ個所の復習，練習問題解答，レポート作成に必要です．

受講者は，Scilab/Scicos（フリーソフト&オープンソース，フランスの国立研究所が開発）をWindows PCにインストールして用いることが必要です。
・Scilab/Scicos機能：数値計算，シミュレーション，ブロック線図作成　他
・Scilab/Scicosの紹介：http://www.geocities.jp/rui_hirokawa/scilab/　などに記載．　
・Scilab/Scicosのダウンロードとインストール：http://www.scilab.org/　または本科目のLMSサイトにアクセスして行なう．

【第１回】

Scilabのダウンロードとインストール，およびScilabとScicosの基本操作の習得 [主テキストの1, 2章；副テキスト２の2,3章参照]

【第２回】

複素数，ラプラス変換・逆変換，伝達関数，ブロック線図の復習　[主テキストの3, 4章]

【第３回】

時間応答と周波数応答の復習　[主テキストの5, 6章]

【第４回】

フィードバック系の安定性の復習　[主テキストの7章]

【第５回】

フィードバック制御系の評価とPID制御　[主テキストの8.1-8.4] フィードバック制御系の評価，PID制御の構成・性質・調整法

【第６回】

Scicosの操作の習得とPID制御シミュレーション　[副テキスト1の8.1節，Scicos使用]

【第７回】

コンピュータ実習：PID制御　[Scicos使用]

【第８回】

状態方程式　その１　[主テキストの9.1-9.3] 状態空間，伝達関数と状態方程式，システムの状態方程式表現

【第９回】

状態方程式　その２　[主テキストの9.4-9.6] 特性方程式と安定性，可制御性と可観測性

【第10回】

極配置と状態オブザーバ　[主テキストの10.1，10.2] 極配置制御・状態オブザーバの設計法と特徴

【第11回】

最適レギュレータ（LQ最適制御）　[主テキストの11.1-11.2] 最適レギュレータの考え方，２次形式評価関数と最適解，重み行列の設定

【第12回】

最適サーボ系　　[主テキストの11.3] 外乱抑制とロバスト性，拡大偏差系

【第13回】

ロバスト制御と適応制御　[主テキストの13.1，13.2] ロバスト制御・適応制御の考え方，H∞ノルム，混合感度問題，MRACSとSTR

【第14回】

最適サーボ，オブザーバを用いた最適制御，H∞制御のシミュレーション　 [副テキスト1の8.2，8.3，8.4節，Scicos使用]

【第15回】

コンピュータ実習：最適サーボ系　　[Scicos使用] 最適レギュレータへの最適サーボ系の組み込み，重み行列変化による制御特性変化の把握，他