2024年度 制御工学第一

教員：藤本 博志  (fujimoto[at]k.u-tokyo.ac.jp)      古関 隆章  (takafumikoseki[at]g.ecc.u-tokyo.ac.jp)

演習：大西 亘(ohnishi[at]g.ecc.u-tokyo.ac.jp)

TA：  出口裕也(deguchi.yuya20[at]ae.k.u-tokyo.ac.jp), 弦本健太郎   (tsurumoto-kentaro959[at]g.ecc.u-tokyo.ac.jp) 

講義時間

月曜日 8:30〜10:15， ZoomのURLは，UTOLまたは UTASを調べてください

講義予定 

4/8, 15, 22, 5/7（火曜，MATLAB演習）, 13, 20, 27, 6/3, 10, 17（MATLAB演習）, 24, 7/1, 8 (古関), 7/22 期末試験予定

カッコ書きが無い日程は藤本が担当する。*補講日5/29も1時限目に講義を行う。

教科書

• （絶版になっているのでダイジェスト版を pdf でダウンロード）堀・大西：制御工学の基礎，電気電子情報通信基礎コース，丸善(株)

   http://hori.k.u-tokyo.ac.jp/staff/hori/lectures/Control_Book1.pdf

• 参考書（制御工学第二，モーションコントロールの教科書）堀・大西：応用制御工学，電気電子情報通信基礎コース，丸善(株)

 http://hori.k.u-tokyo.ac.jp/staff/hori/lectures/Control_Book2.pdf

本講義の受講者以外への資料・動画の再配布は禁止とします。

講義資料

ECCSのアカウント（@g.ecc.u-tokyo.ac.jp）でご覧ください。

（講義資料のpasswordは講義中に周知する）

• 授業中のクイズフォーマットはこちら

• シラバス

• 第1章講義スライド（pdf）

• 第2章a 講義ノート （pdf，docx）

• 第2章b講義ノート(pdf， docx)

• 第2章c講義ノート(pdf， docx)

• 第3章a講義ノート(pdf， docx)

• 第3章b講義ノート(pdf， docx)

• 補足スライド：簡易化したナイキストの定理（pdf）

• 第3章c講義ノート(pdf， docx)

• 第4章a講義ノート （pdf，docx）

• 第4章b講義ノート （pdf，docx）

• 第5章a講義ノート （pdf，docx）

• 第5章b講義ノート （pdf，docx）

• 第5章c講義ノート （pdf，docx）

• 補足スライド：Bode線図補足（pdf）

上記のノートに，講師がタブレット端末の pen入力で書き込んでいく講義スタイルで進めます。word版はプレビューでみると崩れてみれるので，ダウンロードして 下さい。皆さんの受講スタイルは下記のいずれかを想定しています。

1: pdfの文字を（事前に）紙のノートに書き写しながら，プロジェクタまたはzoomを見ながら講師のペン入力を書きとる(紙のノートだけで良いが，図の参照が難点)

2: pdfを事前に印刷して，プロジェクタまたはzoomを見ながら書き込む （プリンタが必要。こだわり無ければこの方法をすすめます。）

3: docxを直接編集（PCだけで受講できるが，数式や図をサクサク入力できるwordの達人向け。外部ディスプレイがあると良い）

4: タブレット端末でdocxかpdfにペン入力 (ペンタブユーザ向け)

講義済み資料（ペン入力済のノート）

• 第2章a講義ノート（pdf）

• 第2章b講義ノート（pdf）

• 第2章c講義ノート（pdf）

• 第3章a講義ノート（pdf）

• 第3章b講義ノート(pdf)

• 第4章a講義ノート(pdf)

• 第4章b講義ノート(pdf)

• 第5章a講義ノート(pdf)

• 第5章b講義ノート(pdf)

• 第5章c講義ノート(pdf)

CAD演習（MATLAB演習）について

演習補助：大西，及び，大学院生のTeaching Assistants 2名

それまでに，必ずMATLABを各自PCにインストールしてください。

• MATLAB演習説明資料 (初回講義で話したもの)

• MATLABのインストールについて[ECCS資料]
  （その他，MATLABの情報についてはこのページの末尾も参考のこと）

本講義・学生実験であるとよいツールボックスは以下（インストール後も適宜追加可能）

• MATLAB

• Simulink

• Control System Toolbox

• Symbolic Math Toolbox

• Signal Processing Toolbox

• System Identification Toolbox

• Simscape

• Simscape Electrical

MATLAB演習では授業中に MATLAB Grader （Web）による演習問題を出題します。

下記フォームに「MathWorksアカウントに登録しているメールアドレス」を入力し，登録してください。

• MATLAB Grader 用 MathWorks アカウント 登録フォーム

MATLAB演習 第1回

• 第1回講義スライド 

• 第1回講義スライド用CSVデータ 

• MATLAB入門ハンズオン 

• MATLAB入門ハンズオン用CSVデータ

• Simulink紹介セミナー

MATLAB演習 第2回 

• 第2回講義スライド  

• レポート課題
  提出フォーム  提出締切 7/8 23:59
  ※補足資料：E3実験１日目フィードバック制御器の設計

• レポート用MATデータ

参考資料

• ブロック図から伝達関数の計算方法 (PWは教室番号)

• UTokyo MATLAB Campus-Wide License

• Control System Toolboxのご紹介

• Control System Toolbox™クイックスタート

• MATLABと連携できるハードウェアについて

• MATLABで使いそうな機能まとめ 【MATLAB入門】

MathWorks公式サイト

• MATLAB Online (ブラウザ上でMATLAB/Simulinkを実行)

• MATLAB Mobile (スマートフォンがセンサに)

• MATLAB入門

• MATLABトレーニング

• MATLAB自己学習形式コース

• MATLAB EXPO 2019 (MATLAB応用例)

• MATLAB での Arduino のサポート

• ArduinoとMATLABで制御系設計をはじめよう!

• Raspberry Pi プログラミングをMATLAB および Simulink で作成

• モータ制御

授業計画

１．序論（藤本）

       １．１    制御工学とは何か

       １．２    制御システムの例，分類

       １．３    閉ループ制御と開ループ制御

       １．４    制御工学の歴史

２．システム動特性の表現（藤本）

       ２．１    信号伝達と状態遷移

       ２．２    動作点まわりの線形化

       ２．３    線形システムの表現

       （２．４    ラプラス変換法の基礎）

       ２．５    ブロック図とその合成

       ２．６    特性の計測法

３．制御システムの安定性（藤本）

       ３．１    線形システムの安定性

       ３．２    ラウスの安定判別法

       ３．３    ナイキストの安定判別法

       ３．４    フィードバック系の安定度指標

４．フィードバック制御系の基本特性（藤本）

       ４．１    入力追従特性と外乱抑圧特性

       ４．２    定常誤差と誤差係数

       ４．３    ２次系の過渡応答

       ４．４    ２次系の周波数応答

       ４．５    高次系の代表根

５．線形フィードバック系の補償（藤本）

       ５．１    フィードバック制御系設計の基本指針

       ５．２    直列補償とフィードバック補償

       （５．３    ニコルズ線図を用いた制御系設計）

       ５．４    根軌跡を用いた制御系設計

       ５．５    直列補償とPID調節計

       ５．６    フィードバック補償

６．制御工学第二への序章（古関）

       古典的制御の復習と状態空間法との関係（フィードバック制御と多項式法など）

       状態空間におけるシステム序論（連続量と離散量）