制御工学特論

Advanced Studies in Control Engineering

994D27L

43EECNT501

阪田　治

Osamu Sakata

2024年度前期

2024 First Semester

木曜2限

Thursday 2nd Period

工学研究科　電気工学専攻

Department of Electrical Engineering, Graduate School of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

最初に、工業製品の多くに使用されているＰＩＤ制御およびその応用について詳しく学ぶ。次に、基本的な制御全般として、インテリジェント制御、適応制御、デジタル制御、ロバスト制御について学習する。加えて、制御系を構築するシステム設計技術についても学ぶ。

First, students will learn more about PID control and its applications in many industrial products. Next, students will learn about intelligent control, adaptive control, digital control, and robust control as basic control in general. In addition, students learn about system design techniques for building control systems.

学部で学習した古典制御理論および現代制御理論の発展形としての各種制御技術について、その理論的な広がりの一端を見る。特に、機械学習といった近年の進歩が著しい技術に関連する制御技術についてその考え方を学ぶ。また、制御の対象となるシステムをどのように構築するのかという点について考える機会も持つ。

Students will see some of the theoretical expansions of the various control techniques as developments of the classical and modern control theories studied in the undergraduate program. Students will learn the concepts of control technology, especially as it relates to recent advances such as machine learning. Students will also have the opportunity to think about how to construct the system to be controlled.

・PID制御系の具体的設計ができるようになる。
・インテリジェント制御、適応制御、デジタル制御、ロバスト制御などについての知識を身につけることができる。
・システム設計技術の基礎とその考え方を身につける。

Students will be able to:
・Design PID control systems and implement them practically.
・Understand intelligent control, post-modern control, optimal control, adaptive control, digital control and robust control.
・acquire the fundamentals of system design technology and its concepts.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

履修条件：古典制御理論および現代制御理論を履修済みのこと

Knowledge of classical control theory and modern control theory

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学部の古典制御理論および現代制御理論についての復習をしておくこと。
MATLABの使用方法に慣れておくこと。

Students should review undergraduate classical and modern control theory.
Familiarize yourself with MATLAB.

レポート(80%)および授業での積極的な姿勢20%により判断する．

Evaluated by internal report (80%) and practical training and the results(20%)

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

1　ガイダンスおよび基礎の復習
古典制御と現代制御の基礎事項の復習

1 Guidance and review of basics
Review of fundamentals of classical and modern control


2　具体的制御系設計方法1
外乱抑制および目標値追従の必要性、ステップ応答法、限界感度法、CHR法、設計実習

2 Specific control system design method 1
Necessity of disturbance suppression and target value tracking, step response method, limit sensitivity method, CHR method, design practice


3　具体的制御系設計方法2
理想PID、実用PID、PI-D、I-PD

3 Specific control system design method 2
Ideal PID, practical PID, PI-D, I-PD


4　データ指向型PID制御
データベース駆動型PID制御、実験データによるPID制御系設計、制御性能評価に基づくPID制御系の設計

4 Data-oriented PID control
Database-driven PID control, PID control system design based on experimental data, PID control system design based on control performance evaluation


5　ディジタル制御、カルマンフィルタ　　
ディジタル制御全般、ディジタル制御系の設計、カルマンフィルタの概要

5 Digital control, Kalman filter　　
Digital control in general, design of digital control systems, overview of Kalman filter


7　ロバスト制御、Ｈ∞制御
ノルム、関数ノルム、Ｈ∞ノルム、ロバスト制御の必要性、スモールゲイン定理、
ロバスト安定化、閉ループ周波数応答による設計、各種公式、LFT、一般化プラント
モデルの乗法的不確かさ)、(モデルの加法的不確かさ)、混合感度低減問題、設計実習

7 Robust control, H∞ control
Norm, function norm, H∞ norm, necessity of robust control, small gain theorem,
robust stabilization, design by closed loop frequency response, various formulas, LFT, generalized plant
Multiplicative uncertainty of models), (Additive uncertainty of models), Mixed sensitivity reduction problem, Design practice


8 中間評価課題

8 Mid-term evaluation assignment　


10　インテリジェント制御
ファジイ制御、ニューロ制御、遺伝的アルゴリズム

10 Intelligent Control
Fuzzy control, Neuro control, Genetic algorithm


11　非線形制御、適応制御
非線形制御と線形制御との関係、線形近似、リアプノフの安定性解析、状態フィードバックの安定化、
適応制御の理論、モデル規範型適応制御、セルフチューニングコントロール、適応バックステッピング、適応オブザーバ

11 Nonlinear Control, Adaptive Control
Relationship between nonlinear control and linear control, linear approximation, Lyapunov stability analysis, stabilization of state feedback,
Theory of adaptive control, Model-normative adaptive control, Self-tuning control, Adaptive backstepping, Adaptive observer


12　システム設計技術１
システムの概念、問題解決モデルの作り方、システムの信頼性

12 System Design Techniques 1
System concepts, how to build problem-solving models, system reliability


13　システム設計技術２
システムの最適化と制御

13 System Design Techniques 2
System optimization and control


14　システム設計技術３
システム設計実践

14 System Design Techniques 3
System design practice


15　まとめ
レポート等による評価

15 Summary
Evaluation by reports, etc.

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MATLAB/Simulink

MATLAB/Simulink

Y

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