シラバス情報

教員名 ： 花登　洋
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
プロセス制御
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
Process Control
授業コード　Class code
994223Y
科目番号　Course number
42CHCHE304

教員名
花登　洋
Instructor
花登 洋（YO HANATO）

開講年度学期
2026年度後期
Year
2026年度
Semester
②Second semester
曜日時限
火曜3限
Class hours
火曜日３限（Tuesday/3rd Period）

開講学科・専攻　Department
工学部　工業化学科

Department of Industrial Chemistry, Faculty of Engineering
単位数　Course credit
2.00単位
授業の方法　Teaching method
講義

Lecture
外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)
-
授業の主な実施形態　Main class format
① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

化学・材料・エネルギー分野の製造現場では、
温度、圧力、流量、濃度などを安定・安全・高効率に保つ制御技術が不可欠である。

本講義では、

  • 数学的な制御理論

  • 実際のプラントで直面する制約

  • 設計・調整・運用の考え方

を有機的に結びつけ、
現場で通用する制御エンジニアの基礎力を養うことを目的とする。

現在、化学プラントにおける制御系の90%以上はPID制御によって構成されている。
そのため本講義ではPID制御を中心に据え、伝達関数、安定性、応答解析といった理論的背景を理解するとともに、
調整方法や適用限界についても学ぶ。

さらに、シミュレーション演習を通じて、

  • パラメータ設定

  • 応答評価

  • 改善検討

を体験し、理論を実際に使える知識へと発展させる。

加えて、実際の工業プロセスにおいて制御が品質、生産性、エネルギー効率、安全確保にどのように貢献しているかを具体例から学び、
理論と現場実務の橋渡しを行う。


目的　Objectives

・本講義では、基礎的な制御理論、プロセスのモデル化、および工業的な応用例に焦点を当て、
　化学プロセス設計および運転に必要となる実践的なプロセス制御の基盤を修得することを目的とする。


・特に、産業界で最も広く用いられているPID制御を中心に、その理論的背景から調整・運用の考え方までを体系的に学ぶ。
　さらに、シミュレーションを活用することで理論と実務との関係を理解し、
　制御技術が品質、生産性、安全性の確保に果たす役割を把握できるようになることを目指す。

到達目標　Outcomes

本講義の履修により、学生は次の能力を身につける。

  1. プロセスの動的挙動およびその制御手法に関する基本概念を理解し、モデルとして表現できる。

  2. PID制御をはじめとする代表的な制御戦略の構造と特性を説明し、基礎的な設計・調整へ適用できる。

  3. 数値計算システム Scilab を用いたシミュレーションにより、制御系の挙動を解析し、性能を評価できる。

  4. 実際の化学プラントにおける制御の役割と制約を理解し、安全性および生産性向上の観点から適切な制御方策を考察できる。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）
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/​​​
履修上の注意　Course notes prerequisites

本講義では、数値計算システム Scilab を用いたシミュレーションおよび制御設計演習を実施する。
演習効果を十分に得るため、以下の準備と対応を必須とする。

1．必須ソフトウェア

　・授業開始前に Scilab（無償） を各自のPCへインストールし、基本的な操作に慣れておくこと。

2．PC環境

　・使用するPCは、学科が示す推奨仕様を満足していること。

3．教材および課題提出

　・授業資料および課題は LETUS を通じて配布する。
　・学生は各自で教材をダウンロードし、指定された期限までに課題を完成させ提出しなければならない。

4．授業内演習

　・授業では、Scilabを用いたシミュレーション、制御系解析、設計演習を行う。
　・PCを毎回持参し、すぐに使用できる状態にしておくこと。




アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）
-
-

準備学習・復習　Preparation and review

・本講義では、理解を深めるための予習・復習を推奨する。
　LETUS には講義内容を補助する解説動画および関連資料が事前に保存されているため、
　教科書と併せてこれらを活用し、授業前後に学習を行うこと。

・復習の過程で生じた疑問点については、授業終了後の質疑、または電子メールによる問い合わせを受け付ける。

・また、本講義では数値計算システム Scilab を用いた演習を実施する。
　学生は授業時に各自のPCを持参し、LETUSで提供される参考プログラムを利用しながら、
　講義内容の再現・確認を行うことを必須とする。

成績評価方法　Performance grading policy

成績は、レポート課題および到達度評価試験の結果を総合して評価する。

  • レポート課題①（Scilabの基本操作・基礎演習 等）：10％

  • レポート課題②（伝達関数の理解・シミュレーション 等）：10％

  • レポート課題③（制御系設計・性能評価 等）：10％

  • 到達度評価試験：70％

なお、レポート課題のうち一部は講義時間内に実施する場合がある。

到達度評価試験では、制御理論の理解度、モデル化能力、制御戦略の適用力、
およびシミュレーション結果の解釈力を総合的に確認する。

また、講義への出席状況は成績評価において考慮する。

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement
・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

教科書　Textbooks/Readings
教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)
Y
書誌情報　Bibliographic information
プロセス制御工学 新版
著者：橋本伊織・長谷部伸治・加藤学
出版社：朝倉書店
ISBN：9784254250428
MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)
教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials
PID制御の基礎と応用 第2版
著者：山本重彦・加藤尚武
出版社：朝倉書店
ISBN：9784254231106
刊行年月：2005年11月（第2版）

授業計画　Class plan
週テーマ内容
1プロセス制御の概要とフィードバック制御制御の歴史と古典制御の基本的な考え方を理解する。
2予備知識としての複素数, フーリエ変換, ラプラス変換プロセスの動特性を表す伝達関数を理解するための数学の基礎を学習する。
3Scilabの使い方Scilabの基礎的なプログラムの作成ができるようになる。（レポート課題-1）
4伝達関数, インパルス応答とステップ応答, 遅れ要素とむだ時間伝達関数を用いた動特性のシミュレーションができるようになる。
5Scilabによるシミュレーション方法伝達関数のブロック線図を作りシミュレーションできるようになる。
6周波数応答, ベクトル線図, ボード線図伝達関数の周波数領域での表現方法を理解する。（レポート課題-2）
7制御系の安定性, 安定判別法ボード線図等を用いた系の安定判別ができるようになる。
8PID制御, 改良型PID制御PID制御を理解し、パラメータ設定ができるようになる。
9フィードフォワード制御, カスケード制御化学プラントでよく使われている制御方式について理解し、設計できるようになる。
10多変数プロセスの制御蒸留塔などで用いられる多変数制御について理解する。
11内部モデル制御, モデル予測制御プロセスの動的モデルを用いた制御方法, 離散時間系モデルについて理解する。（レポート課題-3）
12プロセスモデルの同定実験データから連続時間系および離散時間系動的モデルを同定できるようになる。
13蒸留塔, 反応槽, 反応塔の制御例実際のプロセスで用いられる制御例を理解する。
14工業計測機器化学プラントでよく使われている工業計器について理解する。
15達成度評価試験と解説これまでの理解度を試験により評価する。

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor

担当教員は、1984年に繊維、フィルムおよび化学製品を取り扱う企業に入社し、

フィルム製造設備や重合プラントの設計、ならびに工場建設プロジェクトに従事してきた。


その後も国内外の生産設備および建設案件に広く携わり、
特に電気・計装技術、特殊計測システム、プロセス制御分野において豊富な実務経験を有している。

また、プロセスコンピュータの開発や分散型制御システム（DCS）の設計・構築を主導するとともに、
社内におけるエレクトロニクス技術者の教育・育成にも長年取り組んできた。

本講義では、これらの経験を活かし、
理論の解説に加えて実際のプラントで直面する課題、設計上の判断、運用上の留意点などを具体的事例とともに提示することで、
実務に直結する制御技術の理解と応用力の養成を図る。

教育用ソフトウェア　Educational software
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本講義では、理解を深めるために数値計算システム Scilab を用いたシミュレーションを頻繁に実施する。

学生は、講義で学ぶ制御理論やモデル化の内容をScilab上で再現し、
パラメータ変更による応答の違いや制御性能の変化を確認することで、
理論と挙動の関係を具体的に理解する。

授業を通じて、学生がScilabの基本操作に習熟し、
制御系の解析および設計に効果的に活用できるようになることを目標とする。

備考　Remarks

・本講義は対面授業形式で実施する。


・予習および復習のために、LETUS を通じて解説動画や関連資料を提供し、
　動画等を活用した予習・復習を前提とした授業運営を行う。

・講義では理論の理解に加え、シミュレーションや実際の制御事例を取り入れることで、
　実務を意識した実践的な学びを重視する。

・また、数値計算システム Scilab の基礎から応用まで段階的に扱い、
　演習を通じて制御理論への理解を深めるとともに、問題解決へ活用できる能力を養う。


授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class
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授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class
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