制御工学特論Ｂ

Advanced Control Engineering B

998F024

85AFROB604

甲斐　健也

Tatsuya Kai

2026年度前期

2026年度

①First semester

月曜1限

Monday, 1st Period

先進工学研究科　機能デザイン工学専攻

Department of Medical and Robotic Engineering Design, Graduate School of Advanced Engineering

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

これまでに様々な種類のロボットが開発されており、我々の生活にとって必要不可欠な存在となっている。
その活躍する分野は多種多様であり、それゆえにロボットの構造も複雑化・多様化が進んでいる。
そのようなロボットを思い通りに動かすためには制御理論が重要であり、目的を達成するようなコントローラーの設計が大切である。
本講義では、ロボットとロボット工学に対して、制御理論の観点から説明を行う。
ロボットやロボット工学の知識・概念は産業界等でも非常に重要であり、本講義の内容を理解することによって、実社会に役に立つようなキャリア形成が可能である。
Many different types of robots have been developed and have become indispensable in our daily lives.
Their applications are diverse, and as a result, the structures of robots are becoming increasingly complex and diverse.
Control theory is crucial for making such robots move as desired, and it is important to design controllers that achieve the desired objectives.
This course explains about robots and robotics from the viewpoint of control theory.
Ideas and concepts on robots and robotics are very important in the industrial world, and it is possible to acquire career formation which is beneficial in the social world by understanding the contents of the course.

本講義を通して、ロボットやロボット工学を制御理論の立場から理解し、そのモデリング手法・解析方法・制御系設計手法などについて知識を身につける。さらに、ロボットの様々な実用法について理解する。
本専攻のカリキュラム・ポリシーに定める、「ナノメディスン、ロボティクスおよびそれに関連する分野の専門的知識の修得と、先端的な技術開発における課題解決の鍵となる、デザイン思考に根差した創造力・展開力を涵養する。
学生が主体的に学習に取り組める科目を編成し、研究者・技術者に必要な思考力・判断力・表現力等を養成する。
また、他研究科・他専攻・他大学大学院の授業科目の履修を可能とし、学際的な分野の学習や異分野交流の機会を提供し、幅広くかつ深い学識の修得を目指す」を実現するための科目である。  
By taking this course, students will understand nonlinear systems from the standpoint of control theory, and gain knowledge on modeling methods, nonlinear phenomena, and analysis methods.
This course aims at acquirement of simulation techniques and experimental methods on control theory and nonlinear mechanics.
This lecture can realize “Specialist courses will help students to acquire a broad range of specialist knowledge in the fields of nanomedicine, robotics and related areas, and to cultivate creativity and problem-solving skills rooted in Design Thinking, which is key to solving issues in the development of advanced technologies. 
Courses are organized so that students can take an active role in their own learning, and cultivate the thinking, judgement and expression skills necessary for researchers and engineers. 
In addition, it is possible to take courses from other graduate schools, departments and universities, providing opportunities for interdisciplinary study and exchange between different fields.” in the Curriculum policy of the Department of Medical and Robotic Engineering Design.

本講義を受講し、学習することによって、ロボット工学の基礎概念を理解し、その解析方法を修得することができる。
また、ロボットシステムに対する制御系設計法を学び、様々な分野へ応用する力を身につけることができる。
By taking and studying this course, you will be able to understand the basic concepts of robotics and acquire analytical methods.
You will also learn how to design control systems for robotic systems and gain the ability to apply this knowledge to a variety of fields.

 

小テストの実施　Quiz type test／プレゼンテーション　Presentation

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各回の講義内容を１時間程度復習し，内容を理解しておくこと．
The students who take the course should review the content of a lecture for an hour, and comprehend it.

試験・演習等：約60%、プレゼンテーション等：約40%
Evaluated by examinations and exercises (60%), and presentations (40%)

・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

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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/

全対面授業回の受講を原則とする。なお、成績評価点は「成績評価方法」に従う。 
[01] 序論
Introduction
→ 非線形システム・非線形現象の概説。
→ Brief review of nonlinear systems and nonlinear phenomena.

[02] 非線形システムのための数学的準備
Mathematical preliminaries for nonlinear systems
→ 微分方程式の解の性質、Lie微分，Lie括弧。
→ Properties on solutions of differential equations, Lie derivative, and Lie brackets.

[03] 非線形現象
Nonlinear Phenomena
→ リミットサイクル・カオス・フラクタル・ソリトン。
→ Limit cycles, chaos, fractals, and solitons.

[04] 非線形システム１
Nonlinear systems 1
→ 非線形システムの定義、非線形システムの例。
→ Definitions of nonlinear systems and examples of nonlinear systems.

[05] 非線形システム２
Nonlinear systems 2
→ 非線形システムの可到達性・可制御性・可安定性。
→ Accessibility, controllability, and stabilizability of nonlinear systems.

[06] 非線形システムの解析法１
Nonlinear system analysis 1
→ Lyapunovの第１の方法・線形近似による安定判別法。
→ Stability test by Lyapunov's first method and linear approximations.

[07] 非線形システムの解析法２
Nonlinear system analysis 2
→ Lyapunovの第２の方法・リアプノフ関数による安定判別法。
→ Stability test by Lyapunov's second method and Lyapunov functions.

[08] 非線形システムの線形化手法
Linear approximation method for nonlinear system
→ 非線形システムに対する厳密な線形化手法・条件。
→ Exact linear approximation and its conditions for nonlinear systems.

[09] 非線形制御
Nonlinear Control
→ リアプノフ関数に基づく制御手法、制御Lyapunov関数，非線形最適制御。
→ Control method based on Lyapunov functions, controlled Lyapunov functions, and nonlinear optimal control.

[10] 到達度評価・確認
Achievement Evaluation and Confirmation

[11] プレゼンテーション１
Presentation 1
→テーマに沿った調査とプレゼンテーション。
→Research and presentation on themes.

[12] プレゼンテーション２
Presentation 2
→テーマに沿った調査とプレゼンテーション。
→Research and presentation on themes.

[13] プレゼンテーション３
Presentation 3
→テーマに沿った調査とプレゼンテーション。
→Research and presentation on themes.

[14] プレゼンテーション４
Presentation 4
→テーマに沿った調査とプレゼンテーション。
→Research and presentation on themes.

[15] まとめ
Summary
→本講義のまとめ。
→ Summary and review of this course.

本分野に精通した教員が、経験・知識に基づき講義を行う。
The instructor who are well versed in the research field gives lectures based on their experience and knowledge. 

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