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授業の目標
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ロボットやメカトロニクス機器には自動制御技術が用いられている。学部の授業「制御工学Ⅰ」および「制御工学Ⅱ」では古典制御理論に基づき、1入力1出力制御系の解析法と設計法を学んだ。しかし、制御対象が大規模化・複雑化するにつれて古典制御理論では対応が困難となる。本授業では、このような多入力多出力制御対象を系統的に扱うことができる現代制御理論ならびにロバスト制御理論に基づき、状態空間表現を用いた動的システムの解析および制御系設計に関する専門知識を修得することを目標とする。
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到達目標
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以下に示す資質・能力を身につける。
①状態変数を定義し、状態空間表現を求めることができる。
②可制御性と可観測性の定義を説明でき、可制御性と可観測性を判別できる。
③二次形式評価関数に基づく最適レギュレータを設計できる。
④状態観測器を設計でき、併合系を構成することができる。
⑤モデル化誤差を定義し、閉ループ系のロバスト安定性を確保した制御系を設計できる。
⑥標準H無限大制御問題の定義とその解法を説明でき、実際の制御系設計問題に適用できる。
⑦制御系設計を混合感度問題として定式化でき，H無限大補償器を設計できる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○(1)各研究科・専攻の専門分野に応じた高度な専門知識
○(2)各研究科・専攻の専門分野に応じた研究開発能力
(3)高い水準の幅広い教養と倫理観
(4)高度な専門知識・研究開発能力・倫理観・幅広い教養を統合し、問題を発見し解決する能力
(5)高度な専門知識・研究開発能力・倫理観・幅広い教養を統合し、グローカルな視野をもって社会的・経済的価値を創出する力
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授業の概要
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本授業では状態空間表現に基づき、制御系解析・設計に必要となる動的システムの性質、状態フィードバック制御系の設計，モデル化誤差の表現とロバスト安定化、混合感度問題としての設計問題の定式化とH無限大制御理論による補償器の導出を中心に講義をおこなう。授業では基礎知識に関する講義をしたのち、演習やレポートを課すことで理解度を深める。
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授業の計画
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第1回 本講義の概要，状態変数と状態空間表現，状態遷移行列
第2回 系の安定性、状態変数の座標変換、対角正準形
第3回 可制御性、可観測性、双対性の定理
第4回 極と極配置、状態フィードバック制御、2次形式、最適レギュレータ（1）
第5回 最適レギュレータ（2）、状態観測器、併合系
第6回 モデル化誤差とロバスト性
第7回 非構造的摂動に対するロバスト安定化、一般化制御対象
第8回 標準H無限大制御問題
第9回 H無限大制御問題の解法
第10回 混合感度問題
第11回 修正混合感度問題
第12回 H無限大制御（1）
第13回 H無限大制御（2）
第14回 H無限大制御（3）
第15回 H無限大制御（4）
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授業時間外学修の指示
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受講前：授業計画に該当する講義資料や教科書の内容を読み込んでおくとともに、疑問点を整理しておくこと。
受講後：講義内容を復習し、講義時間内に理解できなかった式の展開や、自力で解けなかった演習問題を見直しておくこと。
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成績評価の方法
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複数回課すレポート課題により到達目標①～⑦に達しているかを評価する（100％）。評価により60％以上を合格とする。ただし、すべての課題の提出を要する。
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テキスト・参考書等
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参考書：
森 泰親、「演習で学ぶ現代制御理論（新装版）」、森北出版、￥２，６００＋税，ISBN：978-4-627-91782-8
平田 光男、「実践ロバスト制御」、コロナ社、￥３，１００＋税，ISBN：978-4-339-03311-3
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履修上の留意点
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ベクトルと行列の性質に関する基礎知識を有することを前提に講義をおこなうため、線形代数を復習しておくこと。また、古典制御の知識も必要となることから、学部の授業で学んだ制御工学も復習しておくこと。受講の際は、MATLABとControl System ToolboxならびにRobust Control ToolboxがインストールされたノートPCを持参のこと。
【manabaの利用法】
授業で使用する講義資料の掲載
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資料
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備考
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