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授業の目標
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小型コンピュータの普及や機械の高度化および知能化により、輸送機や工場内にとどまらず、ウェアラブル端末など、多くの業界や機器でアクチュエータの制御およびその実装技術が求められている。ここではこれらについて、ソフトウェアと小型コンピュータを利用して実際にアクチュエータの制御を行い、これらに要求される基礎知識を深める。
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到達目標
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アクチュエータを駆動するためのハードウェア構成を理解し、実際にアクチュエータを制御することができる。また、制御性能の改善を行うことができる。いくつかの新しい研究開発事例を通して、アクチュエータ制御におけるハードウェア構成や、応答特性について説明することができる。
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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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MATLAB/Simulinkと小型コンピュータを利用して制御に関する特性解析を行い、アクチュエータの制御実験結果の考察を通して制御性能に関する理解を深める。
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授業の計画
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第１回 ウェアラブル機器とメカトロニクスの研究動向の紹介
第２回 DCモータの速度制御（１）：システム構成の説明
第３回 DCモータの速度制御（２）：実験システムのセットアップ
第４回 DCモータの速度制御（３）：フィードバックシステムの構築
第５回 DCモータの速度制御（４）：システムのモデリングとシステム同定
第６回 DCモータの速度制御（５）：制御系の設計（安定性を考慮した設計）
第７回 DCモータの位置制御（１）：システム構成の説明と準備
第８回 DCモータの位置制御（２）：システム同定方法の検討
第９回 DCモータの位置制御（３）：システム同定実験
第10回 DCモータの位置制御（４）：同定結果を利用した制御系の設計
第11回 DCモータの位置制御（５）：制御系の設計（安定性を考慮した設計）
第12回 DCモータの位置制御（６）：制御系の設計（アクチュエータへの負荷を考慮した制御系）
第13回 DCモータの位置制御（７）：制御系の設計（目標値応答特性と外乱抑圧特性解析）
第14回 DCモータの位置制御（８）：２自由度制御系による特性改善
第15回 アクチュエータ制御技術の普及事例に関する討論
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授業時間外学修の指示
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ハードウェアとしてArduinoを使うので、一般的な使い方と仕様を理解しておくこと。
古典制御理論の内容について紹介するので、内容を整理しておくこと。
MATLABの使い方については時間が足りないので、各自で実際にやってみること。
講義を通して、具体例など、関心を持つ事項については独自で調査を進めること。
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成績評価の方法
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実習結果30％、期末レポート70％を基本として評価する。
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テキスト・参考書等
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テキスト：講義中に配布する。
参考書：平田光男『ArduinoとMATLABで制御系設計をはじめよう！』TechShare 税抜2,400円 ISBN:978-4-906864-00-3
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履修上の留意点
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制御工学II、制御工学特論を履修していることが望ましい。
ロボット工学、メカトロニクスに関する知識を持ち、関心を持っていることが望ましい。
MATLAB/Simulinkを使う。バージョンはR2020aまで動作確認ができている。
受講の際は各自１台のラップトップPCとMATLAB/Simulinkのインストールが必要。
実習形式なので，リモートでの参加は認めない。
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資料
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備考
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