E0121300

線形システム解析

Linear-System Analysis

開講部

工学部

開講学科

電気工学科

開講学年

2年次

開講時期

後期

単位数

2

単位区分

選択必修

系列区分

専門

講義区分

講義
教授高見弘この先生のアンケート一覧を参照

授業の概要

 この講義では、物理世界、工学系のみならず社会経済活動など様々なシステムを表現し、制御するための基本となる線形制御システム関して
・線形システムの構造論
・モデル化の方法
・表現方法
・解法
を直感的に理解することを目的とする。
 そのため、1自由度(1入力1出力)系の特性評価・計算法、設計論を主題材とする。
 講義に当っては、ほぼ毎回、演習または宿題を課し、達成度を確認しつつ実施する。

達成目標

1.システムの構造を分析できる
(授業計画1,2に対応)
2.システムの構造を客観的・数学的に表現できる
(授業計画3-7に対応)
3.数学モデルからシステムの構造を表現できる
(授業計画9-10に対応)
4.システムの特性を数学的に解析できる
(授業計画11-14に対応)

授業計画


【授業計画】【授業時間外課題(予習および復習を含む)】
1.システムとは
 ・システムの例
 ・システムと制御:マップ
教科書P1-9を予習するとともに,身の回りのシステムを観察しておくこと
2.システムの表し方(構造と種類)
 ・静的システムと動的システム
 ・動的システムの数学的表現
教科書P10-14(システムの構造と種類)について予習しておくこと
3.システムの数学的表現
 ・状態空間表現
 ・微分方程式から状態方程式へ
 ・ブロック(線)図と等価変換
教科書P15-28(ブロック線図、状態方程式)について予習しておくこと
4.Laplace変換
 ・Laplace変換の定義
 ・Laplace変換の重要な性質と計算
 ・システムの解析
 ・入力と出力の関係式から伝達関数へ
教科書p29-42(ラプラス変換)について予習しておくこと
5.システムの表現法1
 ・伝達関数
 ・1次系と2次系
教科書P15-22について予習しておくこと。また、第3回目配布プリント(ブロック線図の等価変換)について復習しておくこと
6.システムの表現法2
 ・多自由度系とマトリクス表現
 ・多自由度系の数学的表現
 ・同伴正準形式
教科書P43-48(並列結合と直列結合,同伴正準形式)について予習しておくこと
7.システムの表現法3
 ・オペアンプ回路
教科書P74-75について予習しておくこと
8.システムの解析1
 ・システムの解き方のまとめ
 ・オペアンプ回路とブロック線図
講義第1-7回の内容を復習してくること
9.中間試験(1-8回分範囲)と狙い解説 講義第1-8回の内容を復習してくること
10.実現(realization) 実現について予習しておくこと
11.線形システムの構造と解き方
 ・状態方程式と解
 ・特性方程式とモードの定義
教科書P76-83および第10回配布プリント(内容は左記の通り)を予習しておくこと
12.システムの過渡応答1
 ・システムの応答と評価
 ・1次系と2次系の応答
教科書P76-83および第11回配布プリント(内容は左記の通り)を予習していくこと
13.システムの過渡応答2
 ・2次系の応答と評価
教科書P84-98および第12回配布プリント(内容は左記の通り)を予習しておくこと
14.システム解析2
 ・特性根,モードと過渡応答の関係
 ・1次系と2次系の応答の評価
 ・極と零点の影響
教科書P84-98および第13回配布プリント(内容は左記の通り)を予習しておくこと
15.期末試験と狙い解説 講義第8回-14回の内容を復習してくること

評価方法と基準

演習,宿題などの毎回の課題40%,中間試験30%,期末試験30%で評価を行う
得点率60%以上を合格とする

教科書・参考書

教科書:メカトロニクスのための制御工学(コロナ社、高木章二著)
参考書:システムと制御(第二版)[絶版](岩波書店、高橋安人著)
講義は、配布したオリジナルプリントに基づき進めていく

履修登録前の準備

(1)電気数学,システム基礎論を履修しておくと理解しやすい
(2)配布プリントに基づき講義するが,事前に教科書・参考書により、家庭学習を十分行ったうえで、受講のこと.
(3)講義中あるいは宿題として行った演習については添削をし、返却するので復習に活用すること.

学習・教育到達目標との対応

1.D3:ハードウェアとソフトウェアを包含する複雑な電気・電子デバイス、システムの解析と設計に必要な知識を駆使することにより、与えられた課題を解決できる。

オフィスアワー、質問・相談の方法

講義中および講義終了後
上記の時間以外はメール(dsaito@sic.shibaura-it.ac.jp)にて要アポイント
メールには随時対応

環境との関連

環境に関連しない科目

地域志向

地域志向ではない科目

社会的・職業的自立力の育成

社会的・職業的自立力を育成しない科目

アクティブ・ラーニング科目

能動的な学修への参加による授業が概ね半数

最終更新 : Thu Jun 09 08:29:58 JST 2016