Control Engineering from MATLAB/Simulink (Japanese Edition) by Fujii Toshinori

 

まえがき

　制御は様々なところで、行われており、生活の中にあるエアコンや炊飯器などの家電、もうみんなが手放せなくなっているスマートフォンもひとつのIoT機器と考えても良いでしょう。自動車ももうすでに100個程度のマイコンが組み込まれており、法律さえ整えば、自動運転できるロボットマシンとなりつつあります。制御にはいろいろな分け方がありますが、時間や手順通りに行う、信号機や自動販売機のような制御を行うシーケンス制御と、エアコンのように温度を一定の値に保ちたい制御を行う、目標の値にするフィードバック制御があります。ここでは、目標の値に一致させるような制御を行うフィードバック制御について説明します。

　フィードバック制御は、蒸気機関の自動化のため、ジェームス・ワットが発明した、遠心力を利用した回転速度を一定にするガバナーと呼ばれる調速機を発明したのが、初期に発明させた自動機器の中で最も有名です。さて、MATLABは、科学技術の計算のための高性能なプログラミング言語です。近年ではAIのツールが導入され、基本的な計算から高度な計算まで行え、AI学習のための必須のツールとなりつつあります。

　MATLAB／Simulinkを用いることによって、制御工学を理解し、演習も行えます。将来就職した際には、Model Based Developmentツールとして、コンピューター上でモデルの作成から開発まで行うという応用事例もあります。本書では、多くのプロセス制御系ではPID制御を使用していることから、主にPID制御まで記述していきます。MATLAB・MATLAB／Simulinkは個人で購入するのは高価です。学校などで、ライセンスの購入ができていることを前提に進めていきます。



目次

まえがき


1.MATLABの導入
　1.1　インストール
　1.2　MATLABの起動
　1.3　MATLABの基礎


2．システム
　2.1システムとは
　2.2フィードバック制御


3.電気工学と機械工学における基本要素
　3.1　電気工学の基本要素
　3.2　機械工学の基本要素


4.制御で用いる数学
　4.1　1階微分方程式
　4.2 2階線形微分方程式
　4.3　ラプラス変換
　4.4　電気系例題
　4.5　流体の微分方程式例題
　4.6　熱の微分方程式例題
　4.7　機械系の微分方程式例題
　4.8　部分分数に分解する方法
　4.9　ラプラス変換の諸性質


5.　ブロック線図
　5.1　ブロック線図の基本要素
　5.2　ブロック線図の等価変換


6．伝達関数
　6.1　伝達関数
　6.2　インパルス応答
　6.3　ステップ応答
　6.4　2次遅れ系の応答
　6.5　安定


7．周波数伝達関数
　7.1　周波数伝達関数
　7.2　ベクトル軌跡
　7.3　ボード線図
　7.4　ボード線図の近似
　7.5　安定余裕




8．PID制御
　8.1　P制御（比例制御）
　8.2　I制御（積分制御）
　8.3　D制御（微分制御）
　8.4　PID制御（比例・積分・微分制御）
　8.5　PIDパラメ－ターの調整方法
　8.6　PIDパラメ－ターの調整方法2


9.　参考文献

Hard Copy: Control Engineering from MATLAB/Simulink (Japanese Edition) by Fujii Toshinori