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講義概要/Course Information
2024/07/19 現在

科目基礎情報/General Information
授業科目名
/Course title (Japanese)		 制御系設計学基礎
英文授業科目名
/Course title (English)		 Fundamentals of Control System Design
科目番号
/Code
開講年度
/Academic year		 2024年度 開講年次
/Year offered		 全学年
開講学期
/Semester(s) offered		 前学期 開講コース・課程
/Faculty offering the course		 博士前期課程
授業の方法
/Teaching method		 講義 単位数
/Credits		 2
科目区分
/Category		 大学院専門教育科目 - 専門科目Ⅰ
開講類・専攻
/Cluster/Department		 機械知能システム学専攻
担当教員名
/Lecturer(s)		 小木曽　公尚
居室
/Office		 東4-813
公開E-mail
/e-mail		 kogiso@uec.ac.jp
授業関連Webページ
/Course website		 https://www.kimilab.tokyo/contents/115
更新日
/Last update		 2024/03/19 14:32:06 更新状況
/Update status		 公開中
/now open to public
講義情報/Course Description
主題および
達成目標（2,000文字以内）
/Themes and goals（up to 2,000 letters）		 一般に工学システムは連続時間モデルによって表現される．しかし最近のコンピュータやDSPに代表されるディジタル技術の進展はめざましく，それを離散時間モデルで表した高度なコンピュータ制御（ディジタル制御）を行うことが多くなってきている．ここでは，連続時間システムの離散化と離散時間モデリングの方法，およびディジタル制御の基礎的事項を学ぶ．特に連続時間システムと離散時間システムの本質的な違いを理解できるような講義を行う．

In general, engineering systems are represented by continuous-time models. However, recent advances in digital technology such as computers and DSPs are remarkable, and advanced computer control (digital control) is often performed by representing them in discrete-time models. In this lecture, students learn the discretization of continuous-time systems, methods of discrete-time modeling, and the fundamentals of digital control. In particular, the lecture will help students understand the essential differences between continuous-time systems and discrete-time systems.
前もって履修
しておくべき科目（1,000文字以内）
/Prerequisites（up to 1,000 letters）		 ディジタル信号処理，線形システム理論，制御工学

Digital signal processing, linear system theory, control engineering
前もって履修しておくこ
とが望ましい科目（1,000文字以内）
/Recommended prerequisites and preparation（up to 1,000 letters）		 計測工学，メカトロニクス

Measurement Engineering, Mechatronics
教科書等（1,000文字以内）
/Course textbooks and materials（up to 1,000 letters）		 参考図書：相良，和田，中野：ディジタル制御の基礎，コロナ社（1992）(only in Japanese)
　　　　美多，原，近藤：基礎ディジタル制御，コロナ社（1988）(only in Japanese)
授業内容と
その進め方（2,000文字以内）
/Course outline and weekly schedule（up to 2,000 letters）		 英語タイプ Bb：説明：英語と日本語併用／教材・資料：英語と日本語併用
第1回：ディジタル制御とは Digital Control
第2回：連続信号のサンプリングと信号解析 Sampling and Analysis of Continuous-time signals
第3回：連続時間システムの離散時間表現 Discrete-time Representation of Dynamical Systems
第4回：離散時間システム解析 Analysis of Discrete-time Dynamical Systems
第5回：連続時間システムの離散時間解析 Discrete-time Analysis of Continuous-time Systems
第6回：物理モデルと統計モデル Physical and Statistical Modesl
第7回：連続時間システムの同定 Identification of Continuous-time Systems
第8回：離散時間システムの同定 Identification of Discrete-time Systems
第9回：状態フィードバックによる安定化制御 Stabilization by State-Feedback Control
第10回：レギュレータ制御系の設計 Regulator Design
第11回：オブザーバの設計 Observer Design
第12回：出力フィードバック系の設計 Desing of Output-Feedback Control
第13回：ディジタルサーボ系の設計 Design of Digital Servo Systems
第14回：暗号化制御：秘密計算と秘匿化 Encrypted Control: Homomrphism
第15回：暗号化制御：基礎と応用 Encrypted Control: Fundation and Application

The lecture in this course, typeII, is mostly offered in Japanese; materials such as writing on the whiteboard, PPT slides and handouts are given in English.
実務経験を活かした
授業内容
(実務経験内容も含む)
/Course content utilizing practical experience
授業時間外の学習
（予習・復習等）（1,000文字以内）
/Preparation and review outside class（up to 1,000 letters）		 本講義では，前回の講義内容を理解したことを前提にすすめるため，予習より復讐に時間を割くことをすすめる．

This lecture assumes that the students have understood the content of the previous lecture, so it is recommended that the students spend more time on revenge than on preparation.
成績評価方法
および評価基準
（最低達成基準を含む）
（1,000文字以内）
/Evaluation and grading
（up to 1,000 letters）		 (a) 評価方法：中間試験と期末試験の成績に，レポートの点数をかみして，つぎのように総合評価する．

　　成績評価　＝　中間試験と期末試験の評価×70% + レポートの点数×30%

(b) 評価基準：以下の60%到達レベルをもって合格の最低基準とする．
　(1) 連続時間システムから離散時間システムとの変換法を理解している．
　(2) 連続時間システムと離散時間システムの違いを理解している．
　(3) パラメータ推定で利用される最小二乗法を理解している．
　(4) オブザーバ併合レギュレータについて理解している．
　(5) サーボ系の仕組みと設計法を理解している．
　(6) 制御系のロバスト化について理解している．
　(7) Matlabの基礎知識がある．

(a) Evaluation Method: The overall evaluation is determined by combining the scores of the midterm and final exams with the score of the report as follows:

Evaluation Score = Evaluation of Midterm and Final Exam x 70% + Score of Report x 30%

(b) Evaluation Criteria: The minimum passing level is set at 60% achievement for the following criteria:
  (1) Understanding of the method of converting continuous-time systems to discrete-time systems.
  (2) Understanding of the differences between continuous-time systems and discrete-time systems.
  (3) Understanding of the least squares method used in parameter estimation.
  (4) Understanding of observer-based regulator.
  (5) Understanding of the mechanism and design methods of servo systems.
  (6) Understanding of robustness of control systems.
  (7) Basic knowledge of Matlab.
オフィスアワー：
授業相談（1,000文字以内）
/Office hours（up to 1,000 letters）		 電子メールにて相談を受付けます．

We accept consultations by email.
学生へのメッセージ（1,000文字以内）
/Message for students（up to 1,000 letters）		 電気回路，線形システム理論，制御工学の流れと，計測工学，ディジタル信号処理の流れの延長線上にある重要な科目であるので，しっかり勉強して欲しい．他専攻からの受講も歓迎します．

This course is an important subject that is closely related to the flow of electrical circuits, linear systems theory, and control engineering, as well as the flow of measurement engineering and digital signal processing. Therefore, we would like you to study it thoroughly. Students from other majors are also welcome to take this course.
その他
/Others		 本講義は，対面形式で実施し，講義動画がある場合には，オンデマンド方式で提供します．

This course will be conducted in-person, and if there are lecture videos available, they will be provided on-demand.
キーワード
/Keywords		 ディジタル制御，Z変換，ステップ不変変換，双1次変換，パルス伝達関数，FIRシステム，IIRシステム，安定性，可制御性，可観測性，周波数歪，最小二乗法，オブザーバ，状態フィードバック，LQ問題，オブザーバ併合レギュレータ，暗号化制御，秘密計算，暗号化実装

Digital control, Z-transform, step-invariant transformation, bilinear transformation, pulse transfer function, FIR system, IIR system, stability, controllability, observability, frequency distortion, least squares method, observer, state feedback, LQ problem, observer-based regulator, encrypted control, secure computation, encryption implementation.