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書籍詳細

電気・電子系 教科書シリーズ 7)

  ディジタル制御

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青木立 東京都立高専准教授 博士(工学) 著

西堀俊幸 宇宙航空研究開発機構 博士(工学) 著

発行年月日:2005/12/02 , 判 型: A5,  ページ数:202頁

ISBN:978-4-339-01187-6,  定 価:2,700円 (本体2,500円+税)

ジャンル:

本書は,初めて制御理論を学ぶ人でもディジタル制御の概要を使える制御として理解できるように,MATLAB/Simulinkを利用しマイクロコンピュータによるディジタルフィードバック制御について解説したテキストである。

【目次】

1. ディジタル制御とコンピュータ
 1.1 制御の始まり
  1.1.1 操作と制御
  1.1.2 制御動作を考える
  1.1.3 制御ブロック線図の読み方と書き方
1. ディジタル制御とコンピュータ
 1.1 制御の始まり
  1.1.1 操作と制御
  1.1.2 制御動作を考える
  1.1.3 制御ブロック線図の読み方と書き方
  1.1.4 制御ブロック線図の変換
  1.1.5 自動制御の発達
 1.2 シーケンス制御と信号処理制御
  1.2.1 シーケンスとは
  1.2.2 シーケンス制御回路とディジタル回路
  1.2.3 プログラマブルコントローラ
  1.2.4 信号処理制御とは
 1.3 ディジタル制御装置の構成
  1.3.1 信号処理制御による制御装置
  1.3.2 A-D,D-A 変換器
  1.3.3 サンプル&ホールド回路
 1.4 コンピュータによる自動制御装置の実現
  1.4.1 フィードバック
  1.4.2 フィードバック制御の分類

2. MATLAB/Simulinkの概要
 2.1 MATLAB/Simulinkとは
  2.1.1 スカラ演算
  2.1.2 ベクトル演算
  2.1.3 行列演算
  2.1.4 関数演算
  2.1.5 多項式演算
  2.1.6 演算結果のグラフ化と保存
  2.1.7 M-ファイルを用いたユーザー関数の定義
 2.2 Simulinkの基本操作
  2.2.1 ブロックの種類
  2.2.2 ブロック線図の作成方法
  2.2.3 変数を用いたブロックの定義
  2.2.4 シミュレーションの実行
  2.2.5 シミュレーションの結果の保存
  2.2.6 Simulinkによるブロック線図の保存

3. ディジタル制御の基礎
 3.1 アナログ信号とディジタル信号
 3.2 エリアシングとサンプリング定理
  3.2.1 アナログ信号のサンプリング
  3.2.2 サンプリングすることによる情報劣化
  3.2.3 サンプリング定理
  3.2.4 周波数スペクトルとエリアシング
 3.3 信号の量子化と誤差
  3.3.1 サンプリング信号の量子化
  3.3.2 量子化誤差
 3.4 離散時間系と制御
  3.4.1 離散時間システム
  3.4.2 パルス伝達関数
 3.5 離散時間システムの基本要素
 3.6 z変換
  3.6.1 z変換の有効性
  3.6.2 時間領域と周波数領域
  3.6.3 z変換による表現
  3.6.4 z変換と逆z変換
  3.6.5 インパルス応答とコンボリューション
  3.6.6 z変換の性質
 3.7 z変換と離散時間システムの応答
  3.7.1 べき級数展開法
  3.7.2 部分分数展開法
 3.8 差分方程式とz変換

4. 離散時間システムの特性
 4.1 離散時間システムの応答
  4.1.1 離散時間系における伝達関数
  4.1.2 伝達関数の極と零点
  4.1.3 一次系の特性
  4.1.4 サンプリング周期Tの選定
  4.1.5 二次系の特性
  4.1.6 離散時間系における微積分演算
 4.2 離散時間システムの安定性
  4.2.1 離散時間システムの安定条件
  4.2.2 関数rootsを用いる方法
  4.2.3 Juryの方法
  4.2.4 双一次変換を用いたラウスフルビッツの方法

5. 伝達関数に基づいたディジタル制御系の設計
 5.1 連続時間系における伝達関数
  5.1.1 微分方程式によるシステムの記述
  5.1.2 ラプラス変換
  5.1.3 連続時間系における伝達関数の導出
 5.2 制御対象の離散化
 5.3 制御系に要求される仕様
  5.3.1 定常特性
  5.3.2 過渡特性
 5.4 制御系の設計
  5.4.1 ボード線図に基づいた制御系の安定判別
  5.4.2 根軌跡法
  5.4.3 連続時間系における位相進み補償
  5.4.4 w変換の特徴
  5.4.5 w変換に基づいた位相進み補償
  5.4.6 位相遅れ補償
  5.4.7 位相進み遅れ補償
  5.4.8 PID制御 

6. 状態方程式に基づいたディジタル制御系の設計
 6.1 現代制御理論の導入
  6.1.1 古典制御理論から現代制御理論へ
  6.1.2 現代制御理論を利用した制御設計の特徴
 6.2 状態空間法
  6.2.1 制御対象のモデル化
  6.2.2 状態方程式の応答
 6.3 状態方程式と離散時間システムのパルス伝達関数
  6.3.1 伝達関数への変換
  6.3.2 実現問題
 6.4 状態方程式と安定性
  6.4.1 可制御性
  6.4.2 可観測性
  6.4.3 システムの安定性
  6.4.4 リアプノフの安定理論
 6.5 状態フィードバックによる極配置
  6.5.1 レギュレータによる制御
  6.5.2 最適レギュレータによる制御
  6.5.3 オブザーバを用いた制御
  6.5.4 カルマンフィルタを用いた制御

7. コントローラの実装
 7.1 制御アルゴリズムの実装
 7.2 コントローラの差分方程式への変換
  7.2.1 伝達関数の変換
  7.2.2 ダイレクト構造
  7.2.3 直列構造
  7.2.4 並列構造
  7.2.5 状態方程式構造
 7.3 マイクロコンピュータへの実装
  7.3.1 一次系の実装
  7.3.2 二次系の実装
  7.3.3 固定小数点演算による実装

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