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書籍詳細

  基礎と実践 制御工学入門

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横山修一 工学院大名誉教授 工博 著

濱根洋人 工学院大准教授 博士(工学) 著

小野垣仁 工学院大 博士(工学) 著

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発行年月日:2009/11/16 , 判 型: A5,  ページ数:228頁

ISBN:978-4-339-03199-7,  定 価:3,024円 (本体2,800円+税)

ジャンル:

制御理論は理工系各学科にとって必須の理論となっている。本書は,大学学部3,4年生向けの教科書として執筆した。また,多くの実例を取り入れたため,現場における技術者が独習するための参考書としても適していると考えている。

【目次】

1. 制御と歴史
1.1 制御とは
1.2 自動制御の発達
1.3 制御系設計の位置づけと流れ
1.4 制御の分類
1. 制御と歴史
1.1 制御とは
1.2 自動制御の発達
1.3 制御系設計の位置づけと流れ
1.4 制御の分類
1.4.1 手動制御
1.4.2 フィードバック制御
1.4.3 フィードフォワード制御
1.4.4 シーケンス制御
章末問題

2. ラプラス変換
2.1 線形微分方程式
2.2 ラプラス変換の基礎
2.2.1 ベクトルの複素数表示
2.2.2 ベクトルの回転と極座標表示
2.3 ラプラス変換の定理
2.3.1 単位インパルス関数と単位ステップ関数
2.3.2 フーリエ変換
2.3.3 ラプラス変換
2.3.4 ラプラス逆変換
2.3.5 畳込み積分と応答
2.3.6 周波数応答とフーリエ変換
章末問題

3. システムと伝達関数
3.1 システムの表現
3.1.1 動的システム
3.1.2 時不変システム
3.1.3 線形システム
3.1.4 線形モデルの作成
3.2 伝達関数
3.2.1 微分方程式による制御対象の動特性の表現
3.2.2 伝達関数による制御対象の動特性の表現
3.2.3 基本的な伝達関数
3.2.4 高次系の伝達関数
3.3 動的システムのアナロジ
3.3.1 電気系と機械系のアナロジ
3.3.2 電気系とプロセス系のアナロジ
3.3.3 電気回路の双対性
章末問題

4. ブロック線図
4.1 ブロック線図の構成要素と表現方法
4.1.1 伝達要素
4.1.2 加え合わせ点
4.1.3 引き出し点
4.1.4 信号線
4.2 ブロック線図の等価変換
4.3 フィードバック制御系のブロック線図
4.3.1 フィードバック制御系の基本形
4.3.2 閉ループと開ループの伝達関数
4.3.3 比例・微分・積分のブロック線図
4.4 フィードバック制御系の外乱と特性方程式
4.4.1 フィードバック制御系の出力側外乱
4.4.2 フィードバック制御系の特性方程式
4.5 実際のシステムの例
4.5.1 直進運動を行う機械系
4.5.2 RC回路
4.5.3 モータ制御
4.5.4 温度
4.5.5 液体タンク
章末問題

5. システムの時間応答
5.1 過渡応答とは
5.1.1 過渡応答のための入力信号
5.1.2 基本要素(比例・積分・微分)の応答
5.2 1次遅れ系の過渡特性と定常特性
5.2.1 1次遅れ系の応答
5.2.2 時定数とゲイン
5.3 2次遅れ系の過渡特性と定常特性
5.3.1 2次遅れ系の応答
5.3.2 過渡応答の特性評価
5.4 高次系の過渡応答
5.4.1 むだ時間要素
5.4.2 高次系
章末問題

6. システムの周波数応答
6.1 周波数応答とは
6.1.1 周波数応答の基本特性
6.2 周波数特性の図式表示
6.2.1 ベクトル軌跡
6.2.2 ボード線図
6.2.3 遅れと進み
6.2.4 ボード線図の見方
章末問題

7. システムの安定判別
7.1 安定と不安定の概念
7.1.1 安定性について
7.1.2 特性方程式
7.1.3 安定・安定限界・不安定のステップ応答
7.1.4 特性根の位置とステップ応答の関係
7.2 特性方程式の係数での安定判別法
7.2.1 ラウスの方法
7.2.2 フルビッツの方法
7.3 図的解法での安定判別法
7.3.1 ナイキスト線図による安定判別
7.3.2 ボード線図による安定判別
7.4 極・零点消去
章末問題

8. フィードバック制御系の設計
8.1 フィードバック制御系の設計手順
8.2 フィードバック制御系の構成
8.2.1 温度制御の実例
8.2.2 ブロック線図による表現
8.2.3 フィードバック制御器の接続方式
8.2.4 フィードバック制御器の基本要素
8.2.5 フィードバックループ特性(感度と相補感度)
8.3 閉ループ定常特性
8.3.1 内部モデル原理
8.3.2 負荷外乱抑制
8.3.3 偏差の積分量
8.4 閉ループ過渡特性
8.4.1 閉ループ特性(周波数応答と時間応答の関係)
8.4.2 開ループ特性(開ループからの閉ループ応答の推定)
8.4.3 ロバスト性
8.5 PID制御の基本構成
8.5.1 比例動作
8.5.2 積分動作
8.5.3 微分動作
8.5.4 PID制御の基本形
8.6 PID制御の実装
8.6.1 微分キック
8.6.2 不完全微分
8.6.3 目標値重み
8.6.4 比例動作・積分動作・微分動作の実装
8.6.5 比例帯
8.6.6 外乱抑制
8.6.7 アンチワインドアップ
8.7 PIDパラメータのチューニング
8.7.1 ステップ応答法
8.7.2 限界感度法
8.7.3 極配置法
8.8 位相進み補償と位相遅れ補償
8.8.1 位相進み補償
8.8.2 位相遅れ補償
8.9 スミス補償
章末問題

引用・参考文献
章末問題解答
索引

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