科学技術と共に歩む

☆発行前情報のため，一部変更となる場合がございます

自動制御技術はさまざまな産業分野に応用され，工業や科学研究分野だけではなく，農業や水産業，商業などにとっても重要な存在になっている．近年，高度な自動制御技術の進歩により，大型の再使用可能なロケットの打ち上げ，深海探索の成功，通信や金融システムの高度な自動化などの成果が達成された．そのほかにも，エネルギーや環境，化学プラント，生体，社会経済システムなどにその技術が組み込まれている．私たちの日常生活も自動制御技術の幅広い応用に恵まれ，高度な交通，電力・通信と物流システムの自動化により，生活の質の向上に役立っている．そして，自動制御による省力化や福祉工学技術の進展により，労働や介護などでも労力や負担の軽減が実現されつつある．今後は，AIやロボットなどの活躍によりさらに高度な自動化が期待され，そのニーズにより自動制御とそれに関連する技術がますます発展されると思われる．

自動制御は機械や設備の動作や運転において，制御したいものの目標や目的を設定し，人間の手によらず理論的な推論や判断を通じて検出や対象への操作を実現することである．制御工学はこのような自動制御を実現するための理論，方法と技術を探究・研究する総合的な学問である．

本書は非線形適応制御やインテリジェント制御，医療生体工学の第一人者である田中幹也先生により企画され，非線形システムおよび確率システムの制御理論で著名な西村悠樹，医療ロボット，福祉工学，生体工学研究などで著名な熊澤典良，マンマシンインタフェース，AI応用などで実用的な研究を推進されている山本智規，群知能に基づく非線形制御の研究を実現されている穆盛林を共著者に迎えている．理工学系の大学生や高等専門学校生はもちろんのこと，初めて制御工学を勉強したいと思うすべての人に対する入門書，あるいはもう一度制御工学を学び直したい人にとって理解しやすいものとすることを目指した．このために，各執筆者は自身の教育の経験やノウハウに基づき，読者の立場に立って，どのような例を用いて，どのように表現・説明すればわかりやすくすんなりと頭の中に入ってきて，自分のものとして吸収できるかについて，つねに心を配りながら作成している．

●古典制御理論の基本項目を重視　本書は古典制御理論を中心とする内容である制御工学の入門書であるため，古典制御理論を理解するための必要最低限の基本項目のみに着目した．

●多くのわかりやすい例を用いた理解の促進　日常的に体験できるような例や直感的に理解しやすい例を用いて制御理論を説明することにより，わかりやすさを追求した．

●多様な演習問題と丁寧な解答　理論の理解をより深めるために，演習問題を数多く採用し，それら一つひとつについて丁寧に解説した．

1章は柴田の担当で自動制御の概念を紹介し，関連する専門用語を説明している．2章は西村の担当で，古典制御理論に必要な基礎数学である微分方程式とラプラス変換に関して説明している．制御系の動的な特性を数学的な表現とラプラス変換という数学ツールを導入している．3章は穆，柴田の担当で，制御系の入出力特性を表す重要な表現である伝達関数を説明した．そして，制御系の信号の流れを表すブロック線図とその簡単化について述べている．4章は柴田の担当で，制御系の過度特性を紹介し，過渡特性を調べるための代表的な信号を印加したときの応答による特性解析を説明している．5章は柴田の担当で，制御系の定常特性を説明している．6章は熊澤の担当で，制御系に周期的な信号である正弦波信号を印加したときの応答，すなわち周波数応答による特性解析について説明している．7章は山本，柴田の担当で，制御系の安定性および安定性に関係する諸量について説明している．8章は穆，柴田の担当で，制御系の設計とそれに関する方法について説明している．

これまでの教科書は，「自明のこと」として一部が省略されていることがたびたび見受けられた．しかし，じつはその省略された部分に引っかかって前に進まなくなる読者が経験上多々存在した．読者は，もう少し丁寧に解説してくれれば理解と意欲が進むのに……と，幾度となく思ったようである．本書は,そのような経験をふまえ，理解に対する意欲を低下させる可能性のある「省略されやすい部分」にもしっかりと光を当て，本文や例題，練習問題，図表において一つひとつのステップを丁寧に解説することに努めた．特に学習者がつまずきやすいポイントを意識し，疑問を感じることなく学びを進められるよう細部にまで配慮した構成としている．さらに本書の特徴として，理論と実践のバランスを重視した．これにより，学んだ内容が実際の現場でどのように役立つのかを具体的にイメージできるようになっている．

この教科書が，学習者の皆さんにとって有意義な学びの一助となり，深い理解と実践的なスキルの習得に繋がることを心より願っている．

2025年3月
柴田 諭