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目次

現場で役立つ制御工学の基本 演習編 解答と誤解答から学ぶ演習書

現場で役立つ制御工学の基本 演習編 解答と誤解答から学ぶ演習書

  • 涌井 伸二(共著)/ 橋本 誠司(共著)/ 高梨 宏之(共著)/ 中村 幸紀(共著)
  • 1 諸言
    • 1.1 執筆の動機
    • 1.2 応用力を身につけるための演習
    • 1.3 演習問題の設定と解答の方針
    • 1.4 本書の活用方法
  • 2 フィードバック制御の詳解
    • 〈演習2.1〉さまざまなセンサの機能と役割
    • 〈演習2.2〉回転速度を検出するセンサ
    • 〈演習2.3〉センサとアクチュエータ
    • 〈演習2.4〉サーボモータの制御系設計
    • 〈演習2.5〉RC直列回路の伝達関数,時定数,時間応答
    • 〈演習2.6〉加速度センサの使用
    • 〈演習2.7〉負帰還符号の設定−3重ループの場合−
    • 〈演習2.8〉比例−積分制御器(PI制御器)の伝達関数
    • 〈演習2.9〉時定数と時間応答の関係
  • 3 ラプラス変換と伝達関数
    • 〈A:基礎編〉
    • 〈演習3A.1〉数式からのモデル化
    • 〈演習3A.2〉ヘビサイドの展開定理を用いた部分分数展開
    • 〈演習3A.3〉複素数を含む部分分数展開
    • 〈演習3A.4〉微分方程式のラプラス変換による解法(初期値考慮)
    • 〈演習3A.5〉微分方程式から伝達関数の導出方法
    • 〈演習3A.6〉伝達関数の基本形と時定数,固有角周波数,減衰係数の対応
    • 〈演習3A.7〉ブロック線図からの伝達関数導出(その1)
    • 〈演習3A.8〉ブロック線図からの伝達関数導出(その2)
    • 〈演習3A.9〉閉ループ伝達関数の導出
    • 〈演習3A.10〉開ループ伝達関数の導出
    • 〈演習3A.11〉伝達関数の計算とその特性方程式の性質
    • 〈演習3A.12〉2入力1出力の伝達関数の導出
    • 〈演習3A.13〉近似微分の伝達関数
    • 〈演習3A.14〉オペアンプを使った擬似積分補償回路に対する最終値定理の適用
    • 〈演習3A.15〉定常偏差の確認(その1)
    • 〈演習3A.16〉定常偏差の確認(その2)
    • 〈演習3A.17〉定常応答の確認(その1)
    • 〈演習3A.18〉定常応答の確認(その2)
    • 〈B:応用編〉
    • 〈演習3B.1〉ブロック線図のブロックおよび矢印の意味
    • 〈演習3B.2〉RL直列回路のブロック線図
    • 〈演習3B.3〉マス・ばね・ダンパ系のブロック線図
    • 〈演習3B.4〉ブロック線図の作成
    • 〈演習3B.5〉ブロック線図の等価変換(その1)
    • 〈演習3B.6〉ブロック線図の等価変換(その2)
    • 〈演習3B.7〉ブロック線図の等価変換(その3)
    • 〈演習3B.8〉ブロック線図の効用(正帰還の効果)
    • 〈演習3B.9〉導出した伝達関数のチェック方法と近似による理解
    • 〈演習3B.10〉分母と分子のキャンセルという演算操作
  • 4 時間領域から見るシステムの特性
    • 〈演習4.1〉日常生活におけるインパルス応答とステップ応答
    • 〈演習4.2〉インパルス応答とステップ応答
    • 〈演習4.3〉時間領域とs領域での応答計算
    • 〈演習4.4〉積分系と1次遅れ系
    • 〈演習4.5〉むだ時間を含む1次遅れ系の時定数の読み取り
    • 〈演習4.6〉RL直列回路の時定数とゲイン線図
    • 〈演習4.7〉2次遅れ系の時間応答と周波数応答の対比
    • 〈演習4.8〉2次遅れ系の極配置から減衰係数ζの大小を判断
    • 〈演習4.9〉伝達関数とその極零表示
    • 〈演習4.10〉システムの型と定常偏差
    • 〈演習4.11〉制御系の型と内部モデル原理(その1)
    • 〈演習4.12〉制御系の型と内部モデル原理(その2)
    • 〈演習4.13〉制御対象が積分器を有するシステムの定常偏差
    • 〈演習4.14〉外乱に対するシステムの型と定常特性(その1)
    • 〈演習4.15〉外乱に対するシステムの型と定常特性(その2)
    • 〈演習4.16〉内部モデル原理
  • 5 周波数領域から見るシステムの特性
    • 〈演習5.1〉ゲインdBの計算
    • 〈演習5.2〉伝達関数とボード線図の概略図
    • 〈演習5.3〉1次系のハイパスフィルタ
    • 〈演習5.4〉周波数応答と時間応答の対応
    • 〈演習5.5〉実測のボード線図に−40dB/decの傾斜を作図
    • 〈演習5.6〉周波数応答のなかのゲイン曲線のdB表示
    • 〈演習5.7〉IV(電流・電圧)変換器の伝達関数の周波数応答
    • 〈演習5.8〉デカード(decade)とオクターブ(octave)の関係
    • 〈演習5.9〉オペアンプを用いた位相進み補償回路の伝達関数の導出と折線近似によるゲイン曲線の作図
    • 〈演習5.10〉オペアンプを用いた擬似積分補償回路の折線近似によるゲイン曲線の作図
    • 〈演習5.11〉むだ時間要素の周波数特性と安定性に及ぼす影響
    • 〈演習5.12〉周波数伝達関数の大きさの計算
    • 〈演習5.13〉基本伝達関数のボード線図を描く
  • 6 制御系の安定性を検討する手法
    • 〈演習6.1〉ゲイン余裕と位相余裕の読み取り
    • 〈演習6.2〉数値例に対するラウスの安定判別法の適用とその実務への応用
    • 〈演習6.3〉フィードバック制御による安定化
    • 〈演習6.4〉ラウスの安定判別法
    • 〈演習6.5〉ナイキスト線図の描画と安定判別法
    • 〈演習6.6〉ナイキストの安定判別法
    • 〈演習6.7〉1次遅れ系の安定性
    • 〈演習6.8〉電磁石に通電する電流ドライバの時定数が安定性に及ぼす影響(拡張根軌跡法)
    • 〈演習6.9〉システムが有するむだ時間の安定性に対する影響度
  • 7 制御系設計時の留意点
    • 〈演習7.1〉レギュレーション問題とサーボ問題の区別
    • 〈演習7.2〉実測の周波数応答からのバンド幅,共振値,共振周波数の読み取り
    • 〈演習7.3〉PID制御器の役割
    • 〈演習7.4〉PD補償器の調整
    • 〈演習7.5〉外乱オブザーバの実現
    • 〈演習7.6〉ノッチフィルタの周波数特性
    • 〈演習7.7〉ノッチフィルタによる不安定化
    • 〈演習7.8〉位相進み補償と位相遅れ補償の目的
    • 〈演習7.9〉位相進み補償器の設計
    • 〈演習7.10〉位相進み補償によるむだ時間補償法