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入門電気・電子工学シリーズ 7 入門制御工学
内容紹介
古典制御理論を中心に解説した,電気・電子系の学生,初心者に対する制御工学の入門書。制御系のCADソフトMATLABのコーナーを各所に設け,独習を通じて理解が深まるよう配慮し,具体的問題が解決できるよう,工夫した図を多用。
編集部から
目次
1. 制御工学とは
2. 動的システムの微分方程式表現
2.1 電気回路系
電気回路の構成要素/L-R直列回路/L-R-C直列回路
2.2 機械系
機械系の構成要素/自由度1の質量・ばね・ダンパ系/自由度2の質量・ばね系
2.3 液面系
2.4 システムの等価性
3. ラプラス変換
3.1 ラプラス変換とラプラス逆変換の定義
基本的な関数のラプラス変換/線形加算の法則
3.2 微分積分およびその他のラプラス変換の法則
微分/積分/最終値の定理/初期値の定理
3.3 部分分数展開によるラプラス逆変換
F(s)の分母の根がすべて異なる場合/F(s)の分母が重根を含む場合
3.4 ラプラス変換を用いた微分方程式の解き方
4. 伝達関数
4.1 伝達関数の定義
4.2 基本要素の伝達関数
比例要素/微分要素/積分要素/1次遅れ要素/2次要素/DCモータ
4.3 ブロック線図
4.4 ブロック線図の簡単化
5. 周波数応答
5.1 周波数応答の定義
5.2 周波数伝達関数
5.3 周波数応答の表現
5.4 基本要素のボード線図
比例要素/微分要素/積分要素/1次遅れ要素/2次要素
5.5 ボード線図の合成
関数の定数倍のボード線図/関数の積のボード線図/関数の逆数のボード線図/
分数関数のボード線図
6. 過渡応答
6.1 インパルス応答とステップ応答
6.2 1次遅れ要素のステップ応答
6.3 2次要素のステップ応答
ζ>1の場合/ζ=1の場合/1>ζ>0の場合/ζ=0の場合
7. フィードバック制御系
7.1 フィードバック制御系の構成
7.2 フイードバック制御の効果
目標値に対する追従性/外乱に対する抑制効果/パラメータの変動に対する感度
の低下/フィードバックによる制御系の安定化
8. 制御系の安定性
8.1 制御系の安定性
8.2 ラウスの安定判別法
8.3 フルビッツの安定判別法
8.4 フイードバック制御系の安定判別
8.5 ナイキストの安定判別法
G(s)H(s)の極がs平面に右半平面に存在しない場合/G(s)H(s)の極がs平面の右半 平面に存在する場合
8.6 制御系の安定余裕
9. 制御系の性能評価
9.1 過渡特性の評価
ステップ応答の評価指標/ステップ応答と極の位置
9.2 閉ループ系の周波数特性
9.3 M-φ軌跡
9.4 ニコルス線図
9.5 定常特性
目標値に対する定常偏差/外乱に対する定常偏差
10. 根軌跡法
10.1 根軌跡法の基本
10.2 根軌跡法
11. 制御系の設計
11.1 閉ループ特性に対する設計指標
減衰係数と整定時間が与えられた場合/
パーセント行き過ぎ時間と立ち上がり時間が与えられた場合
11.2 開ループ特性に対する設計指標
11.3 制御系の設計法
ゲイン調整/直列補償/フィードバック補償
12. 演習問題の解答
13. 参考文献
14. 索 引
執筆者紹介
【編集】
加川 幸雄
江端 正直
山口 正恆
【著者】
竹田 宏(前東北大学)
松坂 知行(前八戸工業大学)
苫米地 宣裕(前八戸工業大学)