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J-GLOBAL ID：201902276166164631   整理番号：19A2185482

移動ロボットを用いて制御理論を学ぶ実験カリキュラム

Experimental Curriculum for Learning Control Theory Using a Mobile Robot

著者 (1件)： 山川聡子 (東洋大学理工学部)
資料名： 計測自動制御学会論文集  (Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers)
巻： 55  号： 7  ページ： 457-465(J-STAGE)  発行年： 2019年 
JST資料番号： S0104A  ISSN： 0453-4654  CODEN： KJSRA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： DCモータを用いた多くの実験装置が制御工学を研究するために使用されている。それらのモデルを線形システムとして近似することができ,PID制御のような古典的制御理論を用いてDCモータの角度または角速度を十分に制御できる。しかし,モータを回転させるだけでは,機械工学クラスの学生の注意を引き付けるようには見えない。そこで,制御理論を学習するために移動ロボットを用いた実験カリキュラムを提案した。移動ロボットの運動学モデルは非線形性を含む。本論文では,二つの表現,すなわち,線形近似モデルと厳密な線形化法により得られる線形モデルを用いて,非線形移動ロボットのための制御装置を解析し,設計した。PID制御器を適用した場合の応答を線形近似モデルに基づいて解析し,PID制御器を用いて移動ロボットを制御するための限界を示した。厳密な線形化法に基づいて設計した非線形制御装置を用いると,制御ゲインを線形制御理論,すなわち極配置法に基づいて調整できる。学生は,移動ロボットの走行経路として,制御システムの極と応答との間の関係を認識することができた。提案した実験を実際にいくつかのクラスで実行し,学生の注意を引き付けた。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *移動ロボット ,  *制御理論 ,  *カリキュラム ,  近似法 ,  線形化法 ,  フィードバック制御 ,  極零点配置 ,  軌道制御 ,  非線形制御系
準シソーラス用語： PID制御 ,  *教育カリキュラム ,  極配置 ,  線形近似 ,  非線形制御

著者キーワード (5件)： 制御工学教育 ,  実験カリキュラム ,  移動ロボット ,  PID制御 ,  非線形制御

分類 (3件)： 技術教育  (IA01050S) ,  ロボットの運動・制御  (IC04012J) ,  システム設計・解析  (IA02030D)

引用文献 (13件)：

• 1) J. Apkarian and K.J. Åström: A laptop servo for control education, IEEE Control Systems, 24-5, 70/73 (2004)
• 2) 井上,石川,浅井,大須賀:体験型導入講義のための制御実験装置の小型化·低価格化,計測自動制御学会論文集,49-2, 284/291 (2013)
• 3) 入部,白旗,喜多,佐々重,太才:メカトロニクス設計教育のための教材と教育プログラムの開発,計測自動制御学会論文集,47-3, 173/179 (2011)
• 4) 小川,田中,鄭:高校物理学習支援用RT教材の開発,計測自動制御学会論文集,54-2, 281/289 (2018)
• 5) 山川聡子:低学年からの継続的な実践型教育 (Project Based Learning) とその効果,工学教育,57-2, 46/52 (2009)

タイトルに関連する用語 (4件)： 移動ロボット ,  制御理論 ,  実験 ,  カリキュラム