◆2009年春学期　「ロボティクス概論」6人で担当，担当回数2回＋説明

回	内容	ポイント
１	全体説明	ロボティクスコースについての説明．ロボティクスとは？各科目についての概要，履修条件など．
４・５	ロボットと制御	ロボットを腕や足を動かすためには，制御器が必要である．うまい制御則を用いれば，望みの運動が得られるが，下手な制御では収束が遅かったり，入力にむだが生じる．人間の運動と比較しながら，運動制御の基礎であるフィードバック制御について説明する．制御システムの構成要素である「センサ，コントローラ，アクチュエータ」についても理解してほしい． ビデオを見せながら，実際に制御を行って例を紹介する．モデル作成や制御則設計と，数学や物理などの関係も紹介する．

◆ 2009年春学期　「ロボットのための微分方程式」 ２年生 授業日程

回	内容	ポイント
１	授業の進め方について	テキストは「工学系学生のための常微分方程式」． 評価は中間・期末テスト．レポート点を加える．出席点は加算しない．
	微分方程式とは？	速度は位置の時間微分，加速度は二階微分であるという事実から，運動方程式が微分方程式であることを理解する．様々な微分方程式の種類をまとめる．
２	運動方程式	Newtonの運動方程式を例に，簡単な微分方程式とその解（求積法による）について学ぶ．
３	変数分離法（１）	一階の同次微分方程式の基本的解法である変数分離法( f(x) dx = g(t) dt と変形して解く方法）について学ぶ．演習．
４	変数分離法（２）	変数分離法で解ける微分方程式の例として，放射性同位体の自然崩壊（線形微分方程式），人口変動に関するロジスティック方程式(非線形微分方程式)を学ぶ．演習．
５	変数分離法（３）	変数分離法による微分方程式の演習．
６	変数分離法（４）	変数変換を用いて，変数分離形に帰着できる微分方程式の解法を学ぶ．演習（レポート）課題配布．
７	中間試験	80分
８	一階の線形微分方程式	一階の線形微分方程式の解について学ぶ．変数分離法＋定数変化法で，一般的な解を導出する．
９	二階の定数係数線形微分方程式	二階の定数係数線形方程式の例として，バネダンパ系の微分方程式を理解する．
10	ニ階の定数係数線形微分方程式．．．同次微分方程式（１）	機械・ロボットシステムにおいて重要な要素であるバネダンパ系を表す二階の線形微分方程式の性質と解法について学ぶ．同次微分方程式の基本解(基底)を理解する．
11	ニ階の定数係数線形微分方程式．．．同次微分方程式（２）	特性方程式の解の分類（異なる実数根，重根，共役複素根）とそれに対応する微分方程式の解を学ぶ．
12	ニ階の定数係数線形微分方程式．．．非同次微分方程式	非同次微分方程式の特殊解を未定係数法を用いて求める．バネダンパ系の強制振動解を求めるのに有効．
13	ニ階の定数係数線形微分方程式．．．非同次微分方程式(2)	非同次微分方程式のの一般解を求める．一般解が，非同次微分方程式の特殊解と，対応する同次微分方程式の一般解の和であることを理解する．
14	期末試験	80分

　レポート二回くらい提出．


◆2009年春学期　「システム制御」 ３年生 （進み具合をみて調整，変更あり．）

回	内容	ポイント
１	授業の進め方について	テキストは北川・堀込・小川「自動制御工学」． 評価は中間・期末テスト．出席点は加算しない． システム制御で取り扱う範囲を説明する．(古典制御と現代制御) 「進んでいけばわかるようになる」by ダランベール
	周波数応答	周波数応答とは？周波数特性はゲインと位相で表され，それは伝達関数G(s)のsにjωを代入するだけで計算できてしまうのだ！その導出．
２	周波数応答１	ゲイン，位相の計算（複素数演算）の確認．時間関数との関係．
３	周波数応答２	ボード線図を描く．ゲインを対数で取ることに注意する．
４	周波数応答３	ボード線図の利点について理解する．定数，積分，一次系，２次系のボード線図の形を理解する．
５	周波数応答４	高次システムのボード線図は，要素の足し合わせで描けることを理解しよう．レポート課題．
６	周波数特性と時間応答	ボード線図と時間応答の関係を学ぶ．折点周波数，バンド幅の定義を理解しよう．バンド幅が広いほど，速応性が良いことや，ピークゲインが小さいほど減衰が速いなどの関係などを理解しよう．
７	周波数特性と安定度	ボード線図から分かる閉ループ系の特性であるゲイン余裕，位相余裕を理解する．その基礎にNyquistの安定判別の考え方があることを理解する．前半の要点をまとめる．
８	中間テスト	80分
９	中間テスト解説，小テスト	中間テストの解説を行う．最後に15分間の小テスト．
10	設計１	設計の流れについて理解しよう．積分器を用いた定常（位置）偏差の改善について理解しよう．
11	設計２	位相進み補償，位相遅れ補償など，ボード線図を用いた設計法を学ぶ．
12	設計３	位相遅れ補償と設計の例題．
13	設計４	PID制御について学ぶ．定常偏差や時間応答などとの関係を理解する．
14	古典制御総まとめと演習	設計の演習，全体の流れのまとめ
15	期末試験	定期試験期間内(50分）

　レポート二回くらい提出．


◆2009年春学期　「機能ロボティクス実験II」

回	内容	ポイント
１	ガイダンス	実験テキストの配布，諸注意，およびグループ分け．実験は全て出席し，レポートを提出することが単位取得の必要条件である．
２〜	テーマ４「DCモータの制御実験」 （２週に分けて実施）	第一週：DCモータを対象とし，ステップ応答によるシステムの同定を行う．PI制御のゲインを変えて応答を比較する．安定限界となるゲインを実験的に求める． 第二週：コントローラ設計（PIゲインの決定）を行い，古典制御およびモータ制御について理解する． ※準備として理論解などを求めてから実験を行う．特に自信のない人は，テキストを読んで予習をしてくること．
レポート	２週の実験後，レポートを一週間以内に提出	実験で得られた結果をまとめ，参考文献等を調べて考察し，自分の考えをまとめること．この際，全体の構成（話の流れ）を意識してまとめること．提出物であるので，相手に分かりやすい表現を心がける． 当然，途中書きのレポートは受け取らない（＝再提出）

◆ 2009年春学期　「マイクロメカトロニクス・制御特論」 大学院 関連ページ

回	内容	ポイント
１	授業の内容について	テキストは特になし．レポートを何度か出してもらう．
	制御の目的と設計手順の概要	一般的な制御の目的と系設計の手順の概要について説明する．倒立振子の実験ビデオを紹介．Matlab，Mathematicaシミュレーション紹介
２・３	モデリング	回転運動なども取り扱いやすいラグランジュの運動方程式を学ぶ．最小作用の原理から，Lagrangeの方程式を導こう．Mathematicaを触ってみよう．
４	システムの表現と解析１	伝達関数と状態方程式
５	システムの表現と解析２	安定性と時間応答
６	制御系設計１	古典制御と周波数応答
７	制御系設計２	状態フィードバック（極配置法）最適レギュレータ
８	制御系設計３	オブザーバ，サーボ系など
９	ロボットアームの制御	非線形制御の簡単な例とロボットアームの制御方針
10-14	コントローラ設計（各自演習）	２リンクのロボットアームの位置制御を行うコントローラの設計．