[著書付き]Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルべース設計
【PID制御編】
PID制御則の基本から動的システムの表現/特性，ゲイン調整法，2自由度化まで(講義341分/159頁)
- 著者・講師： 南 裕樹
- 企画編集・主催： ZEPエンジニアリング株式会社
- 1人当たり1ライセンスです
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ご購入前にご理解いただきたいこと
- 本製品は，2023年3月25日に開催したウェビナを録画して編集した動画です．繰り返し再生，一時停止，巻き戻しが可能です．
- 本製品では，講義テキストとして「制御系設計論(コロナ社)」も使用します．本書籍をお持ちの場合は，［VOD］製品をご検討ください．
講義内容
制御工学は，モノの動きをデザインする科学です．
制御工学では，まず，モノ（システム）の動特性を調べます．そして，その特性を理解した上で，望ましい動きになるような制御器を設計します．「Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルべース設計」シリーズでは，さまざまな設計手法の考え方と計算テクニックをPythonプログラミングを活用しながら解説します．
第2回のテーマは「PID制御」です．PID制御は，比例・積分・微分の3つの演算を組み合わせた制御則です．直感的でわかりやすく，広く用いられている制御則のひとつです．
本セミナでは，まず，システムの伝達関数表現，時間応答や周波数応答を復習します．そして，PID制御の概要を説明した後，PIDゲインのチューニング方法を解説します．さらに，さまざまなPID制御を紹介します．
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| 図1「Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルべース設計」シリーズの学習内容 |
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| 図2 本セミナでは，WEBブラウザ上でPythonを実行できるGoogle Colaboratoryや，アーム/倒立振子のシミュレータも動かしながらPID制御を学ぶ |
アジェンダ
(1)制御系設計の流れと勘所
(2)動的システムの表現
- 常微分方程式によるモデリング
- 伝達関数
- ラプラス変換
(3)動的システムの特性
- 時間応答
- 安定性
- 周波数応答
- Pythonで時間応答・周波数応答の可視化
(4)PID制御
- PID制御則
- PID制御系の特性
- PythonでPID制御系の特性を可視化
(5)PIDゲインの調整方法
- Ziegler-Nicholsの調整法
- モデルマッチング法
- Pythonでゲイン・チューニング
(6)改良型PID制御
- PI-D制御とI-PD制御
- 不完全微分
- アンチワインドアップ
- 2自由度制御
ショートセミナ
本セミナで学ぶこと
受講対象
- 制御工学の基礎を学びたい方
- 制御系設計の方法を知りたい方
- Pythonで制御工学を体験したい方
あると望ましい予備知識
- 力学や電気回路の基礎（オームの法則を知っている）
- 複素関数の基礎（複素数の演算ができる）
- プログラミングの基礎（数行のコードを書いて実行したことがある）
講演の目標
- 制御工学の基礎をざっくりと理解する
- 制御系設計（動きのデザイン）の基本的な方法を説明できる
- 簡単なPythonプログラムを作成できる
受講者が事前に準備するもの
- 筆記用具と計算用紙（ノート）
- Pythonプログラム実行環境（Google Colabratoryなど）
今後のセミナ予定
- Pythonで初めてのモデルベース制御系設計【ロバスト制御編】
- Pythonで初めてのモデルベース制御系設計【状態推定編】
- Pythonで初めてのモデルベース制御系設計【ディジタル制御編】
講師紹介
略歴
2009年3月京都大学大学院情報学研究科博士後期課程修了． 日本学術振興会特別研究員（DC2），舞鶴工業高等専門学校助教，京都大学特定助教， 奈良先端科学技術大学院大学助教，大阪大学講師などを経て， 2019年3月より大阪大学大学院工学研究科機械工学専攻准教授． 博士（情報学）．一般社団法人みんなの制御塾代表理事．
主な著書
- 制御系設計論，コロナ社 (2021)
- やさしくわかるシーケンス制御，オーム社(2020)
- Pythonによる制御工学入門，オーム社 (2019)
- 倒立振子で学ぶ 制御工学，森北出版 (2017)
- Arduino×Pythonで動かしながら学ぶモータ制御入門，トランジスタ技術2020年9月号