7月4日 LIVE受講 / 7月5日～7月7日 録画受講
［Webinar/Book/data］
Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルべース設計
【状態推定編】

センサで直接測れない情報を推定する方法を手を動かして学ぶ

• 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

お申込み

下記スケジュール表の受講するボタンを押すと，セミナの購入ページに移動しますので，支払い手続きを行ってください．

ご購入前にご理解いただきたいこと

1. 上記の時間は，LIVEセミナの開始/終了時間です．
2. 本セミナに申し込んだ方は，見逃し配信による受講も可能です．
3. 本セミナでは，講義テキストに加えて，参考資料として「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，［Webinar/data］コースがおすすめです．
4. 講義テキストは講演の3日前までにメールにて送付予定です．
5. 講義テキスト，ソースコード類は1人1ライセンスとなります．
6. セミナの映像，画像，文書テキスト，ソースコードは，著作権法により厳格に保護されています．無許可の転載，複製，転用は禁止されており，法律により罰せられる場合があります．

まなぶこと

あらまし

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．

今回のテーマは「状態推定」です．制御システムの設計や運用において，システム内部の状態を正確に把握することは極めて重要です．しかし多くの場合，すべての状態量を直接計測することは難しく，システムの入出力データから状態を推定する必要があります．

本セミナでは，まず，状態推定問題の基本的な考え方と，差分近似を用いた簡易的な推定手法について解説します．

つぎに，オブザーバによる推定技術として，同一次元オブザーバや最小次元オブザーバ，そしてそれらを利用したコントローラであるオブザーバ併合レギュレータについて説明します．

さらに，外乱オブザーバや最適オブザーバ（H∞フィルタ，定常カルマン・フィルタ）を取り上げ，最後に，離散時間カルマン・フィルタの基礎と応用を紹介します．

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
• 状態方程式

（3）状態推定問題

• 差分近似による状態推定
• 可観測性
• 出力の有限時間観測データによる状態推定

（4）オブザーバ

• 同一次元オブザーバ
• オブザーバ併合レギュレータ
• 最小次元オブザーバ
• Pythonでオブザーバを設計

（5）外乱オブザーバ

• 外乱モデルに基づく外乱推定
• Pythonで外乱推定

（6）最適オブザーバ

• 線形関数オブザーバ
• H∞フィルタ
• 定常カルマン・フィルタ
• Pythonで定常カルマン・フィルタを設計

（7）離散時間カルマン・フィルタ

• 最小二乗推定，ベイズ推定
• 線形カルマン・フィルタ
• Pythonでカルマン・フィルタを実装

受講対象

• 制御系設計の方法を知りたい方
• 状態推定の基礎を学びたい方
• 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）
• 制御工学の基礎（伝達関数や状態方程式を知っている，
  　または，【PID制御編】【状態フィードバック制御編】【ロバスト制御編】を受講している）

講演の目標

• 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
• 状態を推定する方法を説明できる
• 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

1. 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，大阪大学准教授などを経て， 2025年4月より兵庫県立大学大学院工学研究科電気電子工学専攻教授． 博士（情報学）．一般社団法人みんなの制御塾代表理事．

関連製品

• ［VOD/Pi4 KIT/Book］Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルベース設計【実習編】
• ［VOD/Book］Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルベース設計【PID制御編】
• ［VOD］Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルベース設計【フィードバック制御編】
• ［VOD］Pythonで一緒に！ロボット制御のモデルベース設計【ロバスト制御編】

主な著書

1. Pythonによる制御工学入門改訂2版，オーム社 (2024)
2. 制御系設計論，コロナ社 (2021)
3. やさしくわかるシーケンス制御，オーム社(2020)
4. Pythonによる制御工学入門，オーム社 (2019)
5. 倒立振子で学ぶ 制御工学，森北出版 (2017)
6. 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

Youtube

• みなみゆうきの制御塾
• 高校生から始めるArduinoマイコンプログラミング実験室