ラズパイ×Pythonで動かして学ぶモータ制御入門

(1)センサとアクチュエータのしくみとコンピュータのつなぎ方 (2)制御の基礎とモータのPID制御
　(3)モデルべースの制御器設計(講義313分/252頁)

• 著者・講師：南 裕樹/Yuki Minami
• 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

ご購入

下記の購入するボタンを押して，必要事項の入力をお願いいたします．

ご購入前にご理解いただきたいこと

1. [VOD/KIT]には，後述の実習キットの(1)と(2)が付属されていません．Raspberry Pi 3/4/Zeroをお持ちの場合は，本製品の購入をご検討ください．
2. 本セミナは，2021年10月9日＆11月9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VODに付属の実習キット(はんだ付け不要)

(1)Raspberry Pi Zero 2 W（ピンヘッダはんだ付け済み）

(2)HDMIケーブル＆電源アダプタ＆USB変換ケーブル

(3)モータ制御＆Pythonプログラミング実験セット

• モータ・ドライバ基板完成品(動作確認済）
• DCモータ
• 磁気式エンコーダ
• タミヤ クランクアーム
• ジャンパ・ワイヤ(メス-メス)
• 電池ボックス
• OS書き込み済みSDメモリ・カード

※[KIT/VOD]には，上記(1)と(2)が付いていません．

講義内容

あらまし

AI技術の進化にともない，身のまわりのモノの知能化が加速しています．モノの知能化では，「賢く動かす」ということが要求されます．この「モノを賢く動かす」方法を体系的にまとめたものが，制御工学です．制御工学を学ぶことで，モノの動きをデザインできるようになります．また，実際にモノを動かすためには，アクチュエータやセンサのしくみだけでなく，コンピュータとの接続方法を知る必要があります．
　本セミナでは，モータ制御を題材として，制御工学の使い方を解説します． さらに，組み込み制御やネットワーク制御でよく用いられるコンピュータ「RaspberryPi」を利用して，Pythonによるモータ制御系の設計方法や実装方法を体験します．

アジェンダ

【第1部】Pythonとメカトロニクスの基礎

• RaspberryPiの説明
  - 本セミナで題材とするモータ制御の実演
  - Node-REDの実演
• JupyterLabの起動
• Pythonコードの記述方法
• LED点滅回路（電気回路の復習）
• DCモータ（モータ・ドライバ，PWM）
• ロータリ・エンコーダ（逓倍原理，カウンタ回路）

【第2部】制御工学超入門

• 制御工学とは
• モータのON/OFF制御
• モータのP制御
• モータのPID制御（擬似微分やディジタル実装の説明）
• PIDゲインのチューニング

【第3部】モデルベース制御

• モデル・マッチング法（モデリングを含む）
• ループ整形法
• 状態方程式に基づく制御系設計
• 状態フィードバック制御
• サーボ系
• オブザーバ
• 定常カルマンフィルタ

ショートセミナ

セミナの概要

PID制御とは

モータのモデル

状態フィードバック制御の概要

極配置による設計

制御系設計の例題

受講対象

• RaspberryPiでモノを動かしてみたい方
• 制御工学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

• 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）
• 電気回路の基礎（オームの法則を知っている）

講演の目標

• 簡単なPythonプログラムを作成できる
• Raspberry Piで外部機器を制御する方法を説明できる
• 計測と制御の基礎を説明できる
• 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

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． ノイズシェーピング理論に基づく量子化器設計およびその応用に関する研究に従事．博士（情報学）．

主な著書

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