ま え が き
さまざまな機械や装置，たとえば自動車，船舶，航空機などの輸送機械，発電プラントや鉄鋼・ 化学プラントなどの装置，ものを加工または建設する工作機械や建設機械，電子・情報機器や時計 やカメラなどの精密機械などで制御という言葉が用いられる．これは，制御という言葉が，個々の 機械や装置に対してではなく，どのような機械や装置に対しても共通して対応できる方策を意味し ているからである．制御工学は，このように多岐にわたる機械や装置（システム）に対して適用で きる一般的な制御の方策やその考え方について学ぶものである． 本書では，制御工学のなかで古典制御理論と呼ばれる部分を中心に解説している．古典制御理論 は，対象となるシステムを伝達関数によって表現し，周波数領域で解析し制御系を設計する方法を 体系化したものである．また，その後に現れるシステムの状態方程式表現に基づく現代制御理論， これに続いて，システムの表現に誤差を許容して制御系を設計することを可能にしたロバスト制御 理論へと進展している．ただし，古典制御理論は決して古くて役に立たないものではなく，現在で も多くのシステムの挙動の解析や制御系設計に実際に利用され，現代制御理論やロバスト制御理論 を理解するうえで基礎となる理論でもある． 本書では，制御工学をこれから学び始めて高度な制御理論の修得へと進むための基礎学習とする 読者と，制御工学の基本的な考え方を学んで自分のかかわる技術分野に生かしたいという読者とを 想定している．いずれにしても大切なことは，まず制御とはどのようなものかを知り，制御工学的 なセンスをもつことであると考えている．この点で古典制御理論は，制御に関する揺籃期からの発 想の流れがとらえやすく，また，理論を実際の制御系に適用したときの効果がわかりやすいため， 制御工学的なセンスを養うのに適していると思われる．そこで本書では，厳密な数学的説明より も，なぜこのような解析が必要であるか，理論の導入される背景や目的がわかるように記述するこ とを心がけた．また，どのように制御系を設計すればよいか，設計の結果はどのようになるのかに ついて，わかりやすく記述することに努めている．具体的には以下の点に留意した． ・ 導入部で静的システムと動的システムの違いを確認し，制御の対象となるシステムの動的な 特性の意味を理解できるように心がけた ・ 各章の関連を意識して随所に注を加え，制御系の設計にどのようにつながるかがわかるように記述した ・ 制御系設計の考え方や設計の効果については，できるだけ紙数を割いて詳しく説明するよう につとめた ・ 演習問題は章ごとに独立したものでなく，章のつながりを考えて構成した ・ ボード線図などは，電卓を用いて数値計算し，一度は自分でプロットしてみることが直感な 理解に結びつくと考え，あえてそのような問題を演習に加えた 本書をまとめる切っ掛けは，毛利彰先生（九州大学名誉教授）に与えていただいた．本書を完成 するまでには，福岡大学工学部機械工学科，機械力学制御実験室の諸氏のご協力を得た．岩村誠人 氏（准教授）には原稿を読み校正に協力いただいた．また，林長軍氏（併任講師），下川哲司氏に は原稿の清書や資料作成に協力をいただいた．ここに記して深く感謝する． 2008 年 4 月 著 者 まえがき ii
