プロセス制御 / Process Control

単位数: 2. 担当教員: 久保 正樹. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TCH-PRE306J.

主要授業科目/Essential Subjects

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授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

1.目的
化学プロセスの安全運転ならびに製品品質管理には、プロセス制御が不可欠である。この授業では、プロセスの制御システム設計に必要となる制御理論の基礎について学ぶ。
2.概要
「プロセス工学基礎」で学んだことを基にして、線形システムの動的挙動の解析、種々のプロセス制御法の原理およびプロセス制御システム設計法について、簡単な化学プロセスの例を用いて学ぶ。
3.達成目標等
この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・化学プロセスを安全に運転し、製品品質の適切な管理のために必要な、プロセス制御の役割を理解し、説明することができる。
・化学装置の動的モデルを作ることができ、その解析を行うことができる。
・種々のプロセス制御法の原理を理解し、その特徴を説明することができる。
・化学プロセスの制御システム設計法の特徴を説明することができる。

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

The purpose of this course is to acquire basic knowledge necessary for design of control systems for chemical processes. The analysis of dynamic behavior of linear systems, design of various feedback control systems and advanced process control systems are explained, showing concrete examples of chemical processes.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

この授業は、「プロセス工学基礎」の履修を前提としている。また、この授業では、「分離工学I，II」、「化学及び生物反応工学」、「エネルギー工学」で学ぶ種々の化学装置を例として取り上げるので、これらを履修していることが望ましい。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

Requested completed subject: Basic Process Engineering
Important points regarding completion: Students are recommended to complete the following subjects: Separation Engineering I, II, Chemical and Bioreaction Engineering, Energy Technology.

授業計画

１．プロセス制御の目的と必要性
２．伝達関数と周波数応答
３．制御系の安定性
４．同上
５．ＰＩＤ制御の基本形
６．同上
７．ＰＩＤ制御のバリエーション
８．同上
９．ＰＩＤ制御のチューニング
１０．複合ループ制御
１１．同上
１２．フィードフォワード制御
１３．同上
１４．むだ時間プロセスの制御
１５．代表的化学プロセスの制御

授業計画(Ｅ）

１. Outlines of Chemical process control
２. Transfer functions and frequency response
３. Stability analysis of feedback systems
４. Stability analysis of feedback systems
５. PID control
６. PID control
７. Variations of PID control
８. Variations of PID control
９. Tuning of PID control
１０. Multiple loop control
１１. Multiple loop control
１２. Feedforward control
１３. Feedforward control
１４. Control of chemical processes with dead time
１５. Control of typical chemical processes

授業時間外学習

授業時間の前後で，授業計画に示されている各項目に関する予習・復習をすること。

授業時間外学習（Ｅ）

Students are required to prepare and review for each class.

成績評価方法及び基準

対面またはオンライン授業で課されるレポート（宿題）、小テストや定期テスト等により学修目標への達成度を総合的に評価する。
再試験あり。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Students are totally evaluated on several submitted reports, quizzes and examination.
Also, they can receive a reexamination.

教科書および参考書

• ＰＩＤ制御の基礎と応用 第２版, 山本重彦，加藤尚武, 朝倉書店 (2005) ISBN/ISSN: 9784254231106

オフィスアワー

相談受付月日 ： 随時 16：20-17：50
相談内容等 ： 事前にアポイントを取ること。

オフィスアワー（Ｅ）

Office hours ： 16：20-17：50 (on request)
Make an appointment in advance.