[WEBライブ・セミナ]ラズパイ×Pythonで動かして学ぶモータ制御入門【Raspberry Pi&モータ制御実験キット付き】~メカトロニクスの基本からPID制御/ゲイン・チューニング,モデル・ベースの制御系設計まで~

講師:南 裕樹
企画:ZEPエンジニアリング
開催日時: 11月9日(火) 10:00~17:00

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■学ぶこと
 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.

●内容
▼【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
・積分型サーボ系
・オブザーバ

■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

■セミナで使用するボードや部材
(1)ラズベリーパイ4 ModelB 2GBまたはラズベリーパイ3 Model B+
(2)USB-C to A ケーブル(データ転送)またはHDMIケーブル&電源アダプタ
(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
・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SDメモリ・カード
※上記のボードやキット一式は,開催日の1週間ほど前に送付させていただきます.セミナ終了後もそのままお使いになれます.ラズベリーパイをお持ちの場合は,(3)を発送させていただきます.

■用意いただきたいもの
・USB-TypeAが接続できるパソコン(Type-Cの場合は,変換アダプタを持っている)
・単三電池3本(eneloopなどの充電池でも可)

■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)Pythonによる制御工学入門,オーム社 (2019)
(2)やさしくわかるシーケンス制御,オーム社(2020)
(3)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
(4)倒立振子で学ぶ 制御工学,森北出版 (2017)

お申し込みは以下フォームからお願い致します。

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