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Development of teaching materials and curriculum for learning control theory in a practical way

Research Project

Project/Area Number 18K02949
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 09080:Science education-related
Research InstitutionMaizuru National College of Technology

Principal Investigator

Kawata Masakatsu  舞鶴工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (90311042)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords制御工学 / カリキュラム開発 / 教材開発 / Arduino / LEGO / MATLAB/Simulink / LEGO MINDSTORMS
Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a rotary/arm-type LEGO inverted pendulum as a teaching material using Arduino and general-purpose motors and sensors instead of LEGO MINDSTORMS, which are no longer in production. However, LEGO parts were used to fabricate the main body, taking advantage of the fact that anyone can easily assemble it without special machining. We showed that these materials are suitable for learning PID control, modeling, modern control, and advanced control in a practical manner. The developed teaching materials and MATLAB/Simulink files are available on the web.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

「制御工学」は,数式を駆使して自由自在にモノを操ることを目的とした学問である.しかし,講義科目では,数式を追いかけることが主となってしまいがちである.本研究で開発した LEGO 倒立振子は,特殊な加工技術を必要とせずに誰でも簡単に製作することができ,MATLAB/Simulink により簡単に実験を行うことができる.また,コンパクトな構造でありながら比較的安価であるため,少人数で実際に動かしながら「制御工学」を学ぶことができる.このような学習スタイルを新たに展開していくことは,制御技術をますます浸透させるうえで,意義深いと考える.

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2020 2019 2018 Other

All Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (4 results)

  • [Presentation] 制御工学を実践的に学ぶことができる LEGO 倒立振子の開発2023

    • Author(s)
      川田昌克
    • Organizer
      第 10 回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 制御工学教育のための簡易な回転型倒立振子の開発2022

    • Author(s)
      川田昌克
    • Organizer
      第 66 回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 搭乗者を含む 2 輪スケートボードの力学モデル構築2019

    • Author(s)
      菊本智寛,浦久保孝光,川田昌克,室巻孝郎,玉置 久
    • Organizer
      SICE システム・情報部門学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 自動制御を体験するための2輪スケートボードのモデリングと制御2019

    • Author(s)
      菊本智寛,川田昌克
    • Organizer
      第6回SICE制御部門マルチシンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] PID制御の基礎2019

    • Author(s)
      川田昌克
    • Organizer
      日本テクノセンターセミナー
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 自動制御を体験するための2輪スケートボードの開発2018

    • Author(s)
      菊本智寛,川田昌克
    • Organizer
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] MATLAB/Simulink によるわかりやすい制御工学(第 2 版)2022

    • Author(s)
      川田昌克,西岡勝博
    • Total Pages
      224
    • Publisher
      森北出版
    • ISBN
      9784627917224
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] MATLAB/Simulink による制御工学入門2020

    • Author(s)
      川田昌克
    • Total Pages
      272
    • Publisher
      森北出版
    • ISBN
      9784627787018
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 制御工学を実践的に学ぶことができる LEGO 倒立振子の開発(MSCS 2023 のプレゼン資料)

    • URL

      https://qiita.com/Carter/items/de0add289c762a20d7b6

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 「LEGO 部品を利用した回転型倒立振子のレシピを公開!」のまとめ

    • URL

      https://qiita.com/Carter/items/a3ddaad078bbebe42998

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 「制御工学教育のための簡易な回転型倒立振子の開発」(SCI22 でのプレゼン資料)

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=MfhpdYHZtJ0

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 「MATLAB/Simulink による制御工学入門」サポートページ

    • URL

      https://www.maizuru-ct.ac.jp/control/kawata/study/book4/book4_page.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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