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システムデザイン学部 机械システム工学科
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モノに命を吹き込む！ ～未来づくりに欠かせない「制御工学」～
ロボットに必要な动きを与える
「システム制御工学」とは、モノに动きを与える、言い换えれば「モノに命を吹き込む」研究分野です。例えば、ロボットにどうやって动きを与えるのかを考え、システムを开発します。人间なら目や耳、鼻、皮肤といった感覚器から入ってくる情报を利用して、どう动くか、どれぐらいの力を入れるか、といった信号が脳から出され、骨や筋肉が动きます。ロボットを人间のように自由自在に动かすには、今どのような状态なのかを适切に把握し、それに対応して必要な动きができるようなシステムを设计しなければなりません。
人とモノが安全に协働するために
工场などでは人とロボットが一绪に作业をする机会が増えています。しかしロボットと协働する场面では、必ずロボットの动きに制约を与えなければ、作业者が危険にさらされてしまいます。例えば、「ロボットが作业者にぶつかってこないようにする」「想定した范囲内での动きにとどめる」といった「制御」が必要なのです。
モノを动かそうとするとき、事前に状态の変化や次の动作が予测できれば、その情报を利用してスムーズな动作ができます。このように予测情报を使って、モノが滑らかに动き、変化に素早く対応できるようにすることを「予测制御」といいます。また、予想外の変动に対しても、混乱することなく安定的な応答を可能にする制御のことは「ロバスト制御」といいます。ロバストとは「顽强な」という意味です。
制御の仕方でモノのキャラクターは変わる
このようにモノの「运动神経」をよくする、安定的に动くようにするなど、モノをどう制御するかによって、モノの「キャラクター」にも违いが表れます。现在、システム制御工学は、ディーゼルエンジンの排出ガス対策や、鉄钢の製造システムのコントロールなど、さまざまな场面で応用されています。どのような制御をすれば私たちの社会に役立つモノやシステムがつくれるのかという研究は、未来を切り开いていく上で欠かせない研究なのです。
太阳光発电の有効活用のために、「制御工学」にできることとは？
太阳光発电を効率よく运用するには？
太阳光発电の活用は、エネルギー资源や环境问题対策として大いに期待されています。しかし太阳光の発电量は天候に左右されるのはもちろん、日中は十分に発电できても、夜间に発电できないという问题があります。そのため日中に発电した分を蓄えて、夜间に使えるようにするなど、电力の需要に合わせ供给をコントロールする必要があります。太阳光発电を运用するには、日射量などの天候や、生活の中で必要な电力量といった予测情报を活用しながら、电力の供给システムを制御することが必要になります。
「スマートグリッド」は壮大な课题
安定的な电力供给を行うため、电力システムを制御するシステムは「スマートグリッド（次世代送电网）」と呼ばれています。天候に左右される太阳光発电の电力をどうすれば効率よく、また安定して巨大な电力システムの中で使うことができるのか、さまざまな公司や研究机関が共同研究に取り组んでいます。
例えば、発电量を调整できる火力発电を併用すれば、太阳光が足りなくても安定的な电力供给が可能になります。また、火力発电で调整できない场合は、どの程度、蓄电池で备えられるかも検讨する必要があります。スマートグリッドは、街全体で取り组むことになる壮大なテーマなので、気象、电力システム、制御工学の専门家などがチームを组んで调査、研究を行っています。
想定外の変化にも対応できる仕组みづくりを
予测通りに物事が进まないことは多々あり、制御システムを组み立てる上では、あらかじめ想定外の変化にも柔软に対応できるように备えておかなければなりません。このようなときには「予测制御」という分野の研究が役に立ちます。不确かなものに対しても动じない、强いシステムをつくるのも制御工学の大きなテーマで、「ロバスト（顽强な）制御」と呼ばれています。环境问题の解决にもつながるクリーンエネルギーへの転换実现には、制御工学が重要な役割を果たすことが期待されているのです。
高校生?受験生の皆さんへのメッセージ
理工学の分野にはさまざまな学科があり、どの専门分野に进めばよいのか悩んでいる人もいるかもしれません。しかし実际に社会でエンジニアとして活跃している人は、一つの専门分野を究めたから活跃しているわけではありません。一つの分野に轴足をしっかり置き、深く掘り下げた知识を基にしつつも、「今」必要な新しい分野を积极的に学びながら力を养っています。
まずは、あなた自身が一番知りたいことをめざして、进路を考えてはいかがでしょうか。
梦ナビ编集部监修
