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⚙️ Part 1: 古典制御理論（Classical Control Theory）

本章では、PID制御を中心とした古典制御理論を扱い、時間領域および周波数領域での応答解析・設計法を体系的に学びます。制御の基本構造から、安定性・ロバスト性までを段階的に理解し、Pythonによる可視化・シミュレーションを通じて実装感覚も身につけます。

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🧭 構成（章別教材）

No	章タイトル	内容概要
01	PID制御の基礎	PID各成分の働き、ブロック線図、伝達関数の理解
02	過渡応答と定常偏差	ステップ応答、時間定数、定常偏差の評価法
03	安定性判別法	Routh判別、根軌跡、ナイキスト法による安定判定
04	周波数応答とボード線図	ゲイン・位相プロット、交差周波数、周波数特性
05	安定余裕とロバスト性	ゲイン余裕・位相余裕によるロバスト性評価

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🧪 実行スクリプト

ファイル	内容
pid_simulation.py	PID制御とステップ応答の比較
transient_response.py	1次・2次遅れ系の応答描画
stability_methods.py	Routh表, 根軌跡, ナイキスト線図
bode_plot.py	ボード線図の自動描画
gain_margin.py	PM/GMの自動計算と可視化

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📓 Jupyterノートブック（補助教材）

ノートブック	内容
pm_gm_analysis.ipynb	PM/GMの計算とボード線図描画（対話形式）
pid_design.ipynb	PIDゲインと応答の関係（予定）

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🖼️ 教材図・グラフ（figures/）

図ファイル	内容
pid_block_diagram.png	PID制御のブロック線図
step_response.png	各PID構成による応答比較
bode_example.png	周波数応答のボード線図
nyquist_example.png	ナイキスト線図例
phase_gain_margin_example.png	PM/GMの可視化付きボード線図

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⚙️ 実行環境・依存ライブラリ

pip install control matplotlib numpy

•	Python 3.8〜3.12 で動作確認済み
•	推奨エディタ：VSCode / Jupyter Lab / Google Colab

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🧠 学習目標のまとめ

•	PID制御の動作理解とゲイン調整
•	過渡応答・定常偏差の評価
•	安定性判定（Routh/RootLocus/Nyquist）
•	周波数応答とPM/GMによるロバスト設計

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📚 参考資料

•	「制御工学入門」森北出版
•	Feedback Control of Dynamic Systems – Franklin et al.
•	Pythonライブラリ：control, matplotlib, numpy

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