2020年 理工学部 シラバス - 電気工学科
設置情報
科目名 | コンピュータシミュレーションⅡ | ||
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設置学科 | 電気工学科 | 学年 | 3年 |
担当者 | 戸田 健 | 履修期 | 後期 |
単位 | 1 | 曜日時限 | 土曜2 |
校舎 | 駿河台 | 時間割CD | I62N |
クラス | A・B | ||
履修系統図 | 履修系統図の確認 |
概要
学修到達目標 | 本授業では,数値解析ソフトウェアツール「GNU Octave」と「Scilab/Xcos」を用いて,微分方程式や伝達関数で定式化される基礎的な物理現象についてミュレーション方法を習得する.以下の学修内容を到達目標とする. ・「GNU Octave」における変数の取り扱いや行列の基本的な演算方法を説明できる. ・「GNU Octave」においてスクリプトファイルを用いてプログラミングがすることができる. ・情報(データ)の可視化としてGNU Octaveによる2D,3Dグラフィックスのプログラミングすることができる. ・「GNU Octave」及び「Scilab/Xcos」を用いて,微分方程式や伝達関数で定式化される基礎的な物理現象についてミュレーションすることができる. |
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授業形態及び 授業方法 |
・オンデマンド型授業. ・PCを使用する演習形式. ・プログラミングツールとして数値解析ソフトウェア「GNU Octave」及び「Scilab/Xcos」を使用する. |
履修条件 | ・PCで数値解析ソフトウェア及び「Scilab/Xcos」を使用できること. 2年次設置科目「コンピュータアルゴリズム」で使用した数値解析ソフトウェア「MATLAB」について基本的な使い方を習得「GNU Octave」していると理解が早い. |
授業計画
第1回 | 15回の授業実施の概要について把握する.授業形態および演習・課題レポートの提出方法について把握する.「GNU Octave」及び「Scilab/Xcos」それぞれ基本操作を通してインストール状況の確認を行う. 【事前学習】シラバスの内容を確認の上、授業に臨むこと.授業管理支援システムを通して講義内容を確認し,理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
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第2回 | 「GNU Octave」のおける変数の取り扱いや行列の基本的な演算方法について確認する。スクリプトファイルを用いたシミュレーション方法について確認する. 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容を確認し,理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第3回 | 「GNU Octave」における2D,3Dグラフィックス表示によるデータの可視化について確認する. 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容を確認し,理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第4回 | 「GNU Octave」のスクリプトファイルにより,基礎的な電気回路及び電磁気学のシミュレーション及びグラフィックス表示による可視化を演習する. 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容を確認し,理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第5回 | 「Scilab/Xcos」により,基礎的な電気回路及び電磁気学のシミュレーション及びグラフィックス表示による可視化を演習する. 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容を確認し,理解できない箇所を質問できるようまとめておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第6回 | 微分方程式で定式化される物理現象の動作シミュレーション1:「GNU Octave」のスクリプトファイル及び「Scilab/Xcos」を用いて、高次の微分方程式で定式化される電気回路のシミュレーション及びシミュレーション結果の可視化を行う。 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第7回 | 微分方程式で定式化される物理現象の動作シミュレーション2:「GNU Octave」のスクリプトファイル及び「Scilab/Xcos」を用いて、高次の微分方程式で定式化される電気回路のシミュレーション及びシミュレーション結果の可視化を行う。 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第8回 | 中間演習:第1回~第8回までの講義内容について理解度を確認する.演習後の解説を行う. 【事前学習】授業管理支援システムを通して第1回~第7回までの講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】演習及び解説の理解を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第9回 | 高次微分方程式で定式化される物理現象の動作シミュレーション1:「GNU Octave」のスクリプトファイル及び「Scilab/Xcos」を用いて、高次の微分方程式で定式化される電気回路のシミュレーション及びシミュレーション結果の可視化を行う。 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第10回 | 高次微分方程式で定式化される物理現象の動作シミュレーション2:「GNU Octave」のスクリプトファイル及び「Scilab/Xcos」を用いて、高次の微分方程式で定式化される電気回路のシミュレーション及びシミュレーション結果の可視化を行う。 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第11回 | 伝達関数を用いた「Scilab/Xcos」による過渡応答シミュレーション1 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第12回 | 伝達関数を用いた「Scilab/Xcos」による過渡応答シミュレーション2 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第13回 | 「Scilab/Xcos」によるPID動作制御のシミュレーション1 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第14回 | 「Scilab/Xcos」によるPID動作制御のシミュレーション2 【事前学習】授業管理支援システムを通して講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
第15回 | 総合演習及びその解説 【事前学習】授業管理支援システムを通して第1回~第14回までの講義内容及び演習内容を確認しておくこと.(0.5時間) 【事後学習】講義の内容を演習を通して復習し,疑問点を整理し質問できるようにまとめておくこと.(0.5時間) |
その他
教科書 |
毎回授業にて講義資料および演習課題を配布する.
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参考書 |
奥野貴俊, 中島弘史 『MATLABではじめるプログラミング教室』 コロナ社 2017年 第1版
青山貴伸, 蔵本一峰, 森口肇 『最新使える!MATLAB』 講談社 2016年 第2版
高井信勝 『「信号処理」「画像処理」のためのMATLAB入門』 工学社 2008年 第3版
青木直史 『ディジタル・サウンド処理入門』 CQ出版 2007年 第2版
奥野貴俊, 中島弘史 『MATLABではじめるプログラミング教室』 コロナ社 2017年 第1版
青山貴伸, 蔵本一峰, 森口肇 『最新使える! MATLAB第2版』 講談社 2016年 第2版
高井信勝 『 『MATLAB画像処理入門』 工学社 2013年 第1版』 I/O BOOKS 第2版
本来コンピュータ演習室で「Matlab/Simulink」を利用する演習科目であるが,今年度は新型コロナウィルスの影響から演習室が利用できないため,またMatlabのオンライン無料使用期間が2020年9月までで終了するため,「Matlab」クローン(ほぼ互換性のある)「GNU Octave」、また「Matlab/Simulink」の代替としては「Scilab/Xcos」を使用する.従って参考書籍は「Matlab/Simulink」のものでよい.
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成績評価の方法 及び基準 |
提出課題:60%,演習:40%. |
質問への対応 | 授業時間にZoomにて対応する. |
研究室又は 連絡先 |
E-mail: toda.takeshi@nihon-u.ac.jp |
オフィスアワー |
土曜 駿河台 10:30 ~ 12:10
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学生への メッセージ |
出席,講義や資料の配布,課題の提出はCSTポータルIIを通じて実施します.またそれらに関する連絡もポータルを通じて行ないますので毎回確認をしてください. |