2023年 理工学部 シラバス - 精密機械工学科
設置情報
| 科目名 | システム工学 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 精密機械工学科 | 学年 | 4年 |
| 担当者 | 吉田 洋明 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜3 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | G13E |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 工学問題を数理的に取り扱うことができる． システムのモデル化と解析，システムの最適化についての基本的な考え方と最適化手法として非線形計画法の基礎を説明することができる． 本授業科目はDP1・3・5及びCP1・3・5に該当しています． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
対面授業 課題の解説は授業内で行う |
| 履修条件 | 微分積分学Ⅰ，Ⅱ，線形代数学Ⅰ，Ⅱ，微分方程式の基礎Ⅰ，Ⅱおよび工業力学Ⅰ，Ⅱを修得していることを前提とする． |
授業計画
| 第1回 | システム工学概要 システム工学の目的，システム工学の方法 【事前学習】シラバスの内容を確認のうえ，微分方程式，線形代数および運動方程式について復習しておくこと．（120分） 【事後学習】システムのモデリング，シミュレーションおよび最適化について理解を深めておくこと．（120分） |
|---|---|
| 第2回 | 数式モデルの作成1 数式モデルの構築，フリーボディダイアグラムの作成手順 【事前学習】フリーボディダイアグラムについて調べておくこと．（120分） 【事後学習】フリーボディダイアグラムの作成手順をまとめ理解を深めておくこと．（120分） |
| 第3回 | 数式モデルの作成2 フリーボディダイアグラムによる運動方程式の導出，微分方程式の線型化 【事前学習】微分方程式の線形化について調べておくこと．（120分） 【事後学習】フリーボディダイアグラムを使って運動方程式を導出し，これを線形化する手順をまとめ理解を深めておくこと．（120分） |
| 第4回 | 数式モデルの作成3 ラプラス変換，伝達関数 【事前学習】ラプラス変換と伝達関数を理解しておくこと．（120分） 【事後学習】運動方程式をラプラス変換することで伝達関数を導くことができるよう理解を深めておくこと．（120分） |
| 第5回 | 数式モデルによる解析1 根軌跡と周波数応答 【事前学習】根軌跡と周波数応答を調べておくこと．（120分） 【事後学習】根軌跡と周波数応答の考え方をまとめ理解を深めておくこと．（120分） |
| 第6回 | 数式モデルによる解析2 要素の周波数応答とボーデ線図，ボーデ線図によるシステム同定 【事前学習】伝達関数を構成する要素のボーデ線図について調べておくこと．（120分） 【事後学習】ボーデ線図の概略図を描けるよう理解を深めておくこと．（120分） |
| 第7回 | 数式モデルによる解析3 フィードバックによるサーボ系の構成，ブロック線図 【事前学習】フィードバックによるサーボ系の構成について調べておくこと．（120分） 【事後学習】フィードバックを施したシステムの根軌跡について理解を深めておくこと．（120分） |
| 第8回 | 数式モデルによる解析4 システムの応答 【事前学習】インパルス応答とステップ応答について調べておくこと．（120分） 【事後学習】2次系のシステムの応答ついて理解を深めておくこと．（120分） |
| 第9回 | 数式モデルによる解析5,安定・不安定， 数理計画法と最適化1，数理計画法，数理計画法のアプローチ 【事前学習】数理計画法について調べておくこと．（120分） 【事後学習】数理計画法の分類と数理計画モデルの要素について理解を深めておくこと．（120分） |
| 第10回 | 数理計画法と最適化2，数理計画問題 最適化の基礎知識1，最適化と関数の最大最小1 【事前学習】数理計画法で取り扱われる問題について調べておくこと．（120分） 【事後学習】最適化の基礎について理解を深めておくこと．（120分） |
| 第11回 | 最適化の基礎知識1，最適化と関数の最大最小2 【事前学習】関数の最大最小の条件について復習しておくこと．（120分） 【事後学習】最適化と関数の最大最小との関係について理解を深めておくこと．（120分） |
| 第12回 | 最適化の基礎知識2 非線形計画法と関数の最大最小 【事前学習】多変数関数の最大最小について調べておくこと．（120分） 【事後学習】最小二乗近似と多変数関数の最大最小の関係ついて理解を深めておくこと．（120分） |
| 第13回 | 最適化の基礎知識3 等式制約最適化問題の最適条件，Lagrangeの未定乗数法 【事前学習】Lagrangeの未定乗数法について調べておくこと．（120分） 【事後学習】例題を解くなどしてLagrangeの未定乗数法ついて理解を深めておくこと．（120分） |
| 第14回 | 最適化の基礎知識4 不等式制約最適化問題の最適条件，等式・不等式制約最適化問題の最適条件 【事前学習】最適化問題の制約について調べておくこと．（120分） 【事後学習】例題を解くなどして制約条件のついた最適化問題をLagrangeの未定乗数法を使って解けるように理解を深めておくこと．（120分） |
| 第15回 | 非線形計画法 各種最適化手法 【事前学習】最適化手法の種類とそれぞれの特徴について調べておくこと．（120分） 【事後学習】各種最適化手法について，その特徴をまとめるなどして最適化手法についての理解を深めておくこと．（120分） |
その他
| 教科書 |
使用しません．
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| 参考書 |
S. Graham Kelly, System Dynamics and Response, THOMSON, 2007, 1 edition
玉置久 『システム最適化 [ISBN 978-4-274-20162-2]』 オーム社 2005年 第1版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
提出課題で評価を行う． |
| 質問への対応 | 随時研究室にて． |
| 研究室又は 連絡先 |
7号館2階724室 yoshida.hiroaki@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 12:10 ～ 13:10 7号館2階724室
水曜 船橋 12:10 ～ 13:10 7号館2階724室
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| 学生への メッセージ |
最適なシステムを設計するための基本的な考え方を身につけます． システム工学は，3年生までに学んだ基礎知識を組み合わせた応用的な学問の一つです． 数式で表現できる全ての対象に適用できるのがシステム工学です． |