2023年 理工学部 シラバス - 精密機械工学科
設置情報
| 科目名 | コンピュータシミュレーション | ||
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| 設置学科 | 精密機械工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 入江 寿弘 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜5 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | G25B |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 手計算で解くことが困難な理工学問題を解く際に不可欠な、コンピュータを利用した数値解析手法の基礎を学ぶ。機械工学や電気工学など様々な工学問題の解決に特に重要となる数値計算アルゴリズムと、Ｃ言語やScilabなどの数値計算用ソフトウェアーを用いたプログラミング能力を身につける。 本授業科目はDP1・3・5及びCP1・3・5に該当しています。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
CST VOICEを用いた対面形式により授業を行う。 教科書と授業で用いるパワーポイント資料をCST VOICEから閲覧して予習（１２０分）を行い、わからない箇所があればメール等で質問する。 解析技法をパワーポイントと教科書を基に解説し、演習によって 授業で解説した内容は必ずメモを取り、レポートとしてまとめ（１２０分）てCST VOICEに提出する。 |
| 履修条件 | C言語などのプログラミングの基本知識 |
授業計画
| 第1回 | シミュレーションの基礎 授業前までに予めコンピュータシミュレーションについて調べ（１２０分）、興味の有ること について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
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| 第2回 | Ｃ言語、Scilab等による数値計算プログラミング 授業前までに予めScilabを用いたシミュレーション方法について調べ（１２０分）、興味 の有る事や判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第3回 | 物理モデルから数学モデルの構築（ラプラス変換、微分方程式） 授業前までに予めラプラス変換、微分方程式について調べ（１２０分）、興味 の有る事や判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第4回 | 数値積分（Euler法、Runge-Kutta法） 授業前までに予めEuler法、Runge-Kutta法について調べ（１２０分）、興味 の有る事や判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第5回 | 伝達関数と状態空間 授業前までに予め伝達関数と状態空間表示について調べ（１２０分）、興味 の有る事や判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第6回 | ブロック線図と簡単化 授業前までに予めブロック線図と簡単化方法について調べ（１２０分）、興味 の有る事や判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第7回 | システムの応答シミュレーション 授業前までに予めシステムの応答シミュレーション方法について調べ（１２０分）、興味 の有る事や判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第8回 | 状態方程式の解法 授業前までに予め状態方程式の解法について調べ（１２０分）、興味の有る事や 判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第9回 | 非線形システムのシミュレーション（不感帯、飽和、バックラッシュ） 授業前までに予め不感帯、飽和、バックラッシュについて調べ（１２０分）、 興味の有る事や判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第10回 | 理解度確認演習 授業前までにこれまで学んだこと提出課題について調べ（１２０分）、 演習問題が解ける様に予習しておくこと。 授業で解いた演習問題で解らなかった問題について回答方法を調べ（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第11回 | 動力学モデルのシミュレーション（Open Dynamic Engine または Unityを使用) 授業前までに予めOpen Dynamic EngineやUnityの使い方についてについて調べ（１２０分）、 判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第12回 | ボディ(剛体，body)とジオメトリ(geometry) 授業前までに予め衝突検出とジョイント、計算原理と例題ついてについて調べ（１２０分）、 判らない事について質問できるようにしておくこと。 授業中に解説した内容はメモに取りレポートに纏めて自分の考えを書き（１２０分） CST VOICEで提出する。 |
| 第13回 | FEM（Finite Element Method 有限要素法）を用いた力学モデルのシミュレーションについてFusion360を用いて計算を行う。 授業前までに予めFusion360を用いたFEM解析の方法についてについて調べ （１２０分）、判らない事について質問できるようにしておくこと。 計算の原理や実際に計算する対象のモデリングとモデルの固定や応力の設定を行って 実際に計算してみる。理論と計算の方法と結果・考察についてレポートを作成 （１２０分）CST VOICEで提出する。 |
| 第14回 | 理解度確認課題 予めこれまで授業で学んだ内容について復習し（１２０分）、演習課題を授業中に行い提 出する。 授業後、解けなかった問題について授業中の行った演習問題などを参考にして問題を解き（１２０分）CST VOICEで提出する。 |
| 第15回 | 理解度確認課題の解答と自己採点 予め理解度確認課題の内容について復習し（１２０分）、 １４回目に行った理解度確認課題の解答の解説を元に、自己採点をして提出する。 授業後、解けなかった問題についてもう一度解答を作成（１２０分）し、CST VOICEで 提出する。 |
その他
| 教科書 |
野波健蔵 『MATLABによる制御理論の基礎』 東京電機大学出版局 ２００７年
主として教科書を利用し、MATLABやC言語を利用した演習を必要に応じて行います。
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| 参考書 |
出村 公成 『簡単!実践!ロボットシミュレーション - Open Dynamics Engineによるロボットプログラミング』 森北出版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
レポート（40%)と演習(60%)で総合的に評価する。 |
| 質問への対応 | 研究室への連絡または電子メールにて受けつけます |
| 研究室又は 連絡先 |
研究室： 船橋校舎6号館613室 TEL: 047-469-8792 FAX: 047-467-9504 E-mail:irie.toshihiro@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 船橋 16:00 ～ 18:30
木曜 船橋 11:00 ～ 14:00
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| 学生への メッセージ |
Ｃ言語やMATLABによる数値解析法を習得しておくと、卒業研究などでのデータ整理、分析などにも大いに役立ちます。 |