シミュレーション工学｜シラバス情報

授業コード

510364

オムニバス

科目名

シミュレーション工学

科目名（英語）

System Modeling and Simulation

配当学年

3年

単位数

2.00単位

年度学期

2025年度春学期

曜日時限

火曜2限

対象学科

先_ロボ

コース

科目区分

専門科目

必選の別

選択科目

担当者

山川　拓哉

教室

3-322

実務家教員担当授業

担当教員の山川は、自動車のワイヤーハーネスの車両設計、用品ナビの開発、ワイヤーハーネスの作図ツール開発、ADAS機能のOTA/リプロ開発など車両開発の実務経験を有する。現在の研究分野としてはシステム工学、計測制御工学を専攻し、屋外環境における環境認識、自律走行ロボットの研究を行っている。この経験を活かし、PID制御やロボットアームなどをMATLABを用いた実践的な課題解決を授業で扱っている。

授業の目的と進め方

・動的システムのモデル化、制御系の解析手法、制御方法について制御系解析ソフトウエアMATLABを用いてシミュレーションする手法を修得する。
・伝達関数表現されたモデルに対する過渡応答特性や周波数応答特性の解析手法とともに、制御系設計のためのシミュレーション手法を修得する。

達成目標１

制御系解析ソフトウエアのMATLABの基本的な操作が理解できる。【35%】

達成目標２

動的システムのモデルを導出し、過渡応答、周波数応答をシミュレーションできる。【35%】

達成目標３

ロボットアームのPID制御系の設計と解析ができる。【30%】

達成目標４

達成目標５

達成目標６

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

ディベート

グループワーク

プレゼンテーション

実習

○

フィールドワーク

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

ガイダンス・MATLABの基本操作

MATLABのインストール、基本操作を確認しておく（予習１時間）。MATLABの基本操作について復習する。（２時間）

第２回

動的システムのモデル化

動的システムのモデル化を確認する（予習1時間）。システムを数学モデルで表現する方法として、伝達関数による表現を修得する（2時間）。

第３回

過渡特性と定常特性

過渡特性と定常特性を確認する（予習1時間）。ラプラス変換を利用することで、基本信号を加えた際のシステムの時間応答を計算する方法を修得する（2時間）。

第４回

時間応答、１次遅れ系と２次遅れ系の過渡特性と定常特性

時間応答、１次遅れ系と２次遅れ系の過渡特性と定常特性を認識する（予習1時間）。システムの時間応答が落ち着くまでの特性（過渡特性）および落ち着いた後の特性（定常特性）について、MATLABを用いて問題を解けるように復習する（2時間）。

第５回

フィードバック制御系の定常特性

フィードバック制御系の定常特性を確認する（予習1時間）。ブロック線図の結合についての問題を解けるように復習する（2時間）。

第６回

フィードバック制御系の定常特性のMATLAB演習

フィードバック制御系の定常特性のMATLAB演習を確認する（予習1時間）。フィードバック制御系の定常特性についてのMATLAB演習を解けるように復習する（復習2時間）。

第７回

PID制御の設計法

PID制御の設計法を確認する（予習1時間）。PID制御の設計法について理解し、演習問題を解けるように復習する（復習2時間）。

第８回

PID制御の設計法のMATLAB演習

PID制御の設計法のMATLAB演習を確認する（予習1時間）。PID制御の設計法について理解し、MATLABを用いた演習問題を解けるように復習する（2時間）。　　

第９回

周波数特性

周波数特性を十分予習する（予習1時間）。周波数特性について理解し、演習問題を解けるように復習する。（2時間）

第10回

周波数特性のMATLAB演習

周波数特性のMATLAB演習を確認しておく（予習1時間）。波数特性について理解し、MATLABを用いた演習問題を解けるように復習する（2時間）　

第11回

PID制御の周波数特性

PID制御の周波数特性を確認しておく（予習1時間）。PID制御の周波数特性について理解し、演習問題を解けるように復習する（復習2時間）。

第12回

ロボットアームのPID制御

PID制御について確認しておく（予習1時間）。　ロボットアームのPID制御法について理解し、演習問題を解けるように復習する（復習2時間）。

第13回

ロボットアームのPID制御のMATLAB演習

ロボットアームのPID制御のMATLAB演習を確認する（予習1時間）。ロボットアームのPID制御法について理解し、MATLABを用いた演習問題を解けるように復習する（復習2時間）。

第14回

授業のまとめ

演習問題を確認する（予習1時間）。演習問題で理解度の確認を行い、不十分であった点をこれまでのテキストや配布資料を元に十分復習する（3時間）。　

課題等に対するフィードバック

演習課題の解答と解説は、翌週の講義の最初に時間を設けて実施する。　

評価方法と基準

毎回の提出課題（40％）及び到達度の確認試験（60％）を総合的に勘案し、60点以上を合格とする。　

テキスト

毎回、書き込み式のプリントを配布する。　

参考図書

ー

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

「システム解析」で学習したモデリングの知識をベースに、制御対象の動きを予めシミュレーションするための知識と技術を学習する。

履修登録前の準備

制御に関する学科専門科目及び、線形代数に関する数学系科目の履修を原則または必須とする。　