| 講師 | 琴坂信哉 |  |
モデリング／シミュレーション |
Modeling & Simulation |
開講部 | デザイン工学部 |
開講学科 | デザイン工学科 |
開講学年 | 3-4年次 |
開講時期 | 後期 |
単位数 | 2 |
単位区分 | 選択 |
系列区分 | 共通専門 |
講義区分 | 講義 |
| 講師 | 琴坂信哉 | |
| 1. | 「モデリング」および「シミュレーション」という言葉の意味するところ、およびその活用方法を理解すること |
| 2. | 簡単な物理現象をモデリングし、シミュレーションを行うまでの手順を理解すること |
| 3. | モデリングの限界とシミュレーションの精度、問題点を理解すること |
| 【授業計画】 | 【授業時間外課題（予習および復習を含む）】 | |
| 1. | 授業概要 様々なシミュレーション技術の紹介 および簡単な物理シミュレーション（落体の運動） | シラバスを確認し、受講にあたって必要となる関連授業の復習を行っておくこと。 また、高校生の物理の復習を行っておくこと。特にニュートンの運動方程式。 |
| 2. | さまざまなモデル化の例。機械工学分野における微分方程式によるモデル化。物理モデリングの基本（モデル化、相似則、支配方程式）、次元解析，無次元化 | 1階および2階の微分方程式について復習を行っておくこと。 |
| 3. | シミュレーションの基本。微分と差分、差分方程式の数値解法、解の精度 | １階、２階の微分方程式の解法 について復習しておくこと。（積分による微分方程式の解法など） |
| 4. | Matlab/Simulinkを用いたシミュレーション開発第一回：落体のシミュレーションの実装と実験 ロケットの打ち上げシミュレーションへのアップグレード 簡単なMATLAB講習 | MATLABの使い方の復習をしておくこと |
| 5. | より正確なシミュレーションのために 常微分方程式の解法と誤差、陽解法と陰解法 計算機の内部表現 | 計算機の動作原理について、特に2進法の計算について、 常微分方程式の解法について復習をしておくこと。 |
| 6. | ロボットを題材とした力学シミュレーション 回転と直線の運動学 物体の持つ自由度 運動学と逆運動学 2リンクマニピュレータの運動学 | 機械力学の復習を行っておくこと（（主に、リンク機構の静力学） |
| 7. | 力学シミュレーション（Simulinkを用いた簡単な落体のシミュレーション） 2リンクマニピュレータの運動学シミュレーション | MATLAB/Simulinkの使い方について予習しておくこと |
| 8. | 動力学シミュレーション（2リンクロボットアームの運動方程式） 目標運動軌道の生成 | Matlab/Simulinkの使い方の復習を行っておくこと |
| 9. | 中間試験および試験内容の解説 | 試験準備 |
| 10. | 伝達関数，状態空間モデルによるシミュレーション | 制御工学の基本を復習しておくこと（特に、過渡応答、周波数応答） |
| 11. | システム同定 モデルのパラメータの推定方法 | 制御工学の基本を復習しておくこと |
| 12. | 複雑形状のモデル化（有限要素法による近似計算） | 線形代数（特に行列計算関連）をしておくこと |
| 13. | MATLABを用いた有限要素法計算とリンクの最適設計 | 材料力学、線形代数の復習をしておくこと |
| 14. | モデリングシミュレーションの利点と限界 設計への応用について これまでの授業の復習と期末試験の準備 | 配布プリントを再読し、理解を深 めておくこと |
| 15. | 期末試験 | これまでの学習内容の復習を行っておくこと |
| ・ | 授業終了後の１５分間 |
| ・ | 質問は、 E-mailでも受け付けます。 kotosaka[at]mail.saitama-u.ac.jp |