到達目標
システムの概念とシステム工学における，いくつかの方法論について理解を深め，システム開発・運用を行う上で必要となる基礎知識を習得することを目標とする。また，日本語と英語による専門用語の習得を目標とする。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| ひとつのシステムを様々な方法で解析できる。 | 微分方程式がたてられ，複数の方法で解析できる。
| 微分方程式がたてられる，１つの方法で解析できる。 | 微分方程式がたてられない。 |
| 離散時間システムを周波数領域で解析できる。 | 差分方程式がたてられ，Z変換によるパルス伝達関数をつかった周波数領域の解析ができる。 | 差分方程式がたてられ，Z変換によるパルス伝達関数をつかった解析ができる。 | 差分方程式がたてられる |
| 離散時間システムを時間領域で解析できる。 | 離散系の状態空間表現ができ，ルンゲクッタなどを使った解析ができる。 | 離散系の状態空間表現ができない。 | 離散系の状態空間表現ができる。
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学科の到達目標項目との関係
JABEE 1(2)(d)(1)
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教育プログラムの科目分類 (4)②
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JABEE（2012）基準 1(2)(d)(1)
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教育プログラムの学習・教育到達目標 3-3
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本科（準学士課程）の学習・教育到達目標 3-c
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教育方法等
概要:
世の中には多種多様なシステムが存在しているため，本科目では様々な分野の事例を取り扱うことも多い。従って，これまで学習してきた機械工学の各分野の基礎知識が必要である。特に講義においては微分方程式と線形代数の知識が必要となる。また，本科目は本科 4 年次と 5 年次開講の「制御工学 I，II，III」と大いに関連がある。
授業の進め方・方法:
講義と演習を中心に、数値解析などで理論の検証などを行う。適宜、課題が出される。
注意点:
義内容の理解を深めるための例題や演習 問題を随時行うため，関数電卓を準備して講義に望むこと。また講義の内容は必ず復習を行うこと。専門用語を英語で書けるようにすること。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
線形システムの概要と解析方法 |
線形性について説明できる
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| 2週 |
定数係数微分方程式の解法 |
微分方程式の解法と定常解および過渡解の関係が説明できる
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| 3週 |
ラプラス変換による解析 |
ラプラス変換によって微分方程式が解ける
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| 4週 |
ラプラス変換による解析 |
ラプラス変換によって微分方程式が解ける
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| 5週 |
演算子法による解析
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演算子法によって微分方程式が解ける
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| 6週 |
演算子法による解析
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演算子法によって微分方程式が解ける
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| 7週 |
周波数伝達関数法による交流解析 |
周波数伝達関数によって微分方程式が解ける
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| 8週 |
周波数伝達関数法による交流解析 |
周波数伝達関数によって微分方程式が解ける
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| 2ndQ |
| 9週 |
フーリエ級数による解析 |
フーリエ級数を用いてスペクトラムが理解できる
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| 10週 |
フーリエ級数による解析 |
フーリエ級数を用いてスペクトラムが理解できる
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| 11週 |
複素フーリエ級数による解析 |
複素フーリエ級数を用いてスペクトラムが理解できる
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| 12週 |
複素フーリエ級数による解析 |
複素フーリエ級数を用いてスペクトラムが理解できる
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| 13週 |
フーリエ変換による解析 |
フーリエ変換によって微分方程式が解ける
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| 14週 |
フーリエ変換による解析 |
フーリエ変換によって微分方程式が解ける
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| 15週 |
フーリエ変換による解析 |
フーリエ変換によって微分方程式が解ける
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| 16週 |
期末試験の答案返却と解説 |
試験の解答が理解できる
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
状態空間法の概要 |
状態空間と状態変数について伝達関数との違いを交えて説明できる
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| 2週 |
システム方程式による表現 |
可制御正準系の表現ができ、ブロック図などと関連して説明できる
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| 3週 |
システム方程式を用いた解析 |
システム方程式を用いて微分方程式が解ける
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| 4週 |
システム方程式を用いた解析 |
システム方程式を用いて微分方程式が解ける
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| 5週 |
固有値とシステム方程式 |
固有値と固有ベクトルに関してシステム方程式と関連付けて説明できる
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| 6週 |
固有値とシステム方程式 |
固有値と固有ベクトルに関してシステム方程式と関連付けて説明できる
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| 7週 |
固有値とシステム方程式 |
固有値と固有ベクトルに関してシステム方程式と関連付けて説明できる
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| 8週 |
離散システムと連続時間システムの違い |
連続時間システムと離散時間システムの違いが説明できる
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| 4thQ |
| 9週 |
差分方程式とZ変換 |
差分方程式をZ変換を用いて変換できる
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| 10週 |
Z変換を用いた解析 |
Z変換を用いて差分方程式を解ける
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| 11週 |
ディジタルフィルタ |
Z変換を用いてディジタルフィルタを表現できる
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| 12週 |
ディジタルフィルタの周波数特性 |
ディジタルフィルタの周波数特性が書ける
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| 13週 |
FIRフィルタの設計 |
FIRフィルタの設計ができる
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| 14週 |
IIRフィルタの設計 |
IIRフィルタの設計ができる
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| 15週 |
信号分離やノイズ除去 |
実システムを想定してノイズ除去のためのせっけいができる
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| 16週 |
期末試験の答案返却と解説 |
試験の解答が理解できる
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | ０ | 0 | ０ | 40 |
| 専門的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 |
| 分野横断的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |