シラバス情報

教員名 ： 丸田　一輝
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
コンピュータシミュレーション
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
Computer Simulation
授業コード　Class code
994337D
科目番号　Course number
43ICNUC301

教員名
白鳥　大毅、山野井　佑介、朱　聞起、丸田　一輝
Instructor
Kazuki Maruta, Daiki Shiratori, Yusuke Yamanoi, Wenqi Zhu

開講年度学期
2024年度前期
Year/Semester
2024 First Semester
曜日時限
水曜5限
Class hours
Wednesday 5th Period

開講学科・専攻　Department
工学部　電気工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering
単位数　Course credit
2.0単位
授業の方法　Teaching method
講義

Lecture
外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)
-
授業の主な実施形態　Main class format
② [対面]ハイフレックス型授業/ [On-site] Hybrid-Flexible format (must include 50%-or-more classes held on-site)

概要　Description
コンピュータを利用する様々なシミュレーション手法について学ぶ。前半は、まずMATLABの基本知識から，離散化，可視化技術を修得する。次にSPICEの取り扱いを学び，受動回路，ダイオード・トランジスタ回路，デジタル回路，オペアンプ応用回路のシミュレーション技術を修得する。最後にMATLABを用いて回路方程式から過渡時，および定常時の電圧・電流波形を求める手法や数理最適化問題の解法を修得する。
目的　Objectives
コンピュータを利用する様々なシミュレーション手法について学び，「通信・情報分野」「材料・エレクトロニクス分野」「エネルギー・制御分野」の各専門分野で役立つシミュレーションの基礎知識と実践技術を身につける。
到達目標　Outcomes
  1. シミュレーションにおける離散化技術と可視化技術について理解することができる。 
  2. MATLABを用いて、一様乱数とガウス乱数の頻度分布を視覚化し表示することができる。 
  3. MATLABを用いて、サイコロの目などの自然現象をコンピュータ上でシミュレートすることができる。 
  4. MATLABの乱数を利用した動きのシミュレーションや求積法を扱うことができる。 
  5. MATLABを用いて、自由落下運動と跳ね返り運動、等速円運動などをシミュレートすることができる。 
  6. MATLABを用いて、温度分布を３次元表示し、立体図形を表示することができる。 
  7. SPICEのネットリストを作成し、受動回路の解析ができる。 
  8. SPICEを用いて、ダイオード・トランジスタを用いた回路の解析ができる。 
  9. SPICEを用いて、デジタル回路の特性解析ができる。 
  10. SPICEを用いて、オペアンプを応用した回路の解析ができる。 
  11. MATLABのodeを用いて微分方程式を解くプログラムが作成できる。 
  12. MATLABのodeを用いてプログラムを作成し，RLC回路の電圧，電流波形を出力することができる。 
  13. MATLABのcodeを用いてプログラムを作成し、線形計画問題及び二次計画問題を解くことができる。 
  14. MATLABのcodeを用いてプログラムを作成し、サポートベクターマシンを用いた回帰モデルを作成することができる。 
  15. 作成したプログラムの特徴を分かりやすく説明できる。

 

※12〜15はコンピュータ室のMATLAB契約内容の変更等に伴って内容を変更する場合があります。　
卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）
リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​
履修上の注意　Course notes prerequisites
使用するPCにMATLAB，SPICEのインストールが必要。詳細はLETUSにUPする。
アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）
課題に対する作文　Essay／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation
-

準備学習・復習　Preparation and review
ホームページ上で公開している資料をダウンロードし、実習内容を理解しておくこと。また、授業時間中に終わらなかった演習・課題については、次回の講義時間までに終了しておくこと。
成績評価方法　Performance grading policy
各授業後に提出するプログラム・レポート等の内容により100%評価する。
学修成果の評価　Evaluation of academic achievement
・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

教科書　Textbooks/Readings
教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)
N
書誌情報　Bibliographic information
-
MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)
教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials
MATLABのHELPを利用。その他の資料はLETUSにUPする。

授業計画　Class plan
  1. 離散化及び可視化技術
    MATLABの概要とその機能を簡単な実例をもとに学ぶ。また、シミュレーションの基本である離散化技術と可視化技術について理解する。

  2. 乱数発生とシミュレーション（１）
    一様乱数とガウス乱数の頻度分布とその視覚化、動画としての表示方法について理解する。

  3. 乱数発生とシミュレーション（２）
    サイコロの目のシミュレーション。ダーツゲームのシミュレーションをおこない、自然現象をコンピュータ上で扱えるようにする。

  4. 乱数発生とシミュレーション（３）
    乱数を利用した動きのシミュレーションと乱数を利用する求積法を学ぶ。

  5. 時間軸の離散化とシミュレーション
    連続系から離散系へ変換の考え方。自由落下運動と跳ね返り運動、等速円運動などをシミュレーションできるようにする。

  6. ３次元表示シミュレーション
    温度分布を３次元表示する方法や立体図形の表示方法を学ぶ。

  7. 回路シミュレーションⅠ（１）
    SPICEの概要とその機能を受動回路の例により学ぶ。

  8. 回路シミュレーションⅠ（２）
    SPICEによりダイオード回路、トランジスタ増幅回路の解析を行う。

  9. 回路シミュレーションⅠ（３）
    SPICEによりデジタル回路の特性解析を行う。

  10. 回路シミュレーションⅠ（４）
    SPICEによりオペアンプを応用した回路の解析を行う。

  11. 回路シミュレーションⅡ（１）
    RLC回路を題材にMATLABを用いたプログラム作成を学ぶ。

  12. 回路シミュレーションⅡ（２）
    MATLABを用いて微分方程式から波形を計算する。

  13. 数理最適化
    MATLABを用いて関数を利用して線形計画問題及び二次計画問題を解く。

  14. 機械学習
    サポートベクターマシンを用いた回帰について学ぶ 。

  15. プレゼンテーション
    作成したプログラムについて説明する。（グループ単位）


※12〜15はコンピュータ室のMATLAB契約内容の変更等に伴って内容を変更する場合があります。

授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class
-
教育用ソフトウェア　Educational software
MATLAB/Simulink
SPICE

備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class
Y
授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class
N