タイトル

開講年度 開講学部等
2025 工学部
開講学期 曜日時限 授業形態 AL（アクティブ・ラーニング）ポイント
前期 水7～8 講義 0.5
時間割番号 科目名[英文名] 使用言語 単位数
1061430380 計測システム工学[Measurement Systems] 日本語 2
担当教員（責任）[ローマ字表記] メディア授業
西藤 聖二[NISHIFUJI Seiji] ー
担当教員[ローマ字表記]
西藤 聖二　[NISHIFUJI Seiji]
特定科目区分   対象学生   対象年次 3～
ディプロマ・ポリシーに関わる項目 カリキュラムマップ(授業科目とDPとの対応関係はこちらから閲覧できます)
授業の目的と概要
科学技術の進展に伴い、静的，動的量を問わず高速・高精度な計測が望まれるが，本講義では静的及び動的な量のオンライン計測に際し、センサと計測対象をトータルシステムとして捉えることの必要性およびそのような計測システムの構築のための基礎知識を解説する。本科目を通して、計測におけるセンサと対象の包括的な扱いと計測におけるシステム的な信号処理の基礎を理解することが目的である。
授業の到達目標
1．計測システムの必要な理由、背景を説明できる。
2．最小二乗法とカルマンフィルタの関係を説明できる。
3．数学的および物理的な基礎学力を活用して物理法則とシステム表現を関連付けることができる。
4. 計測システムの基本的な考え方を理解し、関連知識を含めた計測システムに関する種々の知識を整理できる。
授業計画
【全体】
授業では、センサ及び計測器の適用限界を説明した後に、システム工学の基礎知識、最小二乗法、カルマンフィルタ等を順次紹介・解説していく。また、宿題（演習問題）を通して、理解を深めつつ、考える訓練も行う。
授業の内、6回分（第２、３、７、９、１２、１３回）はMoodleを用いたオンデマンド形式の遠隔授業を行う。遠隔授業の進め方については第1回に資料をMoodleより配布して説明する。
担当形態：「単独」
項目 内容 授業時間外学習 備考
第1回 授業の進め方
システム計測概説
 		授業の進め方について説明する
システム計測とは何か、実例を挙げて説明する 		演習問題はMoodleを通じて締め切りまでに提出すること（以下、同様）
演習問題1に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第2回 数学的準備1（ベクトルと行列） システム計測に必要な数学的知識の導入・復習を行う
遠隔授業（Moodleオンデマンド）にて実施する（詳細は第1回の授業時に説明する 		演習問題2に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第3回 数学的準備2（行列の性質） システム計測に必要な数学的知識の導入・復習を行う
遠隔授業（Moodleオンデマンド）にて実施する 		演習問題3に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第4回 ダイナミックシステムの定義と具体例、状態変数 ダイナミックシステムとは何か、実例を挙げて説明する
ダイナミックシステムを微分方程式で表現し、状態変数表示する 		演習問題4に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第5回 一般的なダイナミックシステムの状態変数表示
 		一般的なダイナミックシステムを状態変数表示する
典型的なダイナミックシステムを状態変数表示する 		演習問題5に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第6回 座標変換 座標変換の方法を学習する 演習問題6に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第7回 サンプル値系 状態変数表示されたダイナミックシステムをサンプル値系に変換する
遠隔授業（Moodleオンデマンド）にて実施する 		過去の中間試験の問題を自分で解き、問題を解く力を養っておくこと（学修時間の目安:準備学習8時間）
第8回 前半のまとめと中間試験 第7回までをまとめて、理解度確認のために中間試験を実施する 過去の中間試験の問題を自分で解き、問題を解く力を養っておくこと（学修時間の目安:準備学習4時間）
第9回 可観測性 可観測性の定義と意味を理解する
遠隔授業（Moodleオンデマンド）にて実施する 		演習問題7に取り組み、理解を深めること
中間試験の結果から、自らの学習の理解度をチェックしておくこと（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第10回 最小二乗法の考え方，静的な系に対する最小二乗法1 最小二乗法を復習し、システム計測（静的な系）へ適用する 演習問題8に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第11回 最小二乗法の考え方，静的な系に対する最小二乗法2 静的な系に最小二乗法を適用する 演習問題9に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第12回 動的な系に対する最小二乗法 動的な系に最小二乗法を適用する
遠隔授業（Moodleオンデマンド）にて実施する 		演習問題10に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第13回 最適推定値とベイズ法 確率システムにおける最適推定値とベイズ法について学習する
遠隔授業（Moodleオンデマンド）にて実施する 		演習問題11に取り組み、理解を深めること（学修時間の目安:復習及び準備学習4時間）
第14回 カルマンフィルタの導出と意味 カルマンフィルタを導出し、その意味を学習する 過去の問題を解き、理解度を上げてから期末試験に臨むこと（学修時間の目安:準備学習6時間）
第15回 期末試験 期末試験を実施する 過去の問題を解き、理解度を上げてから期末試験に臨むこと（学修時間の目安:準備学習6時間）
第16回 期末試験の振り返り 期末試験の結果を振り返る 理解が不十分であった項目を確認すること
※AL（アクティブ・ラーニング）欄に関する注
・授業全体で、AL（アクティブ・ラーニング）が占める時間の割合を、それぞれの項目ごとに示しています。
・A〜Dのアルファベットは、以下の学修形態を指しています。
【A：グループワーク】、【B：ディスカッション・ディベート】、【C：フィールドワーク（実験・実習、演習を含む）】、【D：プレゼンテーション】
A: --%　B: 5%　C: --%　D: --%
成績評価法
毎週の演習問題（宿題）、中間試験および期末試験で評価します。授業への積極的な態度（発表等）は最大10%を演習問題（宿題）に組み入れて評価します。
演習問題（宿題）30%、中間試験 30%、期末試験 40%
教科書にかかわる情報
教科書 書名 計測システム工学 ISBN 9784254221343
著者名 田中正吾 出版社 朝倉書店 出版年
備考
参考書にかかわる情報
備考
メッセージ
講義に際しては，理解を深めるため宿題（演習問題）を課すので，授業後に復習するなどして、内容を理解しておくこと．
キーワード
センサ、計測システム、ダイナミクス、物理法則、カルマンフィルタ
持続可能な開発目標（SDGs）

  • 産業と技術革新の基盤をつくろう
(インフラ、産業化、イノベーション)強靱（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る。
関連科目
計測工学、制御工学I・II，ディジタル信号処理
履修条件
線形代数及び微分方程式に関する知識を必要とする。
連絡先
nisifuji[at]yamaguchi-u.ac.jp
[at]の部分を@に書き換えてください．
オフィスアワー
毎週金曜日10:00～11:00

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