WSS20301 モデルベース開発特論

広島大学シラバス

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年度 2025年度開講部局先進理工系科学研究科博士課程前期先進理工系科学専攻スマートイノベーションプログラム

講義コード WSS20301 科目区分専門的教育科目

授業科目名モデルベース開発特論

授業科目名
（フリガナ）モデルベースカイハツトクロン

英文授業科目名 Advanced Model Based Development

担当教員名脇谷　伸

担当教員名
(フリガナ) ワキタニ　シン

開講キャンパス東広島開設期 1年次生前期１ターム

曜日・時限・講義室 (1T) 月1-4

授業の方法講義授業の方法
【詳細情報】オンライン（同時双方向型）

講義中心

単位 2.0 週時間 4 使用言語 B : 日本語・英語

学習の段階 6 : 大学院専門的レベル

学問分野（分野） 25 : 理工学

学問分野（分科） 11 : 電気システム制御工学

対象学生

授業のキーワードモデルベース開発，システムモデリング，制御システム設計，PID制御

教職専門科目　教科専門科目　

プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ）
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ）

授業の目標・概要等モデルベース開発（MBD）分野におけるモデリングの基礎について講義する。この講義で学習する主な内容は以下である。
（１）モデルベース開発の基本概念
（２）プラントモデリングの基礎
（３）コントローラモデルの基礎
（４）MBDに基づく制御システム設計

授業計画第1回モデルベース開発概説，モデリングの基本概念
（バックキャスティング思考による製品開発）
第2回プラントモデリング基礎 [1]
（連続時間システムの表現：微分方程式による表現）
第3回プラントモデリング基礎 [2]
（連続時間システムの表現：伝達関数，状態空間表現）
第4回プラントモデリング基礎 [3]
（FMI規格とFMU）
第5回プラントモデリング基礎 [4]
（プラントモデルの実現（PC演習））
第6回コントローラモデルの基礎 [1]
（制御システムの構成）
第7回コントローラモデルの基礎[2]
（PID制御モデル1）
第8回コントローラモデルの基礎[3]
（PID制御モデル2）
第9回コントローラモデルの基礎[3]
（モデルマッチング制御1）
第10回コントローラモデルの基礎[3]
（コントローラモデルの実現（PC演習））
第11回制御システム設計[1]
（産業システムのプラントモデル設計1）
第12回制御システム設計[2]
（産業システムのプラントモデル設計２）
第13回制御システム設計[3]
（産業システムの制御システム設計1）
第14回制御システム設計[4]
（産業システムの制御システム設計2）
第15回制御システム設計[5]
（産業システムの制御システム設計3）

第15回終了時に最終レポートを課す

教科書・参考書等講義では基本的にパワーポイントによる資料を用いるが，より学習の内容を深めるために以下の書籍を参考にすることが望ましい。
モデルベース開発に関するもの
山本透（編著）：改訂版　実習で学ぶモデルベース開発 -『モデル』を共通言語とするV字開発プロセス-，コロナ社，ISBN-10 : 4339046833
伝達関数・状態方程式に関するもの
佐藤和也ほか：はじめての制御工学改訂第2版，講談社，ISBN-10 : 4065137470
佐藤和也ほか：はじめての現代制御理論，講談社，ISBN-10 : 4061565087

授業で使用する
メディア・機器等配付資料, Microsoft Teams

【詳細情報】

授業で取り入れる
学習手法授業後レポート

予習・復習への
アドバイステーマごとに課題演習を設ける。各テーマごとに以下の点に留意して学習すると効果的である。

第1回～第5回　プラントモデリング基礎：
微分方程式に基づくモデリングを行う。
特に，アナロジーを活用することで様々な領域のモデリングを統一的に扱う視点を持てるようにすること。

第6回～第10回　コントローラモデルの基礎：
PIDコントローラの各動作が，プラントモデルに対してどのように作用しているかについて理解すること。
また，上記の特性を理解したうえでモデルマッチングや部分的モデルマッチングによるPIDパラメータの調整法について理解すること。

第11回～第15回　制御システム設計
産業システムを例にとり，これまでの知識を活用してシステムのモデリングから制御モデルの設計までの一連の手続きを自ら実行できるようになること。

履修上の注意
受講条件等微分・積分の基礎，線形代数学およびシステム制御工学に関する講義を履修しておくことが望ましい。
演習ではMATLAB/Simulink（Versionは2024a）を用いるため，PCにインストールができない場合は事前に担当教員へ相談すること。

成績評価の基準等演習課題（コンピュータ演習を含む） 30%，最終レポート 60%，授業への参加態度10％

実務経験

実務経験の概要と
それに基づく授業内容

メッセージモデルによってシステムを俯瞰し，システム全体の最適設計を行うためにどのような視点が必要であるかについて考えること。

その他講義の一部においてコンピュータによる演習を行う。指定された日にはコンピュータを持参すること。

すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

年度	2025年度	開講部局	先進理工系科学研究科博士課程前期先進理工系科学専攻スマートイノベーションプログラム
講義コード	WSS20301	科目区分	専門的教育科目
授業科目名	モデルベース開発特論
授業科目名（フリガナ）	モデルベースカイハツトクロン
英文授業科目名	Advanced Model Based Development
担当教員名	脇谷　伸
担当教員名 (フリガナ)	ワキタニ　シン
開講キャンパス	東広島	開設期	1年次生前期１ターム
曜日・時限・講義室	(1T) 月1-4
授業の方法	講義	授業の方法【詳細情報】	オンライン（同時双方向型）
講義中心
単位	2.0	週時間	4	使用言語	B : 日本語・英語
学習の段階	6 : 大学院専門的レベル
学問分野（分野）	25 : 理工学
学問分野（分科）	11 : 電気システム制御工学
対象学生
授業のキーワード	モデルベース開発，システムモデリング，制御システム設計，PID制御
教職専門科目		教科専門科目
プログラムの中でのこの授業科目の位置づけ（学部生対象科目のみ）
到達度評価の評価項目（学部生対象科目のみ）
授業の目標・概要等	モデルベース開発（MBD）分野におけるモデリングの基礎について講義する。この講義で学習する主な内容は以下である。（１）モデルベース開発の基本概念（２）プラントモデリングの基礎（３）コントローラモデルの基礎（４）MBDに基づく制御システム設計
授業計画	第1回モデルベース開発概説，モデリングの基本概念（バックキャスティング思考による製品開発）第2回プラントモデリング基礎 [1] （連続時間システムの表現：微分方程式による表現）第3回プラントモデリング基礎 [2] （連続時間システムの表現：伝達関数，状態空間表現）第4回プラントモデリング基礎 [3] （FMI規格とFMU）第5回プラントモデリング基礎 [4] （プラントモデルの実現（PC演習））第6回コントローラモデルの基礎 [1] （制御システムの構成）第7回コントローラモデルの基礎[2] （PID制御モデル1）第8回コントローラモデルの基礎[3] （PID制御モデル2）第9回コントローラモデルの基礎[3] （モデルマッチング制御1）第10回コントローラモデルの基礎[3] （コントローラモデルの実現（PC演習））第11回制御システム設計[1] （産業システムのプラントモデル設計1）第12回制御システム設計[2] （産業システムのプラントモデル設計２）第13回制御システム設計[3] （産業システムの制御システム設計1）第14回制御システム設計[4] （産業システムの制御システム設計2）第15回制御システム設計[5] （産業システムの制御システム設計3）第15回終了時に最終レポートを課す
教科書・参考書等	講義では基本的にパワーポイントによる資料を用いるが，より学習の内容を深めるために以下の書籍を参考にすることが望ましい。モデルベース開発に関するもの山本透（編著）：改訂版　実習で学ぶモデルベース開発 -『モデル』を共通言語とするV字開発プロセス-，コロナ社，ISBN-10 : 4339046833 伝達関数・状態方程式に関するもの佐藤和也ほか：はじめての制御工学改訂第2版，講談社，ISBN-10 : 4065137470 佐藤和也ほか：はじめての現代制御理論，講談社，ISBN-10 : 4061565087
授業で使用するメディア・機器等	配付資料, Microsoft Teams
【詳細情報】
授業で取り入れる学習手法	授業後レポート
予習・復習へのアドバイス	テーマごとに課題演習を設ける。各テーマごとに以下の点に留意して学習すると効果的である。第1回～第5回　プラントモデリング基礎：微分方程式に基づくモデリングを行う。特に，アナロジーを活用することで様々な領域のモデリングを統一的に扱う視点を持てるようにすること。第6回～第10回　コントローラモデルの基礎： PIDコントローラの各動作が，プラントモデルに対してどのように作用しているかについて理解すること。また，上記の特性を理解したうえでモデルマッチングや部分的モデルマッチングによるPIDパラメータの調整法について理解すること。第11回～第15回　制御システム設計産業システムを例にとり，これまでの知識を活用してシステムのモデリングから制御モデルの設計までの一連の手続きを自ら実行できるようになること。
履修上の注意受講条件等	微分・積分の基礎，線形代数学およびシステム制御工学に関する講義を履修しておくことが望ましい。演習ではMATLAB/Simulink（Versionは2024a）を用いるため，PCにインストールができない場合は事前に担当教員へ相談すること。
成績評価の基準等	演習課題（コンピュータ演習を含む） 30%，最終レポート 60%，授業への参加態度10％
実務経験
実務経験の概要とそれに基づく授業内容
メッセージ	モデルによってシステムを俯瞰し，システム全体の最適設計を行うためにどのような視点が必要であるかについて考えること。
その他	講義の一部においてコンピュータによる演習を行う。指定された日にはコンピュータを持参すること。
すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

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