授業科目

制御プログラミング演習
Control Programming Exercise

担当者

准教授 高野倉 雅人
後 火1/火2
助教   荻谷 光晴
後 火2
助教   藤江 遼
後 火1

単位

1

到達目標

本科目の到達目標は、受講生が①自動制御とコンピュータ、センサ、アクチュエータなどとの関係について知ること、②センサ・アクチュエータのしくみと利用法を理解すること、③コンピュータグラフィックスおよびマイコンプログラミング技法の基礎を修得すること、④学んだ知識を活用して基礎的な制御システムを構築して運用できるようになることである。

授業内容

経営工学の基本である3M&Iシステムを効率的にマネジメントするには、モノの自動制御が必要不可欠である。本科目では、マイクロコンピュータ(マイコン)、センサ、アクチュエータなどを利用した自動制御の基礎知識を講義する。導入としてProcessingでビジュアルアートプログラミングの基礎を学んだ後に、AVRマイコンの組み込まれたツールキットArduinoとスイッチやモータを使った自動制御を学ぶ。最後にProcessingとArduinoの連携を学ぶことで、習得した知識を活用して自ら自動制御システムを構築して運用できる能力の向上を目指す。

授業計画

次のスケジュールで授業を進める予定である。授業はマイコンやセンサ、モータなどとそれらを利用したプログラム作成の基礎知識を学ぶ「講義」と、学んだ知識を活用して制御プログラムの作成に取り組む「演習」とで構成する。第2回から第14回までの授業冒頭に、これまでに学んだ知識を問う小テストを行う。また「演習」の最後に課題を出題する。毎回の授業の後に、その内容を復習して、次回の授業で実施する小テストに臨むこと。また予習として、各回の授業キーワードを事前に調べてくること。さらに復習として、授業時に行った作業内容を自宅のコンピュータなどを用いて再確認することが望ましい。 なお、予習・復習合わせて各回あたり約1時間の自己学習を想定している。

1.ガイダンス/Processingの動作確認
  シラバスの記載事項について確認する。次に演習で使用する開発環境Processingの動作を確認する。
2. Processingを用いたデジタルアート
  Processingプログラムによるコンピュータグラフィックスについて学ぶ。
3. Processingによるアニメーション制御
  入力装置(マウス、キーボード)を使ったアニメーション制御について学ぶ。
4. マイコンを使ったLEDの点灯(1)デジタル出力
  ツールキットArduinoのデジタル出力を利用して、LEDを点灯させるプログラムを作成する。
5. マイコンを用いたLEDの点灯(2)アナログ出力
  Arduinoのアナログ出力を利用してLEDを点灯させるプログラムを作成する。
6. マイコンを用いたLEDの点灯(3)デジタル入力
  タクトスイッチとArduinoのデジタル入力を利用してLEDを点灯させるプログラムを作成する。
7. 中間試験と解説
  第6回までの内容についての試験を実施し、終了後に試験についての解説を行う。
8. 可変抵抗の利用と工作
  可変抵抗のしくみと利用法を学び、Arduinoでそれを利用するための工作を行う。
9. マイコンを用いたLEDの点灯(4)アナログ入力
  可変抵抗とArduinoのアナログ入力を利用してLEDを点灯させるプログラムを作成する。
10. 7セグメントLEDの利用(1)
  7セグメントLEDのしくみを学び、それを点灯させるプログラムを作成する。
11. 7セグメントLEDの利用(2)
  配列変数を使って7セグメントLEDを点灯させるプログラムを作成する。
12. マイコンによるモータ制御
  Arduinoで直流モータの回転を制御するプログラムを作成する。
13. ProcessingとArduinoの連携
  スイッチや可変抵抗による入力データを使ったアニメーション制御について学ぶ。
14. 最終試験と解説
  第13回までの内容についての試験を実施し、終了後に試験についての解説を行う。

  

授業運営

ビジュアルアートおよびマイコン・スイッチ・モータなどを利用したプログラミングの基礎知識を学ぶ「講義」と、学んだ知識を活用して制御プログラムの作成に取り組む「演習」から成る。演習では、受講生1名につき1組の演習機材(Arduino、スイッチ、モータなど)を使用した体験学習を行う。
第1,7,14回を除く毎回の演習の冒頭に、これまでに学んだ知識を問う小テストを行う。また毎回の演習の最後に課題を出題する。

評価方法

小テスト(20%)、演習課題(50%)と授業内試験(15%×2回)で評価する。4回以上欠席した場合は、原則として評価の対象としない。

オフィスアワー

高野倉准教授:木曜日3限5号館220-1室 takanokura@kanagawa-u.ac.jp
荻谷助教:木曜日3限5号館220室 ogiya@kanagawa-u.ac.jp
藤江助教:木曜日3限5号館221室 fujie@kanagawa-u.ac.jp

使用書

青木直史『ArduinoとProcessingではじめるプロトタイピング入門』[講談社]2017年

参考書

小林茂『Prototyping Lab - 作りながら考えるためのArduino実践レシピ』[オライリージャパン]2010年

Copyright© 2017 Kanagawa University. All Rights Reserved.