Pythonの基本と振動・制御工学への応用
著：松下 修己
著：藤原 浩幸
著：保手浜 拓也
内容紹介
【著者からのメッセージ】
機械力学（振動工学）など工業数学の問題を解くには，解析的な方法と数値的な方法があります。ただし，実際的な問題は解析的には解けず，数値的に解かれることが多いです。従来コンピュータを使って問題を解く場合も数値的に解が求められることが一般的でした。身近な例としては，Excelを使った計算などは数値的な方法となります。一方，昨今ではコンピュータでも解析的に数式を取り扱えるようになってきており，例えば、ax2＋bx＋c＝0 のような数式を文字変数を含めたまま解くことができます。つまり，ある変数に値を代入し，残りの変数は未知変数としてその解を求めることができます。本書で紹介するPythonでは，この解析的な計算と従来の数値的な計算の両方をすることができます。もちろんこれらはMathematicaやMATLABなどのソフトウェアでもできますが，無料という点でPythonが多くの方に歓迎されているようです。
板書で秩序立てて数式や数値を交えながら説明する理系の授業などでは，Pythonを利用すれば数式の計算に悩まされることよりも，図表を用いたもっと上流側の物理的考察や力学的解釈に注力でき，教育効率を各段に向上させることが期待されます。また，Excelを駆使しているような職場でも，複素数や変数を交えての計算なども簡単に扱える本ソフトウェアの導入は，仕事の仕方を変貌させる可能性があります。超優秀な数学担当秘書を採用したに等しい高レベルの仕事手法の獲得に感激するでしょう。著者らは，そのような活用を期待して本書を執筆しました。
紙面の制約で本書では中途となったプログラムが多々あり，（詳細はWEB）のサインが入っています。コロナ社のWebページからプログラムの全文をダウンロードできるので，是非活用して下さい。
【各章の説明】
第1章 Python 事始め：Python のダウンロードおよびインストール方法の手引き。
第2章 Python 速習十講：簡単な電卓計算から始め，表計算，グラフの描画，ファイルの出し入れなど、実践に飛び出す準備です。
第3章 PAD によるプログラミング技法：フローチャートに似たソフトウェア設計図であるPAD（Problem Analysis Diagram）を紹介。論理思考過程を視覚化、図面に基づくソフト生産の大切さは時間の経過とともに感得されるでしょう。
第4章 Pythonで解く工業数学：厳選した4テーマ「微分方程式」「ラプラス変換」「フーリエ変換」「固有値問題」について，大学で学ぶ工業数学を例題中心に学ぶ。鉛筆に代えて，ソフトウェアで数学を処理する威力を体感してほしい。
第5章 機械力学：機械・電気系ダイナミクスの基本として，機械力学（振動工学）の問題を解く。
第6章 制御工学：機械・電気系ダイナミクスの基本として，制御工学の問題を解く。
第7章 私設関数：著者らが仕事や教育で使っている重宝な私設関数を紹介する。多いに活用されたい。
目次
第1章 Python事始め
1・1 Anacondaパッケージについて
1・2 Anacondaのインストール
1・3 Jupyterノートブックと実行方法
1・4 簡単な計算
1・5 メニューの活用
1・6 本書を読む上での留意点
第2章 Python速習十講
2・1 加減乗除
2・2 関数解析
2・2・1 numpy,sympyライブラリ読み込み
2・2・2 数値化関数
2・2・3 平方根
2・2・4 対数
2・3 複素数計算
2・3・1 虚数単位
2・3・2 複素数の実部と虚部
2・3・3 複素数の絶対値
2・3・4 複素数の位相角
2・3・5 複素数のlog計算
2・3・6 オイラーの公式
2・4 関数のPlot表現
2・4・1 直線・曲線のプロット
2・4・2 波形のプロット
2・5 数式による解析
2・6 数値式の解析
2・6・1 代数方程式
2・6・2 微積分
2・7 配列の階級（class）と配列要素の操作
2・7・1 配列
2・7・2 型について
2・8 行列
2・8・1 行列の記述
2・8・2 ベクトルの演算
2・8・3 行列の演算
2・8・4 行列と配列の操作
2・8・5 線形代数方程式
2・9 グラフィックスの離散系Plot表現
2・10 データの入出力
第3章 PADによるプログラミング技法
3・1 PADとプログラム設計
3・1・1 構造化プログラムPAD
3・1・2 プログラム設計例
3・2 PADとプログラミング
3・2・1 プログラミング
3・2・2 PADに基づくプログラミング演習
3・2・3 PADの利用効果
第4章 Pythonで解く工業数学
4・1 微分方程式
4・1・1 定係数の常微分方程式の解法
4・1・2 変係数の常微分方程式の解法
4・1・3 微分方程式の数値解
4・1・4 1階微分方程式の図式解
4・1・5 2階微分方程式の図式解
4・2 ラプラス変換
4・2・1 関数とラプラス変換
4・2・2 微積分とラプラス変換
4・2・3 ラプラス変換による微分方程式の解法
4・3 フーリエ級数展開の実際
4・3・1 内在するcos／sin波の検出
4・3・2 フーリエ級数展開
4・3・3 離散フーリエ級数展開
4・3・4 離散フーリエ級数展開のパラメータ
4・4 固有値解析
4・4・1 微分方程式と固有値問題
4・4・2 係数行列と固有値
4・4・3 固有ベクトルの直交性
第5章 機械力学
5・1 1自由度系の振動
5・1・1 自由振動
5・1・2 力加振時の強制振動
5・1・3 不つり合い振動
5・1・4 入出力の線形関係
5・1・5 影響係数法バランス
5・1・6 3点法バランス（4 run balance）
5・2 ラグランジュの方程式
5・3 多自由度系の運動方程式
5・3・1 多自由度系
5・3・2 2自由度系の運動方程式
5・3・3 多自由度系運動方程式の行列
5・4 多自由度系のモード分離
5・4・1 固有値問題と固有ペア
5・4・2 直交性
5・4・3 モード分離
5・5 モード解析
5・5・1 モーダルモデル
5・5・2 周波数応答
5・5・3 過渡応答
5・6 非線形振動解析
5・6・1 非線形系の平均法による近似解
5・6・2 時刻歴応答シミュレーション
5・6・3 等傾斜法による図式解
第6章 制御工学
6・1 伝達関数と時間応答
6・1・1 動的システムの表現
6・1・2 ブロック線図の構成
6・1・3 インパルス応答とステップ応答
6・2 周波数応答
6・2・1 周波数応答とは
6・2・2 ボード線図
6・2・3 ベクトル軌跡（ナイキスト線図）
6・3 フィードバック制御
6・3・1 フィードバック制御系の特性
6・3・2 フィードバック制御のPID制御
6・3・3 実用的な位相進み回路
6・4 フィードバック制御系の安定性
6・4・1 安定性の概念
6・4・2 特性方程式・特性根
6・4・3 フルビッツの安定規範
6・4・4 極配置と根軌跡
6・4・5 開ループ特性
6・4・6 ボード線図による固有振動数および安定余裕判別
6・4・7 ベクトル軌跡による安定性解析
6・4・8 閉ループ特性
第7章 私設関数
索引
ISBN：9784339032468
。出版社：コロナ社
。判型：A5
。ページ数：204ページ
。定価：3000円（本体）
。発行年月日：2024年02月
。発売日：2024年02月05日
。国際分類コード【Thema（シーマ）】 １：TGM。
