1自由度振動の数値シミュレーションについて書こうかな

この記事は、WMMC Advent Calendar 2022 - Adventar12日目の記事です。

 

こんばんは。kuroです。

 

皆様いかがお過ごしでしょうか？

 

昨日の記事は、pizzagatakasugiさんのデータサイエンスコンペティションでした。

データコンペ反省会 - pizzagatakasugi’s blog (hatenablog.com)

 

早稲田が、主催しているデータサイエンスコンペティションがあるとは、私も知らなかったです。機械工学科にいると、データサイエンス系のお話は、あまり耳に入ってこないので、新鮮な気持ちで、記事を読ませていただきました。

 

さて、皆さんが、モノづくり系の記事をバンバン書いていらっしゃいますが、その流れに逆行し、理論系？？の記事を書こうと思います。具体的には、1自由度系振動の数値シミュレーションについて書いていきます。よって、マウス全く関係ないです。あと、記事が堅苦しいので、苦手な人は、ブラウザバックを。

 

なーぜ振動学なんじゃという方がいらっしゃると思うのですが、去年のように狂った？記事を書く気力はもう残っていないので、老害として、多少まともな記事を残しとこうかなと思ったからです（後、私の備忘録も兼ねてます....）。

 

機械工学科の方ならば、振動学は多少目にするでしょう。ただ、講義の振動学は、数式ゴリゴリにいじって、いまいち何やってるかわからない人が多いかと思います（機械工学科じゃない人は、こんな現象もあるんだなという感じで見て頂けると幸いです。）

 

なので、数値計算を通して、力学的な振動現象のイメージを持っていただけたらなと思います。なお、簡単のため、厳密に正しくない表現等を用いることがあるので、そこだけご留意を。

 

 

1自由度系の減衰ありの自由振動の運動方程式の立式および解

　　　図1のような力学モデルを扱います。

　　　　　

　　　　　　　　　図1 減衰ありの1自由度振動系の力学モデル

 

図1を見ると、ばねとおもりとダンパーがついていることが分かります。

「自由度」とは、簡単に言うと、いくつの方向に動けるかみたいなものです。厳密には正しくないですが、おもりの数と思ってください。図1は重りが1個（厳密には、1次元的な方向のみ運動する）なので1自由度振動系と呼ばれます。

　機械科じゃない方のために、ばねとダンパの機能を簡単に説明します。ばねは、与えられた変位（位置の変化）に比例した復元力と呼ばれる力を変位の方向と逆におもりに与えます。また、ダンパは、振動を抑える役割を担い、おもりの速度に比例した粘性力をおもりに与え、振動を抑制させます。

　ダンパが無いモデルでしたら、高校物理で見かける単振動モデルとなりますが、それじゃつまらないので、ダンパをつけてみました。

　さて、高校物理でおなじみ、運動の解析をするときは、運動方程式を立てます。おもりの質量を M, ばね定数を k, 減衰係数を cと仮定します。減衰係数とは、ばね定数のダンパ版だと思ってください。

運動方程式は、質量と力が必要なので、図1のおもりにかかっている力を抜き出します。すると、おもりには図2のような力がかかります。

 

　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　図2  おもりにかかる力の様子　　

 

　　図2より，運動方程式は、以下のように表されます。

 

                  M\dfrac {d^2x}{dt^2}+c\dfrac {dx}{dt}+kx=0 \tag{1}

        ここで、解析のため、式(1)の両辺を Mで割り、式を無次元化します。 \zeta=\dfrac{c}{\sqrt{2Mk}}, \omega=\sqrt{\dfrac{k}{M}}と仮定すると、式(1)は、

 

　　　　　 \dfrac {d^2x}{dt^2}+2\zeta\omega\dfrac {dx}{dt}+\omega^2x=0 \tag{2}

 

　　ここで、あまり数学的なことに首を突っ込んでも、発狂必至なので、式(2)の形の方程式を解く解き方は、微分方程式等の教科書を参照してください。簡単に説明すると、式(2)の解を x=e^{{\lambda}t}と置いて、式(2)に代入し、指数関数部を消去後、

\lambdaの二次方程式を、 \zetaについて場合分けして、 \lambdaについて解きます。この二次方程式のことを特性方程式と呼びます。なお、式(2)のような形の方程式の場合、特定方程式の判別式を解けばわかるはずですが、 0\lt\zeta\lt1, \zeta=1, \zeta\gt1の3つの場合で、式(2)の一般解が変化します。今回は、数値計算の対象とする 0\lt\zeta\lt1の解のみを式(3)に示しておきます。ただし、 C_1および C_2は任意の定数とします。

　　　　 x(t)=exp(-\zeta\omega t)(C_1cos(\omega\sqrt{1-\zeta^2}t+C_2 sin(\omega\sqrt{1-\zeta^2}t))\tag{3}

式(3)を見ると tを無限大に飛ばすと、変位が0になっていく様子が分かります。

 

数値シミュレーションについて

　数値シミュレーションとは、微分方程式を「数値的」に解くことです。コンピュータは、解析的な積分なんぞ出来ません。よって、コンピュータは微分方程式を解くときは、被積分関数を離散的に積分する「数値積分」を用いて解きます。また、数値計算ソフトとして、MATLABを今回は使用します。

　数値積分の手法は、様々な種類がありますが、有名なものとして、「オイラー法」と「4次のルンゲクッタ法」等があります。「4次のルンゲクッタ法」は、精度の高い数値積分を実現しますが、少し説明が難しいので、今回は、簡便な手法である「オイラー法」を用いて、振動現象を解析していきたいと思います。

　オイラー法は、簡単に説明すると、テーラ展開を利用して、ある時刻 tから、 \Delta t ずれた時刻の x(t+\Delta t)を計算することを繰り返し、ドミノ倒しのように積分値を求める方法です。

　具体例を通して説明します。式(4)のような微分方程式（初期条件 x(0)=1）をオイラー法で解くことを考えます。

　　　　　　　　　　　　 \dfrac{dx}{dt}=x\tag{4}

 

MATLABのソースコードですが、見にくいかもしれませんがご容赦を。

t_end=10;      %シミュレーション時間
    delta_t=0.0001;    %数値計算の時間刻みΔt(解析的な微分ではΔt→0)
   


    n=t_end/delta_t;    %2次元配列の行数を指定

    x=zeros(n,1);       %数値解における変位を格納する配列
   
    x_anal=zeros(n,1);  %解析解における変位を格納する配列
    
    
    t=zeros(n,1);       %時刻を格納する配列

    x(1,1)=1;           %初期変位
    

    for i=1:n-1     %オイラー法による微分方程式の数値計算
        %下の行にて1次の項までのテーラー展開にて、x(t+Δt)を計算
        x(i+1,1)=x(i,1)+x(i,1)*delta_t;
       
        t(i+1,1)=t(i,1)+delta_t;        

    end

    for i=1:n       %解析的な解を格納する

        x_anal(i,1)=exp(t(i,1));

    end

    plot(t(1:n,1),x(1:n,1));        %数値解のプロット
    hold on                         %グラフの重ね合わせコマンド
    plot(t(1:n,1),x_anal(1:n,1));        %解析解のプロット
    legend("数値解","解析解");      %凡例の追加
    xlabel("時刻(s)");
    ylabel("変位(m)")
このコードを実行し、数値解と解析解を図3のように重ね合わせます。

図3 式(4)の数値解と解析解の重ね合わせ

図3を見ると、式(4)の解析解と数値解がほとんど同じであることが見て取れます。本当は、数値計算の妥当性の検証と称して、Δtを細かくして、数値解の収束性を見るのですが、研究ではないので省略します。

 

 

1自由度減衰あり自由振動のシミュレーション

　さて、前置きはこれくらいにして、式(2)の数値シミュレーションに移りましょう。図1のモデルにおいて、初期変位 x(0)=1, v(0)=0として、オイラー法を用いて計算を行います。コードを以下のように作成します。なお、オイラー法では、2階の微分方程式を直接計算することはできないので、式(2)を以下のように、1階の連立微分方程式に変形します。

                        \dfrac{dx}{dt}=v\\ \dfrac{dv}{dt}=-2\zeta\omega v-\omega^2 x \tag{5}

 

式(5)の連立一階微分方程式を解くコードは以下の通りです。

 
t_end=100;   %シミュレーション時間
 delta_t=0.0001; %数値計算の時間刻みΔt(解析的な微分ではΔt→0)
 M=1;     %おもりの質量
 k=1;    %ばね定数
 c=0.2;   %減衰係数。減衰比が1以下となるように調整

 teta=c/(2*sqrt(M*k));   %減衰比
 omega=sqrt(k/M);     %系の固有角振動数


 n=t_end/delta_t; %2次元配列の行数を指定

 x=zeros(n,1);    %数値解における変位を格納する配列
 v=zeros(n,1);    %数値解における速度を格納する変数
 x_anal=zeros(n,1);  %解析解における変位を格納する配列
 
 
 t=zeros(n,1);    %時刻を格納する配列

 x(1,1)=1;     %初期変位
 v(1,1)=0;           %初期速度

    for i=1:n-1     %オイラー法による微分方程式の数値計算
        %下の行にて1次の項までのテーラー展開にて、x(t+Δt)を計算
        x(i+1,1)=x(i,1)+v(i,1)*delta_t;
        v(i+1,1)=v(i,1)+(-2*teta*omega*v(i,1)-(omega^2)*x(i,1))*delta_t;
        t(i+1,1)=t(i,1)+delta_t;        

    end

    for i=1:n       %解析的な解を格納する

        x_anal(i,1)=exp(-teta*omega*t(i,1))*(cos(omega*sqrt(1-teta^2)*t(i,1))+(teta/(sqrt(1-teta^2)))*sin(omega*sqrt(1-teta^2)*t(i,1)));

    end

    plot(t(1:n,1),x(1:n,1));        %数値解のプロット
    hold on                         %グラフの重ね合わせコマンド
    plot(t(1:n,1),x_anal(1:n,1));        %解析解のプロット
    legend("数値解","解析解");      %凡例の追加
    xlabel("時刻(s)");
    ylabel("変位(m)")
このコードで、シミュレーションを回した結果は図4の通りです。

図 4  式(2)の数値解と解析解の重ね合わせ

 

図4を見ると、質点が振動しながら減衰している様子がわかります。これが、俗にいう不足減衰です。この振動の周期ですが、 \zetaの値を変えると、少し変わるはずです。気になる人は、やってみてください（見た目では、わからないレベルかもしれませんが）。
 

1自由度強制振動系のシミュレーション

ここで、図1の質点に正弦外力を加えてみます。

すると式(2)のようになっていた運動方程式が外力が加わったことにより式(6)のように変化します。

 

　 \dfrac {d^2x}{dt^2}+2\zeta\omega\dfrac {dx}{dt}+\omega^2x=\dfrac{f_0}{M} sin(\omega _R t) \tag{6}

 

式(6)を解くのは、本当に煩雑なので、ここでは省略します。このプロセスは、微分方程式や振動工学の参考書に乗ってるはずです。

 

数値計算コードを乗せておきます。なお、自由振動のシミュレーションの時と、ばねマスダンパのパラメータは変えずに、 f_0=1 N, \omega_R=2 rad/sとして、シミュレーションを行いました。なお、簡単のため、 x(0)=0, v(0)=0としてシミュレーションを行います。

   t_end=100;   %シミュレーション時間
 delta_t=0.0001; %数値計算の時間刻みΔt(解析的な微分ではΔt→0)
 M=1;     %おもりの質量
 k=1;    %ばね定数
 c=0.2;   %減衰比が1以下となるように調整
 f_0=0.1;    %外力振幅
 omega_R=2; %外力角周波数

 teta=c/(2*sqrt(M*k));   %減衰比
 omega=sqrt(k/M);     %系の固有角振動数

 %%下4行は解析解を構成するために必要な変数
 A=-(f_0/M)*(2*teta*omega_R*omega)/(4*(teta^2*omega_R^2*omega^2)+(omega^2-omega_R^2)^2);
 B=(f_0/M)*((omega^2-omega_R^2))/(4*(teta^2*omega_R^2*omega^2)+(omega^2-omega_R^2)^2);
 C_1=-A;
 C_2=(-teta*omega*A-B*omega_R)/(omega*sqrt(1-teta^2));




 n=t_end/delta_t; %2次元配列の行数を指定

 x=zeros(n,1);    %数値解における変位を格納する配列
 v=zeros(n,1);    %数値解における速度を格納する変数
 x_anal=zeros(n,1);  %解析解における変位を格納する配列
 
 
 t=zeros(n,1);    %時刻を格納する配列

 x(1,1)=0;     %初期変位
 v(1,1)=0;           %初期速度

    for i=1:n-1     %オイラー法による微分方程式の数値計算
        %下の行にて1次の項までのテーラー展開にて、x(t+Δt)を計算
        x(i+1,1)=x(i,1)+v(i,1)*delta_t;
        v(i+1,1)=v(i,1)+(-2*teta*omega*v(i,1)-(omega^2)*x(i,1)+(f_0/M)*sin(omega_R*t(i,1)))*delta_t;
        t(i+1,1)=t(i,1)+delta_t;        

    end

    for i=1:n       %解析的な解を格納する

        x_anal(i,1)=exp(-teta*omega*t(i,1))*(C_1*cos(omega*sqrt(1-teta^2)*t(i,1))+C_2*sin(omega*sqrt(1-teta^2)*t(i,1)))+A*cos(omega_R*t(i,1))+B*sin(omega_R*t(i,1));

    end

    plot(t(1:n,1),x_anal(1:n,1));        %解析解のプロット
    hold on                         %グラフの重ね合わせコマンド
    plot(t(1:n,1),x(1:n,1));        %数値解のプロット
    legend("解析解","数値解");      %凡例の追加
    xlabel("時刻(s)");
    ylabel("変位(m)");

このコードを実行し、解析解と数値解を重ね合わせます。

 

図5 強制外力を伴う振動

　ここで、図5を眺めてみます。私の受けた振動学の授業では、式(6)の解の形として、正弦波の形を仮定していました。それは、ダンパが付いており、十分時間が経てば正しいのです。しかし、図5を見ると最初から、正弦波になるわけではないことが分かります。むしろ、最初の数十秒の間は、波形が乱れていることが分かります。これは、式(6)の初期条件により決まる解（過渡解）の影響といえます。過渡解とは式(6)の右辺を0にした時の解です（今回は、式(3)と同じ形をしています）。

　このことは、微分方程式の教科書に載っていることですが、式(6)のような非斉次微分方程式の解は、非斉次微分方程式の右辺を0にした時の一般解と、非斉次方程式そのものの特殊解の重ね合わせにより一般解が定まります。

　そして、今回の条件の場合、過渡解が式(3)の形をしており、 tを無限大に飛ばすと0ヘ収束します。このことから、図5において、十分時間が経過した定常状態においては、波形は、正弦波に限りなく近くなります。しかしながら、強制振動において、最初から、波形が正弦波になるとは、限らないのです。

　私は、振動学を学んでいるときに、過渡解の存在を忘れて一回沼りました。私の学科の機械工学科の方は、授業の時、あまり過渡解を意識することがありませんでしたので、授業を理解するという観点で、過渡解の意識はあまりしなくて良いと思います。

ただ、研究で振動学を扱う際には、過渡解の存在を意識すると、振動の世界がだいぶ違って見えると思います。言われれば、当たり前のことなのですが、解析の時に存在を忘れがちなので、覚えておくと、振動現象の本質的な部分が見えやすくなると思います。

 

最後に

　ここまで、長々と書いて参りましたが、お付き合いいただきありがとうございました。面白みもない記事だったと思いますが、機械工学科の方は、振動学に対するイメージ、それ以外の方は、教養の力学で扱った振動現象が実際には、どのような現象なのかということを、わかっていただけたら幸いです。

　次回は、太郎さんの、「HM-StarterKitについて(初学者向け)」です。

例のマウスの学習キットについてですかね？私は、標準マウスを作成するときに、はんだ付けが下手すぎて、動かなかったので、そういうキットを使うのは、初学者の方ならありかもしれませんね。

それでは、また。

 

推しについて

どうもWMMC B3のkuroです。

この記事は、WMMC Advent Calendar 2021の12日目の記事です。

昨日は、sophiaさんの　

やる気が消えた人へ 趣味のものづくりのやる気の出し方 - sophiaの書

でした。

私も、前期は学科に翻弄され精神がだいぶ病んでいたので、モノづくりに対するモチベが上がらず進捗を生むことが出来ませんでした...(言い訳)

この記事を読んで、ああ進捗出さなきゃなぁと思いました。マウス作ろ...

 

さて、今回の記事では、技術系のネタではなく、私の趣味である、美少女ゲ―について書いていこうと思います。一応、昨年のアドベントカレンダーでは、電気系の資格について書いていましたが、面白みに欠けるので、今回は、ゆるーく書いていきます。

注意事項1: この記事は、僕の主観と偏見に基づいて書きます。皆さん色々違ったご趣味をお持ちかもしれませんが、生暖かい目で見守ってくださると嬉しいな♪あと、口調が割と大変なことになっていることに書きあがった後、気が付いたので、そこに留意して、お読みください。

注意事項2: この記事で紹介するゲームの中には、18歳以上の方がプレイする前提の物があります。気になって検索する方は自己責任でお願いします。(よって、ヒロインはみんな18歳以上よん）

ということで、私がやった美少女ゲーのほんの一部を紹介したいと思います。

 

目次

 

1. 喫茶ステラと死神の蝶

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有名ブランドゆずソフトの最新作です。

大まかなストーリーは、事故に遭い、死亡したはずの大学生の主人公(高嶺昂晴)が、目を覚ますと、何故か事故当日の朝であった。当然、事故の瞬間には、また死亡してしまうはずだったが、事故の瞬間に死神の女の子である明月栞那が現れ、死を回避するために、喫茶店を一緒にやることになる。そこから、主人公の人生がいい方向に変わり始める。といったようなストーリーです。

この類のゲームの主人公は、高校生であることが多いですが、今回の主人公は大学生ということで、大学生ならば、自己投影出来るんじゃないでしょうかねぇ。

 

私が攻略済みのキャラの紹介を紹介していきます。

まず、外してはならない子は、四季ナツメです。黒髪でメイド服着てる子です。

恐らく、彼女に屈服しない益荒男なんぞこの世にはいなああああああああああああああい。と思います。

 

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出典:ゆずソフト，喫茶ステラと死神の蝶

↑↑この目たまんないですよねぇぇwwwこのシーンは、主人公が不注意で、ナツメさんの着替えを結果的に見てしまった後のものです。彼女のサドっ気が垣間見えるシーンですねぇ........。このブログを書くために、久しぶりにこのシーンを見たのですが、うん良き良き!!でも、本当は心優しい女の子なのですが、その辺はネタバレになるので、気になる人はご自由にという感じで。

主人公と恋仲になってからは、デレますねぇぇぇぇ。恋人になる前後で一番落差があるキャラなんじゃないでしょうか。こんな感じに....↓↓

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出典:ゆずソフト，喫茶ステラと死神の蝶

この子、女性のお客さんにナンパされた、主人公にやきもち焼いちゃってるんですよおぉぉぉぉぉぉ！もうダメ、戦闘不能。学科で荒んだ心が洗われて行きますねぇ...。

 

さて、四季ナツメさんの紹介はこれくらいにしておいて、明月栞那の紹介に移ります。死神っぽい鎌持ってる子です。この子が、主人公に、喫茶店を開こうと持ち掛けます。彼女、この見た目で、数百歳らしいですよ？？死神って年取らないんですねぇ.....

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出典:ゆずソフト，喫茶ステラと死神の蝶

なんか、とある界隈では、栞那ママと呼ばれているらしいです(知らん)。その異名の通り、包容力にあふれる女性です。年の功ですかねぇ？年は取っていますが、割と、フランクな性格で、コンプラが発動する寸前のセリフを、公然と吐き、主人公を困らせます。人間である、主人公と、死神である、明月栞那との恋愛においては、ひと悶着ありますが、これは、ネタバレになるので、気になる人はどうぞ。

僕は、泣きました。はい。この子のルートは、特に暖かみがあり、ああ、こんな家庭が築ければなぁとか考えました(仮定法過去)。栞那ママ。

 

さて、明月栞那さん(栞那ママ)の紹介はこれくらいにして、墨染希について紹介していきます。墨染希は、主人公と幼馴染の関係で、最初の方のシーンに、希に起こされるシーンがあります。最初の写真の茶髪の女の子です。とにかく、おっとりしていて、優しさがにじみ出ている子です。毎日、一人暮らしの主人公の、ご飯を作ったりと、身の回りの世話をしてくれます。彼女みたいな幼馴染が欲しかった....

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出典:ゆずソフト，喫茶ステラと死神の蝶

恋仲になる前は、上の写真のように、主人公とは、古き良き友達のような関係です。上の写真は、主人公が希に、クリぼっちをからかわれています。こういう、冗談を言い合える関係の女友達っていいですよね！

希と主人公が、子供の頃に、交わした約束があったりなかったりするのですが、これは、気になる人は確かめてみてください。このルートは、王道の幼馴染ルートを楽しめると思います。友達から恋人へと移り変わっていく二人の関係を見てみると面白いかもしれません。

恋人になってからは、希の態度が豹変します。主人公がカフェの他の女の子をただ見ていただけなのに、希が取った態度がこちら！↓↓↓

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出典:ゆずソフト，喫茶ステラと死神の蝶

はぁぁ。言葉が出ねぇっす。尊い。以上。主人公の些細な行動に対しても、やきもちを焼く、ちょっと危ない子ですが、愛されていると思えば、主人公も本望でしょう。きっと。ちょっと、束縛強めなのも、良い良い良い！行動を間違えると、ヤ〇デレ化しそうですが、それもまた一興。

残りは、汐山涼音と、火打谷愛衣ですが、火打谷さんはまだ攻略しておらず、涼音さんは、ルートの途中なので、仮に、読者の中で、その2人推しの方がいらっしゃったら、ごめんなさい。早急に攻略するので、お待ちください。

 

2.大図書館の羊飼い

ブランドAugustの有名作品です。この作品は2014年にアニメ化されているので、ゲームよりアニメだという方も楽しめると思います。このゲームは、18歳未満でも遊ぶことが出来るように、PS4やswitch版に移植されたものもあるので、switch版のリンクを載せておきます。気になる人はどうぞ。

www.amazon.co.jp

ストーリーは次の通り。読書中毒の主人公(筧京太郎)が通う汐美学園では、何でも願いを叶えてくれる『羊飼い』という存在がいると、都市伝説となっていた。主人公が所属する図書部は、羊飼いの存在を確かめるために動き出すといった感じのストーリーです。若干補足説明をしておくと、図書部は、本を読むことが活動内容ではなく、汐美学園を楽しくするために活動する何でも屋みたいな部活なのですが、なんでそのようになったかは、気になる人は、本編を確かめてみてください。

 

キャラの紹介に行きましょう。このゲームは、なにせ攻略キャラが多いのですべての子は紹介しきれないかもしれませんので、そん時はすみません。

 

まず、一人目は、桜庭玉藻です。この子↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

玉藻は、主人公と同学年で、図書部のまとめ役です。まぁ、凛とした見た目からもわかるかもしれませんね。彼女は、どうやらいい家柄の生まれのようで、家族関係の苦労が多いそうですね。家族から寄せられる期待が大きすぎていて、彼女自身、自己肯定感が低いみたいです。あと、女の子として扱われることが苦手なようで、言われるとはぐらかします。カワイイ。和風美人っていいよね！↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

 

主人公と恋人になってからは、さらに甘々になります。

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出典:August, 大図書館の羊飼い

玉藻は、恋人になってから主人公と釣り合う恋人になろうと、努力するのですが、そこが玉藻らしいですね。上のシーンは、今まで、ほとんどやってこなかった料理を、勉強しようとして、主人公に無理するなと止められた時のシーンです。はぁ、こんな顔しないでおくれよぉ、玉藻ぉ。健気すぎて、涙が出てくるよお。こんな恋人がいたらなぁ

 

桜庭玉藻さんの紹介はこれくらいにして、次は、御園千莉の紹介に移ります。主人公の1年後輩で、学園では、歌姫と呼ばれていて、学園の音楽科で声楽を専攻しています。

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出典:August, 大図書館の羊飼い

一時期、メディアに引っ張りだこだったので、嫌気がさして、周囲に愛想を使わなくなった子です。授業もさぼりがちだったりするのですが、とある事情があっての行動なので、気になる方は、確かめてみてください。

無愛想な子ですが、いたずら好きだったりと、意外な一面を持っています。一度、懐くとなかなか破壊力のある子です。髪の毛をショートにしていますが、昔はロングだったらしく....ロングな千莉も観てみたいとか考えてないですよ？？？

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出典:August, 大図書館の羊飼い

少し仲が深まってからの千莉です。↑↑さりげなく、主人公をからかってくるのですが、これは、ご褒美ですありがとうございます。彼女、付き合ってから、もっとデレるのですが、気になる方は、確かめてみてください。

 

御園千莉の紹介は、これくらいにして、鈴木佳奈の紹介に移りたいと思います。この子です。↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

彼女は、主人公の1年後輩で、図書部に所属しているのですが、同時に、学園の食堂『アプリオ』でアルバイトしている子です。図書部のムードメーカー的な存在で、にぎやかし要員として扱われています。しかしながら、結構思慮深く、人をしっかり観察している子です。私も、佳奈は、部員の中で、一番大人なのかもしれないなという感想を抱きました。

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出典:August, 大図書館の羊飼い

佳奈すけのこの顔はスコ。こっちも、元気をもらえます。佳奈のルートは、中々考えさせられる内容となっているので、気になる人は是非。

鈴木佳奈の紹介は、これくらいにして、続いて、小太刀凪の紹介に移ります。この子です。↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

自称サバサバ系女子らしいです。彼女は、主人公と同学年ですが、図書部には所属しておらず、図書委員という立場から、図書部に干渉してきます。動物が大の苦手なようで、猫とか近づいてくると、動けなくなるみたいです。猫カフェとか連れて行ってみたら面白そう。なんか、主人公と、図書部員の女子をやたらとくっつけようとする、少しお節介が入った性格をしていますが、一応理由があるみたいですよ。ネタバレになっちゃうので、気になる人は確かめてみてください。本当に、サバサバしているので、一番付き合いやすそうです。私の好みですね。はい。(なお選ぶ権利....)

小太刀凪さんの紹介はこれくらいにして、メインヒロイン最後は、我らが白崎つぐみです。この子。↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

天使が舞い降りたぁぁぁぁー！！！！！！この子、めちゃくちゃ素直です。軽く引くくらいに。あと、損得勘定抜きに物事を判断できる、真っすぐな心の持ち主です。見た目からにじみ出ていますよね？この白く澄み渡った心！基本性善説で、動いているので、人を疑いません。そこも、そうそう真似できないと思います。しかし、意志がはっきりしているという芯の強さも持ち合わせています。完璧超人じゃないですかぁぁ。引っ込み思案なのですが、またそれも良い。

全身がカワイイ属性で、埋め尽くされているので、恋仲になっても可愛いです。

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出典:August, 大図書館の羊飼い

上の画像は、主人公にやきもち妬いているのですが、声すら出す気になりませんでした。もういいや。

 

続いて、サブヒロインの紹介に移ります。文字数がだいぶ多くなってきて、皆さん、鬱陶しくなってきたと思うので、サクサク行きます。

まずは、嬉野紗弓実を紹介します。

この子です。↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

主人公と同学年ですが、ちっこいです。でも、本人にちっこいって言ったらしばかれるので気を付けてください。先ほど紹介した、鈴木佳奈と同じ、食堂『アプリオ』でアルバイトしています。割と物騒な性格で、こんなことを言ったりしてます。

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出典:August, 大図書館の羊飼い

ちっこいけど、底知れぬ怖さがありますねぇ。恋仲になると、まぁ化けるので、気になる人は、確かめてみてください。

続いて、芹沢水結について紹介します。この子です。↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

声優さんです。先ほど紹介した御園千莉は、天才肌ですが、水結は、努力の人です。私も、そこまでするのかと、少し驚いたくらいです。性格は、真っすぐですが、先ほど紹介した白崎みたいな引っ込み思案ではなく、言うことは言うという感じの子で、好感を持てました。御園千莉とは、何か関係があったようですが、気になる人は、確かめてみてください。

最後は、望月真帆について紹介します。このゲームでは、唯一主人公より年上のキャラです。この子です。↓↓

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出典:August, 大図書館の羊飼い

学園の生徒会長をしている人で、めちゃくちゃ頭が切れます。(僕もその頭脳がほしい）

最初から、主人公を生徒会へと入るように、ことあるごとに誘ってきます。きっと、そういうことなのでしょう。察してあげましょう。たまにポンコツなのですが、基本有能なので、学園内の揉め事とかを、大人の対応で、すんなりと解決してしまうすごい人です。

 

3.最後に

かなりの長文であったので、読者の皆様、ここまでお付き合いいただき、ありがとうございました。

ここまで、私の、よくわからない趣味を垂れ流してきましたが、興味の無い方には、本当に申し訳なかったです。なんか、途中から、口調が変になったりしたので、なんだこいつはとか思われても無理はないと思います。ただ、この記事を読んで、「この類のゲームってのも悪くないな」と思っていただけたなら、幸いです。

さて、明日の記事は、aosa4054さんの『多分酒について。』です。aosa4054さんはわたしの先輩にあたる方なのでしょうか？私も、お酒は好きなので楽しみです。それでは、また。

今年1年でやったこと

どうも、WMMC, B2のkuroです。普段は、まぁ、とあるジャンルのゲームをやったり、アニメ見てます。

私も、WMMC Advent Calendar 2020 - Adventarに参加することとなりました。

昨日は、XFA-27氏による「イヤホンを自作してみた話&ちょっと機体紹介」でした。私にとって、イヤホンは、買うのが当たり前だったので、イヤホン自作というトピックがとても新鮮に感じました。

 イヤホンを自作してみた話＆ちょっと機体紹介<WMMCアドベントカレンダーDay17> - XFA-27のチラシの裏 (hatenablog.com)

 

さて、今回は何を書こうかなって思ってたんですが、あることに、思い当たりました。「この1年間何してたんだ？」ってことです。なんか、このご時世で、旅行にも行けないし、よくわかんないまま一年が終わってしまいました。というわけで、今回のテーマは、「私が、2020年にやったこと」として、話を進めていきます。今回は、主に2つのことについて書いていこうと思います。まあ、人が一年間でやったことなんて面白くねぇ、なんて思うかもしれませんがお付き合いいただければ幸いです。後、私は色々ド素人なので、そこは宜しくお願いします。

 

1 マウスについて

2第三種電気主任技術者試験(通称 電験三種)について

 

  1. マウスについて

 クラシックマウス「ウリボウ」を作ったのですが、こんな感じです。

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原因不明の、モタドラの故障さらには、マイコンが不審な挙動を始めたので、バラバラにされています。赤外センサーで作ったから、デバッグがツレェ。また、素子が焼けなければいいけど。時間があるときに直しましょうかね。

また、一応、別の機体設計してたりします(ほとんど進んでませんが)。マイコン周りの設計は半分くらい終わっています。

データシートを読んで、先輩方や、同級生の方の助力もありまして、コンデンサをつける場所が判明したのでつけておきました。なお、このまま3か月放置してます(忙しいんですよ、ホントに)。大変なピン設定をやってないんですけどねw。あと、センサ部のFETの選定くらいまでは一応終わらせています。春休みまでには一通りの設計を、終わらせたいなって思ってるんですけど...(終わんねぇな、たぶん)

 

2. 第三種電気主任技術者試験(通称 電験三種)について

大学受験の勉強が虚無になるのが壮絶に嫌だった私は、そこら辺の知識使って資格取れねえかなってググってたら、それなりの難易度があって就職に使えるっていう資格である、第三種電気主任技術者試験(以下　電験三種といいます)ってのがありました。もともと、鉄道が好きで強電系の資格には興味はあったので、勉強してみっかなってノリでそれなりに勉強して受けてみました。一応説明しておくと、第三種電気主任技術者とは「電圧5万ボルト未満の事業用電気工作物（出力 5千キロワット以上の発電所を除く。）の工事、維持及び運用の保安の監督を行う」(引用: 電気主任技術者の資格と範囲 | ECEE 一般財団法人電気技術者試験センター )(2020.12/13現在)ことが可能です。つまり、高電圧機器を扱えるってことです。

 

科目は、理論、電力、機械、法規という、4科目からなっており、4科目すべて合格すると、免状が交付されます。法規が65分であること以外は、すべての科目で90分の試験時間です。また、すべてマークシート形式です。ただ、科目合格っていう制度があって、例えば、理論のみ合格点を超えた場合、一定期間(確か2年だったはず)は理論の試験が免除になるっていう制度があります。なので、一定期間の間に、4科目合格すれば、免状が交付されるっていう仕組みだったはずです。合格点は、公表されてませんが、60点を超えることがないということが推定されています。

 

結論から申し上げると、今年は、理論と機械の2科目で科目合格でした。なので、電力と法規の話は、参考程度に読んどいてください。理論と機械も、こんな感じなんかっていう体感だけ持ってもらえたら幸いです。

 

簡単に各科目の内容を見てみると、理論は、大まかには、静電場、コンデンサ、磁気、直流回路、交流回路、電子回路の問題が出て、A問題っていう1問1答形式の問題が14題、B問題っていう1問につき2題答えさせる問題が、3問(最後の１題は、選択問題)例年なら出題されます。1題5点です。ほとんど、電気回路の計算です、はい。コンデンサとか、静電場とかは、高校で物理選択だった人は、できると思います。ガウスの法則が使えれば大丈夫なんじゃないかな？

直流回路なども、オームの法則、キルヒホッフの法則がわかっていれば、大体解けます。まあ、ミルマンの定理やデブナンの定理を使えばより、早く解けるケースがあるので、これらの定理を覚えたほうがいい気がします（本番、キルヒホッフの法則でごり押した私でした)。

交流回路に関しては、微分方程式を立てて解くなんて時間ありません。なんせ90分で17問解くのですから。なので、素子の複素数表示をとりあえず、覚えて、直流のようにキルヒホッフ使うというやり方をします。これは、身に付けた方がいいと言えます。また、単相交流だけでは飽き足らず、三相交流なんてものも出してきます。三相交流は、結線方法が大きくかかわってきます。Y結線とΔ結線です。電源が、Y結線の場合は中性点接地とかいうやつで解きます。Y-Δ変換、Y-Δ変換とかも、他の科目で関わってくるので、ここで身に付けた方がいいかもしれないです。長くなりそうなので(すみません、文章力が...)、これくらいにして、とにかくベクトルがわかっていれば、参考書読むだけで、三相交流の問題はある程度解ける気がします。(公式暗記すれば、勝ち)

電子回路？知らない子ですねー。私は、トランジスタ回路と、オペアンプの計算ぐらいはできるようにしていった記憶があります。知識は、捨てました...（確か、素子の役割がわかってればある程度絞れた気がする)。電子回路は、問題の比率が低いのでまともにやってませんでした。

理論は、高校の数学、物理+高校物理よりもやや発展的な交流理論ができていれば、割と楽に合格点に乗るんじゃない？っていうのが体感でした。一応、使用した参考書を載せておきます。

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 続いて、電力です。

大まかには、発電、変電、送電、配電設備、さらに、電力計算が範囲となります。理論と比べ、知識ゲーと言えるかもしれません。発電では、水力発電、汽力(火力)発電、原子力発電、風力発電など、メジャーどころの発電方式はまんべんなく出ます。水力発電では、みんな大好きベルヌーイの定理、汽力発電では、みんな大好きエンタルピの計算が出ますが、普通に考えれば難しくないです(落ちたので何も言えませんが)。今年も、発電の部分で点数を稼いだ記憶があります。原子力発電の計算は、質量欠損の計算が出来れば、多分大丈夫です。発電に関して、知識問題は、発電設備の名前とか覚えないとまともに解けないので注意したほうがいいかもしれません。

変電、送電、配電の分野は勉強に手が回らずまともにやってないです。でも、頻出てかほとんど必ず出るので、やったほうがいいです。知識ゲ―なので。調相設備とかが頻出かな確か。

電力計算は、パーセントインピーダンスとかいうわけのわかんないものを使います(機械系の私にとって、なんのこっちゃ？っていう話でした)。後で勉強します...。また、誘電損とかを計算させられます。まあ、何とかなるだろってノリで今、勉強中です。

 

次は、機械についてです。

理論と比べて、勉強してないので、理論より情報量が少ないことをご容赦ください。

範囲は、電気機器、パワーエレクトロニクス、照明、電熱、自動制御、情報工学などの問題が出されます。しかし、直流電動機、誘導電動機などの問題がメインです。誘導電動機の問題では滑り率の計算は、やっておいたほうがいいかもしれないです。今年に限って言えば、いくつかは、理論の範疇で解けるなっていう印象でした。最後の自動制御の問題は、大学で制御工学とってれば、行けます。伝達関数書けってやつなので。今年は、簡単な周波数応答の問題が出ました。あと、論理回路も出るんですが、論理演算ができれば、ただそれを組み合わせるだけです。落ち着いて考えればいけます、はい。後、今年は、物体の慣性モーメントとトルクが与えられて、そこから物体の角加速度を出すという、機械系の私にはおいしい問題が出ました。そんなこんなで、なぜか合格しました。

 

最後は法規です。

この試験は、私は、受けてません。勉強してないのに、受かるはずないですから。この試験は、簡単に言うと、電気機器を扱う上で、必要な法律についての試験です。なので、勉強しないと永遠に受かることはないでしょう。私は、1か月くらい前に参考書を買って、やろうとしましたが、法令の多さに絶望し諦めました。この試験でやることは、頑張って法律覚えるくらいしかないです。後、力率改善などの計算問題の演習くらいかな？って、計画立ててます。

 

まとめとして、言えることは、電験三種は、決して簡単ではないです。求められていることが多い...ってのもありますが、とにかく計算がきっつい。でも、電気系に興味があるのなら、勉強してて、割と楽しいです（実際私もそうでした）。もし、強電に興味があるのなら、勉強してみると良いかもしれません。

 

 終わりに

ここまで、マウスの設計と、電験三種の話をしてきました。ほとんど、電験三種の話になってしまいました。マウスの設計も、進めなければ...。私の趣味を垂れ流すのは、次の機会ということで、気が向いたら、ブログを更新していこうと思います。最後まで、お付き合いいただきありがとうございました。

 

次回は、先輩のATさんです。

「STM32マイコンをレジスタ操作で動かす。HALの使い方を解説。」です。レジスタ操作は、興味があるので楽しみです。

 

追記) 私も、クリぼっちなので、当日は寝て過ごすとします。