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簡単なモデルの作成

簡単なモデルの概要

Simulink® ソフトウェアを使用して動的システムをモデル化し、モデルの動作をシミュレーションします。この簡単なモデルの基礎的な手法は、複雑なモデルで使用されるものと同じです。

簡単なモデルを作成するには、次の 4 つのブロックが必要です。

  • Sine Wave — モデルの入力信号を生成する。

  • Integrator — 入力信号を処理する。

  • Mux — 入力信号と処理された信号を 1 つの信号に結合します。

  • Scope — 信号を可視化します。

ブロックを接続した後、モデルをシミュレーションすると、正弦波信号が積分され、結果が元の信号と共に表示されます。

この簡単なモデルは、「新しいモデルの作成」から始めれば自身で作成できます。

簡単なモデルの作成

新しいモデルの作成

モデルを作成する前に、MATLAB® を起動してから Simulink を開始する必要があります。

  1. Simulink を起動します。MATLAB コマンド ウィンドウで次を入力します。

    simulink

    Simulink ライブラリ ブラウザーが開きます。

  2. Simulink ライブラリ ブラウザー メニューから、[ファイル][新規作成][モデル] を選択します。

    Simulink エディター ウィンドウが開きますが、右側ペイン (モデル ウィンドウ) は空のままです。

  3. [ファイル][名前を付けて保存] を選択します。[名前を付けて保存] ダイアログ ボックスが表示されます。

  4. [ファイル名] ボックスで、モデルの名前を入力します。たとえば、「simple_model」と入力します。次に [保存] をクリックします。

    モデルはファイル名 simple_model で保存されます。

ブロックをモデルに追加

モデルを作成するには、まず、Simulink ライブラリ ブラウザーから Simulink エディターのモデル ウィンドウにブロックをコピーします。この例でのブロックの説明については、「簡単なモデルの概要」を参照してください。

  1. Simulink ライブラリ ブラウザーで、Sources ライブラリを選択します。

    Simulink ライブラリ ブラウザーの右側ペインに Sources ライブラリのブロックが表示されます。

  2. Sine Wave ブロックを選択します。

    Sine Wave ブロックをモデル ウィンドウにドラッグします。

    Sine Wave ブロックのコピーがモデルに表示されます。

  3. Sine Wave ブロックを追加したのと同じ方法で、モデルに以下のブロックを追加します。

    ライブラリブロック
    SinksScope
    ContinuousIntegrator
    Signal RoutingMux

    これで簡単なモデルに必要なブロックが構成されました。

モデル内でのブロックの移動

モデル内のブロック同士を接続する前に、信号接続が単純明快になるようにブロックを論理的に配置します。

  1. Scope ブロックを Mux ブロック出力の後ろに移動します。モデル内でブロックを移動するには、以下のいずれかの方法を使用します。

    • ブロックをクリックしてドラッグします。

    • ブロックを選択して、キーボードの矢印キーを押します。

  2. Sine Wave ブロックおよび Integrator ブロックを Mux ブロックの前に移動します。

    モデルは次の図のようになります。

次のタスクは、ブロックと信号線の接続です。

簡単なモデルでのブロックの接続

モデル内のブロック接続

モデルにブロックを追加した後、ブロックを接続する必要があります。接続ラインはモデル内の信号を表わします。

ほとんどのブロックには片側または両側に山かっこが付いています。これらの山かっこは入力端子と出力端子を表します。

  • ブロックに向けて配置されている > 記号は "入力端子" です。

  • ブロックの外に向けて配置されている > 記号は "出力端子" です。

ブロック間を結ぶラインの描画

出力端子と入力端子との間にラインを描画することでブロックを接続します。この例でのモデルへのブロックの追加方法については、「ブロックをモデルに追加」を参照してください。

  1. Sine Wave ブロックの右側の出力端子にマウスのポインターを合わせます。

    ポインターは端子の上に持っていくと十字の形状に変わります。

  2. ラインをクリックして、出力端子から Mux ブロックの一番上の入力端子に向けてラインをドラッグします。

    マウス ボタンを押している間、接続するラインが赤い点線の矢印として表示されます。

  3. 入力端子の上でマウス ボタンを離します。

    Simulink により、ブロックが信号の流れる方向を示す矢印の付いたラインで接続されます。

  4. Integrator ブロックの出力端子を Mux ブロックの一番下の入力端子に接続します。

    1. Integrator ブロックを選択します。

    2. Ctrl キーを押したままにします。

    3. Mux ブロックを選択します。

    Integrator ブロックは自動的に Mux ブロックに信号線で接続されます。

      メモ:   Ctrl + クリック ショートカットは、遠く離れたブロックを接続するときや複雑なモデルで作業するときに便利です。

  5. Mux ブロック出力端子を Scope ブロックに接続します。

分岐線の描画

簡単なモデルは、あと 1 つの接続で完成です。モデルを完成するには、Sine Wave ブロックと Integrator ブロックを接続しなければなりません。

この最後の接続は、出力端子と入力端子を接続する他の 3 つの接続とは異なります。Sine Wave ブロックの出力端子は既に接続されているので、その既存の接続ラインを Integrator ブロックの入力端子に接続することになります。追加するラインは "分岐線" と呼ばれ、Sine Wave ブロックから Mux ブロックへ渡される信号と同じ信号を運びます。

  1. ポインターを Sine Wave ブロックと Mux ブロックとの間の "ライン上" に合わせます。左マウス ボタンをクリックします。

  2. Ctrl キーを押しながら、Integrator ブロックの入力端子と同じ高さまでドラッグして垂直なライン セグメントを作成します。

  3. 赤い点線の先端にカーソルを置くと、Integrator 入力端子の方向を指すライト ブルーのガイダンスの矢印が現れ、その矢印に合わせるようにカーソルを移動すると、カーソルが白抜きの矢印に変わります。

    カーソルを Integrator 入力端子にドラッグしてマウス ボタンを離します。

  4. 必要に応じて、Integrator ブロックに接続されたライン セグメントを滑らかにします。一直線になっていないライン セグメントを選択して、ラインがまっすぐになるまでドラッグします。

  5. これでモデル ダイアグラムは完成しました。[ファイル][保存] を選択します。

モデルの作成が終わると、モデルの動的な動作をシミュレーションできます。「簡単なモデルのシミュレーション」を参照してください。

信号線の交差

分岐信号では、「分岐線の描画」に示すように信号が接続される箇所で点線が表示されます。

既定では、交差するが接続しない直線の信号線は、一方の交差線の前と後ろにわずかな隙間が表示されます。

対角線と Stateflow® チャートの曲線には、隙間が表示されません。

接続せず交差する実線を表示するには、[Simulink 設定][エディターの既定値][従来のブロック線図テーマを使用] を選択します。

簡単なモデルのシミュレーション

シミュレーション オプションの設定

モデルのシミュレーションの前に、シミュレーション オプションを設定しなければなりません。[モデル コンフィギュレーション パラメーター] ダイアログ ボックスを使用して、終了時間やソルバーなどのオプションを指定します。この例でのモデルの作成方法については、「簡単なモデルの作成」を参照してください。

  1. Simulink エディターで、[シミュレーション][モデル コンフィギュレーション パラメーター] を選択します。[ソルバー] ペインに [コンフィギュレーション パラメーター] ダイアログ ボックスが開きます。

  2. [終了時間] フィールドに「20」と入力します。[最大ステップ サイズ] フィールドに「0.2」と入力します。

  3. [OK] をクリックします。

    パラメーター値が更新されて [コンフィギュレーション パラメーター] ダイアログ ボックスが閉じます。

シミュレーションの実行と結果の観察

コンフィギュレーション パラメーターの変更を入力したら、簡単なモデルをシミュレーションしてその結果を可視化できます。

  1. Simulink エディターで、[シミュレーション][実行] を選択します。

    シミュレーションが実行されます。シミュレーションは、[コンフィギュレーション パラメーター] ダイアログ ボックスで指定した終了時間に達すると終了します。

      ヒント:   あるいは、Simulink エディターのツール バーにある [シミュレーションの実行] ボタン [シミュレーションの一時停止] ボタン をクリックしても、シミュレーションを実行および一時停止できます。

  2. Scope ブロックをダブルクリックします。

    Scope ウィンドウが開き、シミュレーション結果が表示されます。正弦波信号と Integrator ブロックで積分した結果の余弦波信号がプロットされます。

  3. Scope ブロックのツール バーで、[パラメーター] ボタン をクリックします。[スタイル] タブを選択します。[Scope パラメーター] ダイアログ ボックスに Figure を編集するコマンドが表示されます。

  4. Figure の外観を変更します。たとえば、バケツ アイコンで Figure の色と Axes の背景色を白に指定し、ペイントブラシ アイコンで目盛、ラベル、グリッドの色を黒に指定します。信号線の色を、信号 1 は青に、信号 2 は緑に変更します。変更内容を確認するには [OK] をクリックします。

  5. [ファイル][閉じる][モデルを閉じる] を選択します。

    モデルおよびモデル コンフィギュレーション パラメーターが変更された状態で Simulink エディターが閉じます。

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