Parsim を使ったラピッドアクセラレータシミュレーション

この例では次を使用します。

この例では、入力値とパラメーター値の範囲で並列シミュレーションの実行を必要とするアプリケーションでラピッドアクセラレータを使用する方法を示します。

この例では、エンジンのアイドル回転数をシミュレーションするモデルを使用します。モデルの入力はバイパスエアバルブの電圧です。出力はアイドル回転数です。

parsim を使用して、2 セットのバルブ電圧で並列シミュレーションを実行します。2 つの値の範囲で 3 つの伝達関数ゲインパラメーターのうち 2 つを独立して変化させます。次の表に、8 つのシミュレーションをパラメーター値と共に示します。手順 2 で、外部入力 inpSets を作成します。変数 gain2 と変数 gain3 は 2 つのゲインパラメーターに対応します。

  Run 1      inpSets(1)    gain2 = 25     gain3 = 20

  Run 2      inpSets(1)    gain2 = 25     gain3 = 30

  Run 3      inpSets(1)    gain2 = 35     gain3 = 20

  Run 4      inpSets(1)    gain2 = 35     gain3 = 30

  Run 5      inpSets(2)    gain2 = 25     gain3 = 20

  Run 6      inpSets(2)    gain2 = 25     gain3 = 30

  Run 7      inpSets(2)    gain2 = 35     gain3 = 20

  Run 8      inpSets(2)    gain2 = 35     gain3 = 30

手順 1: 準備

最初にモデルを開きます。シミュレーションモードはラピッドアクセラレータに設定されています。既定の入力データと必須パラメーターは、ベースワークスペースに事前に読み込まれています。

次のようにしてモデルを開きます。

mdl = 'sldemo_raccel_engine_idle_speed';
open_system(mdl);

手順 2: 入力セットの作成

既定の入力値ベクトルに摂動を与え、新しい入力値ベクトルを取得します。

inpSets(1) = timeseries(inpData, time);
rndPertb = 0.5 + rand(length(time), 1);
inpSets(2) = timeseries(inpData.*rndPertb, time);
numInpSets  = length(inpSets);

手順 3: パラメーターセットの作成

次に、パラメーター gain2 および gain3 のさまざまな値に対してアイドル回転数がどのように変化するか調べます。Simulink.SimulationInputオブジェクトの配列を作成し、各シミュレーションに異なるパラメーター値と外部入力を指定します。SimulationInput オブジェクトの配列は、パフォーマンスを改善するために事前割り当てされます。外部入力は、モデルパラメーターを使用するのではなく、SimulationInput オブジェクトに直接指定できる点に注目してください。

gain2_vals = 25:10:35;
gain3_vals = 20:10:30;

num_gain2_vals = length(gain2_vals);
num_gain3_vals = length(gain3_vals);

numSims = num_gain2_vals*num_gain3_vals*numInpSets;
in(1:numSims) = Simulink.SimulationInput(mdl);

idx = 1;
for iG2 = 1:num_gain2_vals
    for iG3 = 1:num_gain3_vals
        for inpSetsIdx = 1:numInpSets
            in(idx) = in(idx).setModelParameter('SimulationMode', 'rapid', ...
                'RapidAcceleratorUpToDateCheck', 'off', ...
                'SaveTime', 'on', ...
                'SaveOutput', 'on');
            % Use setVariable to specify a new value for a variable during
            % simulations
            in(idx) = in(idx).setVariable('gain2', gain2_vals(iG2));
            in(idx) = in(idx).setVariable('gain3', gain3_vals(iG3));
            in(idx).ExternalInput = inpSets(inpSetsIdx);
            idx = idx + 1;
        end
    end
end

メモ: この例では、ラピッドアクセラレータモードでシミュレーションを実行してログを有効にするように、SimulationInput オブジェクトの setModelParameter メソッドを使用してモデルパラメーターを設定します。ラピッドアクセラレータターゲットのビルドには SetupFcn を使用しています。ラピッドアクセラレータターゲットを 1 回ビルドし、モデルのコンパイルにかかる時間を短縮するために以降のすべてのシミュレーションで使用します。SetupFcn のコードは次のとおりです。

function sldemo_parallel_rapid_accel_sims_script_setup(mdl)
    % Temporarily change the current folder on the workers to an empty
    % folder so that any existing slprj folder on the client does not
    % interfere in the build process.
    currentFolder = pwd;
    tempDir = tempname;
    mkdir(tempDir);
    cd (tempDir);
    oc = onCleanup(@() cd (currentFolder));
    Simulink.BlockDiagram.buildRapidAcceleratorTarget(mdl);
end

手順 4: シミュレーションの実行

関数parsimを使用してシミュレーションを並列実行します。最後の手順で作成された SimulationInput オブジェクトの配列 in は、最初の引数として関数 parsim に渡されます。シミュレーション出力データを、値が Simulink.SimulationOutput オブジェクトの配列である変数 out に保存します。各 SimulationOutput オブジェクトには、ログ信号に加え、SimulationMetadata が含まれています。parsim を使用して複数のシミュレーションを実行すると、後続のシミュレーションを継続して実行できるようにエラーがキャプチャされます。エラーがあれば SimulationOutput オブジェクトの ErrorMessage プロパティに表示されます。

out = parsim(in, 'ShowProgress', 'on', ...
    'SetupFcn', @() sldemo_parallel_rapid_accel_sims_script_setup(mdl));

[21-May-2021 17:46:47] Checking for availability of parallel pool...
Starting parallel pool (parpool) using the 'local' profile ...
Connected to the parallel pool (number of workers: 6).
[21-May-2021 17:47:51] Starting Simulink on parallel workers...
Analyzing and transferring files to the workers ...done.
[21-May-2021 17:48:54] Configuring simulation cache folder on parallel workers...
[21-May-2021 17:48:55] Running SetupFcn on parallel workers...
[21-May-2021 17:50:14] Loading model on parallel workers...
[21-May-2021 17:50:22] Running simulations...
[21-May-2021 17:50:29] Completed 1 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:29] Completed 2 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:29] Completed 3 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:29] Completed 4 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:29] Completed 5 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:29] Completed 6 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:36] Completed 7 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:36] Completed 8 of 8 simulation runs
[21-May-2021 17:50:36] Cleaning up parallel workers...

手順 5: 結果のプロット

さまざまなパラメーター値と入力で、時間に対するエンジンのアイドル回転数をプロットします。出力は配列形式に記録され、SimulationOuput オブジェクトからアクセスできます。

for i = 1:numSims
    simOut = out(i);
    t = simOut.tout;
    y = simOut.yout;
    plot(t, y)
    hold all
end

手順 6: MATLAB ワーカーを閉じる

delete(gcp('nocreate'))

参考

parsim

Parsim を使ったラピッド アクセラレータ シミュレーション