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簡単なモデルの作成

このチュートリアルのモデルの概要

Simulink® を使用すると、システムをモデル化してそのシステムの動的な動作をシミュレーションすることができます。このチュートリアルの簡単なモデルの作成に用いる基礎的な手法は、複雑なモデルで使用されるものと同じです。

この簡単なモデルを作成するには、次の 4 つの Simulink ブロックが必要です。

  • Sine Wave — モデルの入力信号を生成します。

  • Integrator — 入力信号を処理します。

  • Bus Creator — 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。

このモデルをシミュレーションすると、正弦波信号が余弦信号に積分され、元の信号と共に結果が Scope ウィンドウに表示されます。

Simulink ライブラリ ブラウザーを開く

Simulink ライブラリ ブラウザーからは、新しいモデル (ブロック線図) を作成し、モデルで使用するブロックを検索することができます。MATLAB® を実行してから Simulink ライブラリ ブラウザーを開く必要があります。

  1. MATLAB ツールストリップから、[Simulink ライブラリ] ボタン をクリックするか、[コマンド ウィンドウ] で以下を入力します。

    simulink

    Simulink ライブラリ ブラウザーをはじめて開くときは少し遅延が生じます。

  2. ライブラリ ブラウザーが常にデスクトップ上の他のウィンドウの上に表示されるように設定します。ライブラリ ブラウザーのツール バーで、[常に前面に表示] ボタン を選択します。

特定のブロックの参照または検索

ブロック ライブラリから参照するには、MathWorks® 製品を選択し、左ペインの機能領域を選択します。または、使用可能なブロック ライブラリを一度にすべて検索することができます。

  1. Sine Wave ブロックを検索します。ブラウザーのツール バー上の検索ボックスに sine と入力して Enter キーを押します。Simulink は名前に sine が含まれるブロックのライブラリを検索し、それらのブロックを表示します。

  2. ブロックについての詳細情報を参照します。ブロックを右クリックし、[<ブロック名> ブロックのヘルプ] を選択します。すると、そのブロックのリファレンス ページと共にヘルプ ブラウザーが表示されます。

  3. ブロック パラメーターを表示します。ブロックを右クリックして、[ブロック パラメーター] を選択します。ブロック パラメーター ダイアログ ボックスが開きます。

Simulink エディターで新規モデルを開く

Simulink エディターでは、システムのモデルをビルドしてシミュレーションを実行することができます。Simulink ライブラリ ブラウザーを開いてから新しい Simulink モデルを作成する必要があります。

  1. Simulink ライブラリ ブラウザーのツール バーから、[新規モデル] ボタン をクリックします。Simulink エディター ウィンドウが開き、新しいブロック線図が表示されます。

  2. [ファイル][名前を付けて保存] を選択します。[ファイル名] テキスト 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、[保存] をクリックします。

    Simulink によって simple_model.slx というファイル名でモデルが保存されます。

モデルへのブロックの追加

モデルをビルドするには、まず、Simulink ライブラリ ブラウザーから Simulink エディターにブロックをコピーします。

  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。ライブラリ ブラウザーにライブラリ内のソース ブロックが表示されます。

  2. Sine Wave ブロックを選択します。

  3. Sine Wave ブロックを Simulink エディターにドラッグします。Sine Wave ブロックのコピーがモデルに表示されます。

  4. 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 RoutingBus Creator

    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。

ブロックの移動とサイズ変更

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 Bus ブロック出力の後ろに移動します。次のいずれかの方法を使用できます。

    • 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 Bus ブロックの前に移動します。

    モデルが次の図のようになるまでブロックを移動します。

Simulink ブロックの接続

モデルにブロックを追加した後、そのブロックをラインで接続します。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。

ブロック間を結ぶ信号線の描画

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。

  1. Sine Wave ブロックの右側の出力端子にカーソルを合わせます。

    ポインターは端子の上にもっていくと十字に変わります。

  2. ラインをクリックして、出力端子から Bus 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. ポインターが出力端子の上に置かれたら、マウス ボタンを放します。

    Simulink により、ブロックがラインで接続され、信号の流れる方向が矢印で示されます。

  4. 代わりの以下の手順を使用して、Integrator ブロックの出力端子を Bus Connector 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. Bus Connector ブロックをクリックします。

    Integrator ブロックが Bus Connector 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. 端子の位置を合わせることによって Bus Connector ブロックを Scope ブロックに接続します。

    1. Scope ブロックをクリックして、その入力端子が Bus Connector 出力端子に揃うまでドラッグします。端子間に薄い青の線が表示されます。

    2. マウス ボタンを放し、その青色の線をクリックすると黒色の信号線が作成されます。

分岐信号線の描画

単純なモデルはほとんど完成しました。モデルを完成するには、Sine Wave ブロックと Integrator ブロックを接続します。

この接続は、出力端子と入力端子を接続する他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 Bus ブロックへ渡される信号と同じ信号を運びます。

  1. Ctrl キーを押したままにします。

  2. 分岐線の起点にカーソルを合わせます。カーソルをクリックし、分岐線から離すようにドラッグして赤色の点線セグメントを形成します。

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

  4. ライン セグメントをドラッグしてまっすぐにし、ブロックと合わせます。これでモデルは完成しました。

シミュレーション パラメーターの定義

モデルの動作をシミュレーションする前に、シミュレーション パラメーターを定義します。シミュレーション パラメーターには、数値ソルバーのタイプ、開始および終了時間、最大ステップ サイズが含まれます。

  1. Simulink エディター メニューから、[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。[コンフィギュレーション パラメーター] ダイアログ ボックスの [ソルバー] ペインが開きます。

  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。

シミュレーションの実行

モデル コンフィギュレーション パラメーターを定義したら、モデルのシミュレーションを実行する準備が整っています。

  1. Simulink エディター メニューから、[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、[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。

シミュレーション結果の確認

モデルをシミュレーションしたら、シミュレーション結果を Scope ウィンドウで確認できます。

  1. 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 結果の余弦波信号がプロットされます。

  2. 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。

  3. Figure の外観を変更します。たとえば、Figure の色と座標軸の背景色に (バケツ アイコンで) 白を選択します。

  4. 目盛、ラベル、グリッドの色に (ペイントブラシ アイコンで) 黒を選択します。

  5. 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。

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