ドキュメンテーション

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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で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。ブロックとは、システムの数学演算を定義し、入力信号を提供するモデル要素です。

  • 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 — 複数の信号を 1 つの信号に結合します。

  • Scope — 入力信号を可視化し、出力信号と比較します。

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 エディターで新しいモデルを開く

Simulink エディターを使用して、モデルを作成します。

  1. MATLAB® を起動します。MATLAB ツールストリップから、[Simulink] ボタン をクリックします。

    Simulink をはじめて開くときは少し遅延が生じます。

  2. [空のモデル] テンプレートをクリックしてから、[モデルを作成] ボタンをクリックします。

    Simulink エディターが開き、新しいブロック線図が表示されます

  3. [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.slx[保存] をクリックします。

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、モデルで使用するブロックを検索できます。また、新しい Simulink モデル、プロジェクトまたは Stateflow® チャートも作成できます。

  1. Simulink エディターのツール バーで、[Simulink ライブラリ] ボタン をクリックします。

  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® 製品を選択してから、左ペインの機能領域を選択します。使用可能なすべてのブロック ライブラリを検索するには、検索語を入力します。

  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 は名前または説明に 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。

モデルへのブロックの追加

モデルを作成するには、ブロックを Simulink ライブラリ ブラウザー ウィンドウから Simulink エディターにドラッグするか、モデルをシングルクリックして検索語を入力します。

簡単な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 エディターにブロックをコピーします。

  1. Simulink ライブラリ ブラウザーの左側のペインで、Sources ライブラリを選択します。

  2. 右側のペインから、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. 次の代わりの手順を使用して、Scope ブロックを追加します。

    1. ブロック線図内をクリックします。

    2. 検索アイコンが表示されたら、「scope」と入力し、リストから [Scope] を選択します。

  5. Sine Wave ブロックと Scope ブロックを追加するための方法のいずれかを使用して、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
    ContinuousIntegrator
    Signal RoutingBus Creator

    これで簡単なモデルに必要なブロックを用意できました。

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入出力を配置します。

  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. 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。

ブロックの接続

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。

ブロックの出力端子と入力端子をラインで接続します。このラインは時間で変動する値をもつ信号を表します。

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。

    ポインターの形状が十字に変わります。

  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. Ctrl キー ショートカットを使用して、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。

  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。ブロックの水平方向の位置が揃うと、端子間に薄い青の線が表示されます。

    2. マウス ボタンを離します。推奨される接続を示す青い矢印が表示されます。

    3. 青い矢印の終端をクリックします。矢印がブロックを接続する黒い信号線に変わります。

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。

  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。

    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。

  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。

コンフィギュレーション 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、コンフィギュレーション パラメーターの既定値を変更できます。コンフィギュレーション パラメーターには、数値ソルバーのタイプ、開始時間、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。

      ヒント:   あるいは、Simulink エディターのツール バーにあるパラメーター ボタン をクリックして [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 ボックスを開くこともできます。

  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。[ソルバー] パラメーターが [自動] に設定されているため、Simulink がモデルをシミュレーションするのに最適な数値ソルバーを決定します。

  3. [OK] をクリックします。

シミュレーションの実行

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 バーまたは Scope ウィンドウのツール バーにあるシミュレーションの [実行] ボタン とシミュレーションの [一時停止] ボタン をクリックして、シミュレーションを制御することもできます。

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 ウィンドウのツール バーで、[スタイル] ボタンをクリックします。

    [スタイル] ダイアログ ボックスが開き、表示オプションが表示されます。

  3. 表示の外観を変更します。たとえば、表示色と Axes 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. 正弦波の信号線の色を青に、積分器の信号線の色を赤に変更します。変更内容を確認するには [OK] または [適用] をクリックします。

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