ドキュメンテーション

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モデルベース デザイン

モデルベース デザインとは

モデルベース デザインは、制御システム、信号処理、通信システムなどの動的システムを短期間で開発できる費用効果の高いプロセスです。モデルベース デザインでは、要求仕様の開発から設計、実装、テストまで、システム モデルが開発過程の中心となります。モデルは実行可能な設計仕様であり、開発の全過程を通して洗練させていきます。モデル開発の後、シミュレーションによってモデルが正しく機能するかどうかを見ることができます。

固定小数点の動作やタイミングの動作などのソフトウェアおよびハードウェアの実装要件をモデルに含めると、配布のための組み込みコードの生成やシステム検証のためのテスト ベンチを作成し、時間を節約し、手作業でのコード化によるエラーを避けることができます。

モデルベース デザインは、次のような理由から効率の向上に役立ちます。

  • プロジェクト チーム全員が共通の設計環境を使用する

  • 設計を要件に直接リンクする

  • テストと設計が統合され、継続的にエラーの検出と訂正が行われる

  • マルチドメイン シミュレーションを通してアルゴリズムを改良する

  • 組み込みソフトウェア コードを生成する

  • テスト スイートを開発し再利用する

  • ドキュメンテーションを生成する

  • 設計を再利用して、複数のプロセッサやハードウェア ターゲットすべてにシステムを配布する

Simulink を使用したモデル化、シミュレーションおよび解析

Simulink® では、理想的な線形モデルの枠を超えて、実世界の現象を説明する摩擦、空気抵抗、ギヤのすべり量、ハード ストップ、その他のパラメーターなどを考慮した、より現実的な非線形モデルを調べることができます。Simulink を使用すると、開発環境を、他の方法では不可能または非現実的であるようなシステムのモデル化と解析のための実験室と考えることができます。

Simulink は自動車のクラッチ システム、航空機の翼の揺れ、経済における通貨供給の影響など、あらゆる分野でほとんどすべての実世界の問題をモデル化し、シミュレーションするツールを提供します。Simulink には広範囲にわたる実世界の現象をモデル化した例も用意されています。

モデル化のためのツール

Simulink では、モデルをブロック線図として作成するためのグラフィカル エディターが提供されるため、手書きと同じ感覚でモデルを描くことができます。Simulink には、シンク、ソース、線形および非線形コンポーネント、コネクタ ブロックなどの包括的なライブラリが用意されています。これらのブロックで足りなければ、独自のブロックも作成できます。対話型の環境はモデル作成過程を簡略化し、言語やプログラムで微分方程式や差分方程式を作成する必要がありません。

モデルは階層構造になっているので、トップダウン、およびボトムアップの両方のアプローチでモデルを作成することができます。上位レベルでシステムを表示でき、表示後ドリルダウンすると順次下位レベルのモデルの詳細を表示できます。この方法により、モデルがどのように構成され、各部分がどのように関連しているかを詳しく知ることができます。

シミュレーションのためのツール

モデルの定義が終わると、モデルの動的な動作をシミュレーションできます。使用する数値積分手法は、Simulink で対話形式で行うか、MATLAB® のコマンド ウィンドウにコマンドを入力して指定できます。特に、複数のシミュレーションをバッチで実行する場合はコマンドが便利です。たとえば、モンテカルロ シミュレーションを行う場合や、ある範囲の値全体に対してパラメーターを適用する場合、MATLAB スクリプトを使用できます。

スコープと他の表示ブロックを使うと、シミュレーションの実行中にシミュレーション結果を表示できます。さらに、パラメーターを変更して、さまざまなシナリオを探索し、すぐにその結果を確認することができます。シミュレーション結果は、後処理や可視化のために MATLAB ワークスペースに保存できます。

解析ツール

モデル解析ツールには、MATLAB からアクセスできる線形化ツールと平衡点算出ツールが含まれており、さらに MATLAB およびアプリケーション ツールボックス内の多くのツールを併用できます。MATLAB と Simulink は統合されているため、モデルのシミュレーション、解析、変更をどちらの環境でも行うことができます。

MATLAB 環境との相互作用

Simulink ソフトウェアの実行にはモデルとブロック パラメーターの定義と評価が依存している MATLAB が必要です。また、Simulink は多くの MATLAB 機能を使用できます。たとえば、Simulink は MATLAB 環境を次の場合に利用します。

  • モデルの入力の定義

  • 解析と可視化のためのモデル出力の保存

  • MATLAB の演算子と関数の呼び出しによるモデル内関数の実行

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