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データのインポートおよび信号の検査のシミュレーション

データのインポートとログ作成のワークフロー

Simulink® には、データのインポートとシミュレーション結果を表示するための次の 2 つの機能が用意されています。Signal Builder ブロックとシミュレーション データ インスペクターをもっています。Signal Builder ブロックを使用して、モデルに入力信号をインポートします。シミュレーション データ インスペクターはモデルの出力信号を表示して比較するためのものです。

典型的なワークフローには次のような手順が含まれます。

  1. Signal Builder ブロックに Microsoft® Excel® スプレッドシートから信号データをインポートします。「信号データのインポート」を参照してください。

  2. シミュレーション中の出力信号のログを有効にした後で、モデルをシミュレーションします。「モデルのシミュレーション」を参照してください。

  3. シミュレーション データ インスペクターで出力信号を表示し、比較します。
    信号の比較」を参照してください。

  4. シミュレーション データ インスペクターでプロットを作成し、印刷し、保存します。
    Figure の作成、保存および印刷」を参照してください。

このチュートリアルで使用される例

sldemo_2counters は Signal Builder ブロックと 2 つのサブシステムを含む Simulink モデルです。それぞれのサブシステムはカウンター回路です。

  • Enabled Subsystem — サブシステムが有効な間はカウンターをインクリメントし、サブシステムが無効になるとその出力を保持します。イネーブル端子は有効な間はリセット状態に構成されるため、このサブシステムが再び有効になると、カウンターはゼロにリセットされます。

  • Triggered Subsystem — 制御信号の立ち上がりエッジに対してカウンターをインクリメントします。

ex_signaldata.xls は Microsoft Excel ファイルです。ファイルには 2 つのシートに 2 セットの入力データが含まれています。最初の入力データのセットは、インパルスへのモデル応答をテストする矩形波です。2 番目の入力データのセットは、ランプ信号へのモデル応答をテストする三角波です。

信号データのインポート

Signal Builder ブロックの準備

サンプルの Excel スプレッドシートに含まれているのは、2 つの別個のシートにある 2 セットの入力データです。Signal Builder ブロックは、別個のシートを別個のグループにインポートするので、2 番目のグループを作成する必要があります。

  1. MATLAB® コマンド ウィンドウで次を入力します。

    sldemo_2counterssldemo_2counters

    Signal Builder ブロックのある例のモデルは、Simulink エディター ウィンドウに開かれます。

  2. Signal Builder ブロックをダブルクリックします。Signal Builder ウィンドウが開き、振幅信号をもつデータ グループを 1 つ表示します。

  3. Signal Builder のメニューから、[グループ][コピー] を選択します。[アクティブ グループ] ドロップダウン リストに、[Group 2] という名前の 2 番目のグループが表示されます。

  4. [グループ][名前の変更] を選択して、入力データを示すわかりやすい名前を入力します。たとえば、[Group 1] は Impulse Input に、[Group 2] は Ramp Input に名前を変更します。

Excel スプレッドシートからのデータのインポート

Simulink でモデルと共に Signal Builder ブロックを使って Excel ファイルからインポートしたデータを保存し、モデルを開くときにメモリにそのデータを読み込みます。大規模なデータ セットがある場合、Inport ブロックによる MAT ファイルの使用を検討してください。

  1. Signal Builder メニューから、[ファイル][ファイルからインポート] を選択します。[ファイルのインポート] ダイアログ ボックスで、[参照] ボタンをクリックし、フォルダー matlabroot\help\toolbox\simulink\examples を検索して ex_signaldata.xls を選択します。

    [ファイルのインポート] ダイアログ ボックスの [インポートするデータ] セクションに、Excel ファイル名がファイル中のシートのリストと共に表示されます。

  2. [すべて選択] チェック ボックスをオンにします。

  3. [選択したデータの位置] リストから、[選択した信号を別のグループに追加 (順に)] を選択します。Signal Builder は、各シートのデータをグループに変換します。

  4. [選択の確認] ボタンをクリックします。

  5. [ステータス履歴] ペインを確認します。

    [ステータス履歴] セクションには以下の情報が含まれています。

    • データのインポートが正常に行われている。

    • Signal Builder ブロックがシートごとに 1 つの信号を認識している。

    • Signal Builder ブロックが Excel スプレッドシートから信号名と振幅を認識している。

  6. [OK] をクリックします。

入力データの表示

Excel ファイルからデータをインポートすると、Signal Builder ウィンドウに入力信号を表示できます。

  1. Signal Builder ウィンドウ内の Ramp Input グループに表示されます。

  2. Amplitude というラベルの付いた信号を選択して、[編集][削除] を選択します。元の振幅信号は Impulse Input グループと Ramp Input グループの両方から削除されます。

  3. メニューから [座標軸][T の表示範囲を設定] を選択します。[時間範囲の設定] ダイアログ ボックスで最大値に「2.5」と入力します。

  4. 手順 3 を繰り返して、別の入力グループの時間範囲を設定します。

  5. [ファイル][保存] を選択します。

    信号グループは次のように見えます。このウィンドウは開いたままにしておきます。

    いずれのグループでも波が確認できない場合は、右下のボックスにある [Amplitude1] をダブルクリックします。

    メモ:    Signal Builder から元の Amplitude 信号を削除した後、モデルで Input Signal ラインを Signal Builder ブロックに接続し直さなければならない場合があります。

これで、出力信号を記録するようモデルを設定し、シミュレーションすることができます。「モデルのシミュレーション」を参照してください。

モデルのシミュレーション

出力信号のログを記録するためのモデルの構成

出力を記録し表示するには、モデル データのインポートとエクスポートのパラメーターを構成しなければなりません。

  1. モデル ウィンドウで、[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。[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. 左のペインで [データのインポート/エクスポート] を選択します。

  3. 次のチェック ボックスをオンにします。

    • 時間

    • 出力

    • 信号のログ

    • シミュレーション出力の記録および検証

  4. [コンフィギュレーション パラメーター][データのインポート/エクスポート][形式] パラメーターを [時間付き構造体] に設定します。

  5. [OK] をクリックします。

シミュレーションの実行

Signal Builder ウィンドウからシミュレーションを実行できます。このモデルで実行する入力を選択するか、定義済みの各入力で独立したシミュレーションを実行します。

  1. Signal Builder のツールバーで [すべてを実行] ボタンをクリックします。

    Simulink は、インパルス入力データに対して 0.0 秒から 2.00 秒までのモデル シミュレーションを実行してから、ランプ入力振幅データに対してもう一度実行します。シミュレーション データ インスペクター ツールが開きます。

  2. 表示する信号を選択します。

    [Run 1] の Input Signal 信号と Triggered Counter 信号を選択すると、"シミュレーション データ インスペクター" ウィンドウの右側のペインに 2 つのライン プロットが表示されます。

    メモ:    "シミュレーション データ インスペクター" ウィンドウにデータが表示されない場合、モデルの Input Signal のラインを Signal Builder ブロックに接続し直して、シミュレーションを再度実行しなければならない場合があります。

これで、結果をさらに詳しく検査することができます。「信号の比較」を参照してください。

信号の比較

シミュレーション データ インスペクターでは同一の実行や異なった実行での 2 つの信号を簡単に比較することができます。

  1. [シミュレーション データ インスペクター] ウィンドウで、[信号の比較] タブをクリックします。既定では、信号 1信号 2 を含む 5 つの列が表示されます。

  2. Run 1 に対する信号 1 列で、Enable Counter 信号を選択します。同様に、[実行 2] に対する[信号 2] 列で、Enable Counter 信号を選択します。

  3. 信号を検査します。上のペインのプロットには 2 つの独立した信号が含まれています。下のペインのプロットはこれら 2 つの信号の差を表わしています。

プロットの図形処理については、「Figure の作成、保存および印刷」を参照してください。

Figure の作成、保存および印刷

プロットからの図の作成

データ インスペクター プロットから Figure を作成して、印刷またはコンピューターに保存することができます。

  1. [シミュレーション データ インスペクター] ウィンドウの信号プロットの右上にある [プロット オプション] ボタンを選択します。サブメニューから [新規 Figure にプロット] を選択します。

    MATLAB の Figure のウィンドウが選択した信号と共に開きます。

図の保存と印刷

Figure をコンピューターに保存するには、以下の手順を実行します。

  1. Figure ウィンドウで、[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 ボックスが開きます。

  2. 図を保存したいフォルダーに移動します。

  3. [ファイル名] フィールドで、図の名前を入力します。

  4. [ファイルの種類] メニューからファイル形式を選択します。既定のファイル形式 [MATLAB Figure (*.fig)] にすると、もう一度図を開いた場合にモデルも開かれます。

  5. [保存] ボタンをクリックします。

  6. 図を印刷するには、[ファイル][印刷] を選択します。

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