航空宇宙モデルの作成

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航空宇宙モデルの作成

基本的な手順

モデルの複雑さに関係なく、航空宇宙モデルを作成する場合も、他の Simulink^® モデルを作成する場合と同じ基本的な手順を使用します。

Aerospace Blockset™ ライブラリを開きます。このライブラリには、Simulink ライブラリブラウザからアクセスすることも、MATLAB^® コマンドラインから Aerospace Blockset ウィンドウを直接開くこともできます。
```
aerolib 
```
ウィンドウ内の任意のライブラリをダブルクリックすると、その内容が表示されます。この図は、Aerospace Blockset ライブラリウィンドウを示しています。
ブロックを選択して配置します。まず、モデルを構築するために必要なブロックを選択し、次にモデルウィンドウにブロックを配置する必要があります。Simulink モデルの大部分では、次の各カテゴリから 1 つ以上のブロックを選択します。
1. ソースブロックは、正弦波、クロック、制限された帯域のホワイトノイズなどの信号を生成したり、モデルにインポートしたりします。
2. シミュレーションブロックは、シミュレーションでアクションを実行するほぼすべてのタイプのブロックで構成できます。シミュレーションブロックは、アクチュエータブロック、数学演算、Aerospace Blockset ライブラリのブロックなど、シミュレートされるモデル機能の一部を表します。
3. 信号ルーティングブロックは、モデル内のあるポイントから別のポイントに信号をルーティングします。モデル内で 2 つ以上の信号を結合またはリダイレクトする必要がある場合は、Mux や Demux などの Simulink 信号ルーティングブロックを使用することになります。
  Mux ブロックの代わりに、Vector Concatenate ブロックの Mode パラメータの Vector オプションを検討してください。このブロックは、モデル内のあるポイントから別のポイントに信号をルーティングするためのより一般的な方法を提供します。Vector モードは、同じデータ型の信号のベクトルを入力として受け取り、連続した出力信号を作成します。このブロックは、入力に応じて、入力のいずれかが行ベクトルまたは列ベクトルである場合に、それぞれ行ベクトルまたは列ベクトルを出力します。
4. シンクブロックはモデル出力を表示、書き込み、または保存します。シミュレーションの結果を確認するには、Sink ブロックを使用する必要があります。
ブロックを設定します。ほとんどのブロックには、特定のシミュレーションパラメータに合わせてブロック機能をカスタマイズできる構成オプションが備わっています。たとえば、ISA Atmosphere Model ブロックは、対流圏の高さ、対流圏界面、海面での空気密度を設定するための構成オプションを提供します。
ブロックを接続します。ブロック間の信号経路を作成するには、ブロックを相互に接続します。クリックしてドラッグすることで手動で行うことも、ブロックを自動的に接続することもできます。
サブシステムをカプセル化します。Aerospace Blockset ブロックで作成されたシステムは、Simulink モデルのサブシステムと同様に、より大規模で複雑なモデルのサブシステムとして機能できます。

シンプルなアクチュエータシステムを構築する

Simulink 製品は、動的システムをモデリング、シミュレーション、および分析するためのソフトウェア環境です。正弦波でアクチュエータを駆動し、正弦波に重ねてアクチュエータの位置を表示する簡単なモデルを構築してみます。

Model with Sine wave driving Actuator block. Actuator position and sine wave are input to a Mux block and displayed in a Scope block.

メモ

モデルを構築するのではなく、完全なモデルを開きたい場合は、シンプルなアクチュエータシステムモデルを参照してください。

モデルを作成するセクションでは、Windows^® プラットフォームでモデルを構築する方法について説明します。同じ手順を使用して、Linux^® プラットフォームでモデルを構築できます。

このセクションでは、モデルの構築方法について説明します。モデルの構成パラメータを設定する方法については説明しません。モデルに対するモデルコンフィギュレーションパラメーターの設定を参照してください。このトピックでは、モデルの「構成パラメータ」ダイアログボックスについて説明します。構成パラメータを設定しないと、モデルのシミュレーションで次のような警告が表示される場合があります。

Warning: Using a default value of 0.2 for maximum step size.  
The simulation step size will be equal to or less than this 
value.  You can disable this diagnostic by setting 
'Automatic solver parameter selection' diagnostic to 'none' 
in the Diagnostics page of the configuration parameters 
dialog

シンプルなアクチュエータシステムモデル

ライブスクリプトを開く

この例では、単純なアクチュエータシステムモデルを構築する方法を示します。

model='aeroblktutorial';
open_system(model)

モデルを作成する

新しい空のモデルを作成し、Simulink ライブラリブラウザーを開くには:

MATLAB Home タブで、Simulink をクリックします。Simulink スタートページで、[空のモデル] テンプレートをクリックし、[モデルの作成] をクリックします。
ライブラリブラウザを開くには、ブラウザボタンをクリックします。
Sine Wave ブロックをモデルに追加します。
1. ライブラリブラウザで ソース をクリックすると、Simulink ソースライブラリ内のブロックが表示されます。
2. Sine Wave ブロックをソースライブラリから新しいモデルウィンドウにドラッグします。
Linear Second-Order Actuator ブロックをモデルに追加します。
1. ライブラリブラウザで Aerospace Blockset の横にあるシンボルをクリックして、航空宇宙ブロックの階層リストを展開します。
2. 展開されたリストで、アクチュエータ をクリックして、アクチュエータライブラリ内のブロックを表示します。
3. Linear Second-Order Actuator ブロックをモデルウィンドウにドラッグします。
Mux ブロックをモデルに追加します。
1. ライブラリブラウザで 信号ルーティング をクリックすると、Simulink 信号 & システムライブラリ内のブロックが表示されます。
2. Mux ブロックを信号ルーティングライブラリからモデルウィンドウにドラッグします。
Scope ブロックをモデルに追加します。
1. ライブラリブラウザで Sinks をクリックすると、Simulink Sinks ライブラリ内のブロックが表示されます。
2. Scope ブロックを Sinks ライブラリからモデルウィンドウにドラッグします。
モデル内の Mux ブロックのサイズを変更します。
1. Mux ブロックをクリックしてブロックを選択します。
2. マウスボタンを押したまま、Mux ブロックの角をドラッグして、ブロックのサイズを変更します。
ブロックを結線します。
1. ポインターを Sine Wave ブロックの出力ポートの近くに配置します。マウスボタンを押したまま、表示される線を Linear Second-Order Actuator ブロックの入力ポートに触れるまでドラッグします。マウスボタンを放します。
2. 同じ手法を使用して、Linear Second-Order Actuator ブロックの出力を Mux ブロックの 2 番目の入力ポートに接続します。
3. 同じ手法を使用して、Mux ブロックの出力を Scope ブロックの入力ポートに接続します。
4. ポインターを Mux ブロックの最初の入力ポートの近くに配置します。マウスボタンを押したまま、Sine Wave ブロックの出力ポートからの線の上に表示される線を、二重の十字線が表示されるまでドラッグします。マウスボタンを放します。交差点に結び目がある場合、線は接続されています。
ブロックパラメータを設定します。
1. Sine Wave ブロックをダブルクリックします。表示されるダイアログボックスで、ブロックのパラメータを設定できます。
  この例では、周波数パラメータに「10」と入力して、10 rad/s の正弦波を生成するようにブロックを構成します。正弦波のデフォルトの振幅は 1 で、位相は 0 で、振幅および 位相オフセット パラメータによって指定されます。
2. [OK] をクリックします。
3. Linear Second-Order Actuator ブロックをダブルクリックします。
  この例では、アクチュエータのデフォルトの固有周波数は 150 rad/s、減衰率は 0.7、初期位置は 固有周波数、減衰率、初期位置 パラメータで指定された 0 ラジアンです。
4. [OK] をクリックします。

シミュレーションの実行

これで、構築したモデルを実行して、システムが時間の経過とともにどのように動作するかを確認できます。

画面にスコープウィンドウがまだ開いていない場合は、Scope ブロックをダブルクリックします。スコープウィンドウが表示されます。
モデルウィンドウの シミュレーション メニューから実行を選択します。10 rad/s の正弦波を含む信号とアクチュエータの位置を含む信号がスコープ上にプロットされます。
Scope ブロックの表示を調整します。シミュレーションの実行中に、スコープの y 軸を右クリックし、自動スケール を選択します。スコープの垂直範囲は、信号に適合するように調整されます。
Sine Wave ブロックパラメータを変更します。
1. シミュレーションの実行中に、Sine Wave ブロックをダブルクリックして、そのパラメータダイアログボックスを開きます。
2. その後、正弦波の周波数を変更できます。周波数 フィールドに「1 」または「20 」と入力してみてください。変更内容を入力するには、[正弦波] ダイアログボックスを閉じます。その後、スコープで変更を観察できます。
シミュレーションを停止するには、シミュレーション メニューから停止を選択します。

シミュレーションの実行中は、多くのパラメータは 変更できません。これは通常、信号の寸法やサンプルレートを直接的または間接的に変更するパラメーターの場合に当てはまります。ただし、正弦波の 周波数 パラメータなど、シミュレーションを停止せずに調整できるパラメータもあります。

スクリプトからシミュレーションを実行する

スクリプトから Simulink シミュレーションを変更して実行することもできます。これにより、モデルパラメータの変化を自動化し、多数のシミュレーション条件を迅速かつ効率的に探索できるようになります。これを行う方法については、プログラムによるシミュレーションの実行を参照してください。

航空宇宙の例にアクセスする

Aerospace Blockset の例にアクセスするには:

MATLAB コマンドウィンドウを開きます。
疑問符をクリックします。
Aerospace Blockset に移動し、Examples タブをクリックします。

参考

Linear Second-Order Actuator