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入力信号のフィルター処理と時間微分の提供

特に陽的ソルバーを使用する際は、一部の入力信号の時間微分の提示が必要となる場合があります。必要な入力微分を求める 1 つの方法は、入力をローパス フィルターでフィルター処理することです。入力のフィルター処理では入力信号が平滑化され、通常はモデルのパフォーマンスが改善します。もうひとつの利点は、Simscape™ エンジンがフィルター処理された入力の時間微分を計算することです。1 次フィルターでは 1 つの導関数が提供され、2 次フィルターでは 1 次および 2 次導関数が提供されます。入力のフィルター処理を使用する場合は、フィルター時定数の値を適切に選択することが重要です。

フィルター時定数は入力信号のフィルター処理を制御します。フィルター処理された入力は本来の入力に対して遅れますが、平滑化され、選択した時定数とほぼ同じだけの遅れを伴います。時定数は、使用するシステムの最小時間間隔を超えない値に設定します。非常に小さい時定数を選択すると、フィルター処理された入力信号は本来の入力信号に近くなります。しかし、このフィルター処理された入力信号によりシステムのスティッフが上昇し、シミュレーションの実行速度が遅くなります。

入力のフィルター処理の代わりに、入力信号の時間微分を追加の物理量信号として直接提供することもできます。

区分的に一定な信号については、入力微分を明示的にゼロに設定することもできます。

各入力信号の時間微分を提供する方法を制御するには、入力信号に接続されている Simulink-PS Converter ブロックを以下のように構成します。

  1. Simulink-PS Converter ブロックのダイアログ ボックスを開きます。

  2. [入力の取り扱い] タブをクリックします。

  3. 新しい Simulink-PS Converter ブロックをモデルに追加する場合、入力の取り扱いの既定オプションは [信号の提供][入力のみ] であり、ブロックには 1 つの Simulink® 入力端子と 1 つの物理量信号出力端子があります。

  4. 入力のフィルター処理をオンにするには、[フィルター処理と微分] パラメーターを [入力のフィルター処理、微分の算出] に設定します。[Input filtering order] パラメーターを使用して 1 次フィルターまたは 2 次フィルターを選択し、モデルに適した [入力フィルター処理時定数 (秒)] パラメーターの値を設定します。

  5. 入力信号のフィルター処理を回避するには、[フィルター処理と微分] パラメーターを [信号の提供] のままにします。次に、[信号の提供] パラメーターの値を次のいずれかに設定します。

    • 入力と最初の微分 — このオプションを選択すると、追加の Simulink 入力端子が Simulink-PS Converter ブロックに表示され、入力微分を提供する信号を接続できるようになります。

    • 入力と最初の 2 つの微分 — このオプションを選択すると、追加の Simulink 入力端子が 2 つ Simulink-PS Converter ブロックに表示され、入力微分を提供する信号を接続できるようになります。

  6. 最後に、入力信号が区分的に一定 (ステップなど) である場合、[フィルター処理と微分] パラメーターに [ゼロ微分 (区分定数)] の値を選択し、入力微分を明示的にゼロに設定することもできます。