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Discrete Derivative

離散時間微分係数の計算

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ライブラリ:
Simulink / Discrete

説明

Discrete Derivative ブロックは、次のようにオプションでスケーリングされる離散時間微分係数を計算します。

$y (t_{n}) = K (\frac{u (t_{n}) - u (t_{n - 1})}{T_{s}})$

ここで、それぞれ以下のようになります。

$u (t_{n})$ と $y (t_{n})$ は、それぞれ現在のタイムステップでのブロックの入力と出力です。
$u (t_{n - 1})$ は前のタイムステップでのブロックの入力です。
$K$ は、スケーリングファクターです。
$T_{s}$ は、シミュレーションの離散ステップサイズです。これは固定サイズになります。

メモ

このブロックは、トリガーが周期的でないサブシステム (周期的でない Function-Call Subsystem など) では使用しないでください。この構成では正しい結果は得られません。

端子

入力

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`Port_1` — 入力信号
スカラー | ベクトル | 行列

入力信号。スカラー、ベクトルまたは行列として指定します。

出力

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`Port_1` — スケーリングされる離散時間微分係数
スカラー | ベクトル | 行列

オプションでスケーリングされる離散時間微分係数。スカラー、ベクトルまたは行列として指定します。ブロックによる離散時間微分係数の計算方法の詳細については、説明を参照してください。[出力データ型] パラメーターを使用して出力信号のデータ型を指定します。

パラメーター

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メイン

`ゲイン値` — スケーリングファクター
`1.0` (既定値) | スカラー

現在のタイムステップでのブロックの入力に重みを付けるために使われるスケーリングファクター。実数値のスカラーとして指定します。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: gainval

型: 文字ベクトル

値: スカラー

既定の設定: '1.0'

`前の重み付き入力 K*u/Ts の初期条件` — 初期条件
`0.0` (既定値) | スカラー

前のスケール入力の初期条件。スカラーとして指定します。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: ICPrevScaledInput

型: 文字ベクトル

値: スカラー

既定の設定: '0.0'

`入力処理` — サンプルベースまたはフレームベースの処理を指定
`チャネルとしての要素 (サンプルベース)` (既定値) | `チャネルとしての列 (フレームベース)`

ブロックでサンプルベースかフレームベースのどちらの処理を実行するかを指定します。

チャネルとしての列 (フレームベース) — 入力の各列を独立したチャネルとして扱います (フレームベースの処理)。
メモ
フレームベースの処理には、DSP System Toolbox™ のライセンスが必要になります。
詳細については、サンプルベースおよびフレームベースの概念 (DSP System Toolbox)を参照してください。
チャネルとしての要素 (サンプルベース) — 入力の各要素を独立したチャネルとして扱います (サンプルベースの処理)。

[入力処理] を使って、ブロックでサンプルベースかフレームベースのどちらの処理を実行するかを指定します。ブロックは、入力 u にフレームベースの信号を受け入れます。その他すべての入力信号はサンプルベースでなければなりません。

入力信号 u	入力処理モード	ブロックは動作するか
サンプルベース	サンプルベース	はい
フレームベース	サンプルベース	いいえ、エラーが発生
サンプルベース	フレームベース	はい
フレームベース	フレームベース	はい

これらの 2 つの処理モードの詳細については、サンプルベースおよびフレームベースの概念 (DSP System Toolbox)を参照してください。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: InputProcessing

型: 文字ベクトル

値:

'Columns as channels
                        (frame based)'

'Elements as channels (sample
                        based)'

既定の設定:

'Elements as channels
                        (sample based)'

Signal Attributes

`出力の最小値` — 範囲チェックの最小出力値
`[]` (既定値) | スカラー

Simulink^® がチェックする出力範囲の下限値。

Simulink は、最小値を使って以下を行います。

一部のブロックに対するパラメーター範囲のチェック (ブロックパラメーターの最小値と最大値の指定を参照)
シミュレーション範囲のチェック (信号範囲およびシミュレーション範囲のチェックの有効化を参照)
固定小数点データ型の自動スケーリング
モデルから生成するコードの最適化。この最適化により、アルゴリズムコードが削除され、SIL やエクスターナルモードなどの一部のシミュレーションモードの結果に影響を与えることがあります。詳細については、指定した最小値と最大値を使用した最適化 (Simulink Coder)を参照してください。

メモ

[出力の最小値] により、実際の出力信号が飽和する (またはクリップされる) ことはありません。代わりに、Saturation ブロックを使用してください。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: OutMin

型: 文字ベクトル

値: '[ ]'| スカラー

既定の設定: '[ ]'

`出力の最大値` — 範囲チェックの最大出力値
`[]` (既定値) | スカラー

Simulink がチェックする出力範囲の上限値。

Simulink は、最大値を使って以下を行います。

一部のブロックに対するパラメーター範囲のチェック (ブロックパラメーターの最小値と最大値の指定を参照)
シミュレーション範囲のチェック (信号範囲およびシミュレーション範囲のチェックの有効化を参照)
固定小数点データ型の自動スケーリング
モデルから生成するコードの最適化。この最適化により、アルゴリズムコードが削除され、SIL やエクスターナルモードなどの一部のシミュレーションモードの結果に影響を与えることがあります。詳細については、指定した最小値と最大値を使用した最適化 (Simulink Coder)を参照してください。

メモ

[出力の最大値] により、実際の出力信号が飽和する (またはクリップされる) ことはありません。代わりに、Saturation ブロックを使用してください。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: OutMax

型: 文字ベクトル

値: '[ ]'| スカラー

既定の設定: '[ ]'

`出力データ型` — 出力データ型
`継承: 内部ルールによる継承` (既定値) | `継承: 逆伝播による継承` | `double` | `single` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `fixdt(1,16,2^0,0)`

出力データ型を指定します。以下を指定可能です。

データ型継承ルール (例: 継承: 逆伝播による継承
組み込みデータ型名 (例: single)
データ型オブジェクト名 (例: Simulink.NumericType オブジェクト)
データ型を評価する式 (例: fixdt(1,16,0))

[データ型アシスタントを表示] ボタンをクリックして、データ型の属性の設定に役立つ [データ型アシスタント] を表示します。詳細については、データ型アシスタントを利用したデータ型の指定を参照してください。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: OutDataTypeStr

型: 文字ベクトル

値:

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit:
										Inherit via back propagation' | 'double' | 'single' | 'int8'
										| 'uint8' | 'int16' | 'uint16' | 'int32' | 'uint32' |
										'int64' | 'uint64' | 'fixdt(1,16,0)' |
										'fixdt(1,16,2^0,0)'

既定の設定: 'Inherit: Inherit via internal rule'

`固定小数点ツールによる変更に対して出力データ型の設定をロックする` — 固定小数点ツールが出力データ型をオーバーライドするのを防止
`off` (既定値) | `on`

固定小数点ツールが、ブロックに指定した [出力] データ型をオーバーライドしないようにするには、このパラメーターを選択します。詳細については、[出力データ型の設定をロックする] の使用 (Fixed-Point Designer)を参照してください。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: LockScale

型: 文字ベクトル

値: 'off' | 'on'

既定の設定: 'off'

`整数丸めモード` — 固定小数点演算の丸めモード
`負方向` (既定値) | `正方向` | `最も近い偶数方向` | `最も近い正の整数方向` | `最も近い整数方向` | `最も簡潔` | `ゼロ方向`

固定小数点演算の丸めモードを指定します。詳細については、丸め (Fixed-Point Designer)を参照してください。

ブロックパラメーターは常に最近傍の表現可能な値に丸められます。ブロックパラメーターの丸めを直接制御するには、MATLAB^® の丸め関数を使用する式をマスクフィールドに入力します。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: RndMeth

型: 文字ベクトル

値:

'Ceiling' | 'Convergent' | 'Floor' | 'Nearest' | 'Round' | 'Simplest' |
                        'Zero'

既定の設定: 'Floor'

`オーバーフローの場合、最大値または最小値に飽和` — オーバーフローアクションの方法
`off` (既定値) | `on`

このチェックボックスをオンにすると、オーバーフローを、データ型が表現できる最小値または最大値のいずれかに飽和させます。このオプションを選択しないと、オーバーフローはラップします。

このチェックボックスをオンにすると、飽和は出力や結果だけでなく、このブロックの内部演算すべてに適用されます。通常、オーバーフローが可能ではない場合は、コード生成プロセスで検出されます。この場合、コードジェネレーターでは飽和コードは生成されません。

プログラムでの使用

ブロックパラメーター: DoSatur

型: 文字ベクトル

値: 'off' | 'on'

既定の設定: 'off'

モデルの例

浮動小数点入力の離散時間微分

この例では、Discrete Derivative ブロックを使用して浮動小数点入力信号の離散時間微分を計算します。

モデルを開く

固定小数点の微分

このモデルでは、フィルター付きとフィルターなしの固定小数点微分アルゴリズムのサンプル実装を、対応する浮動小数点実装と比較します。

モデルを開く

ブロックの特性

データ型	`double` \| `fixed point` \| `integer` \| `single`
直接フィードスルー	`いいえ`
多次元信号	`いいえ`
可変サイズの信号	`はい`
ゼロクロッシング検出	`いいえ`

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

Triggered Subsystem の階層内で使用される場合は絶対時間に依存します。
生成されたコードは、ある条件の下で関数 memcpy または関数 memset (string.h) に依存します。

PLC コード生成
Simulink® PLC Coder™ を使用して構造化テキストコードを生成します。

固定小数点の変換
Fixed-Point Designer™ を使用して固定小数点システムの設計とシミュレーションを行います。

参考

Derivative | Discrete-Time Integrator

Discrete Derivative

説明

メモ

端子

入力

Port_1 — 入力信号 スカラー | ベクトル | 行列

出力

Port_1 — スケーリングされる離散時間微分係数 スカラー | ベクトル | 行列

パラメーター

メイン

ゲイン値 — スケーリング ファクター 1.0 (既定値) | スカラー

プログラムでの使用

前の重み付き入力 K*u/Ts の初期条件 — 初期条件 0.0 (既定値) | スカラー

プログラムでの使用

入力処理 — サンプルベースまたはフレームベースの処理を指定 チャネルとしての要素 (サンプル ベース) (既定値) | チャネルとしての列 (フレーム ベース)

メモ

プログラムでの使用

Signal Attributes

出力の最小値 — 範囲チェックの最小出力値 [] (既定値) | スカラー

メモ

プログラムでの使用

出力の最大値 — 範囲チェックの最大出力値 [] (既定値) | スカラー

メモ

プログラムでの使用

出力データ型 — 出力データ型 継承: 内部ルールによる継承 (既定値) | 継承: 逆伝播による継承 | double | single | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,0) | fixdt(1,16,2^0,0)

プログラムでの使用

固定小数点ツールによる変更に対して出力データ型の設定をロックする — 固定小数点ツールが出力データ型をオーバーライドするのを防止 off (既定値) | on

プログラムでの使用

整数丸めモード — 固定小数点演算の丸めモード 負方向 (既定値) | 正方向 | 最も近い偶数方向 | 最も近い正の整数方向 | 最も近い整数方向 | 最も簡潔 | ゼロ方向

プログラムでの使用

オーバーフローの場合、最大値または最小値に飽和 — オーバーフロー アクションの方法 off (既定値) | on

プログラムでの使用

モデルの例

浮動小数点入力の離散時間微分

固定小数点の微分

ブロックの特性

拡張機能

C/C++ コード生成 Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

PLC コード生成 Simulink® PLC Coder™ を使用して構造化テキスト コードを生成します。

固定小数点の変換 Fixed-Point Designer™ を使用して固定小数点システムの設計とシミュレーションを行います。

参考

R2006a より前に導入

Simulink ドキュメンテーション

サポート

Free Ebook: Managing Model-Based Design

`Port_1` — 入力信号
スカラー | ベクトル | 行列

`Port_1` — スケーリングされる離散時間微分係数
スカラー | ベクトル | 行列

`ゲイン値` — スケーリングファクター
`1.0` (既定値) | スカラー

`前の重み付き入力 K*u/Ts の初期条件` — 初期条件
`0.0` (既定値) | スカラー

`入力処理` — サンプルベースまたはフレームベースの処理を指定
`チャネルとしての要素 (サンプルベース)` (既定値) | `チャネルとしての列 (フレームベース)`

`出力の最小値` — 範囲チェックの最小出力値
`[]` (既定値) | スカラー

`出力の最大値` — 範囲チェックの最大出力値
`[]` (既定値) | スカラー

`出力データ型` — 出力データ型
`継承: 内部ルールによる継承` (既定値) | `継承: 逆伝播による継承` | `double` | `single` | `int8` | `uint8` | `int16` | `uint16` | `int32` | `uint32` | `int64` | `uint64` | `fixdt(1,16,0)` | `fixdt(1,16,2^0,0)`

`固定小数点ツールによる変更に対して出力データ型の設定をロックする` — 固定小数点ツールが出力データ型をオーバーライドするのを防止
`off` (既定値) | `on`

`整数丸めモード` — 固定小数点演算の丸めモード
`負方向` (既定値) | `正方向` | `最も近い偶数方向` | `最も近い正の整数方向` | `最も近い整数方向` | `最も簡潔` | `ゼロ方向`

`オーバーフローの場合、最大値または最小値に飽和` — オーバーフローアクションの方法
`off` (既定値) | `on`

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

PLC コード生成
Simulink® PLC Coder™ を使用して構造化テキストコードを生成します。

固定小数点の変換
Fixed-Point Designer™ を使用して固定小数点システムの設計とシミュレーションを行います。