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Discrete State-Space

離散状態空間システムの実現

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ライブラリ:
Simulink / Discrete

説明

空でない行列に対するブロックの動作

Discrete State-Space ブロックは、次のように記述されるシステムを実現します。

$$\begin{array}{c}x(n+1)=Ax(n)+Bu(n)\\ y(n)=Cx(n)+Du(n),\end{array}$$

ここで、u は入力、x は状態、y は出力です。行列係数は、下の図に示すように、次のような特性をもっていなければなりません。

• [A] は、n 行 n 列の行列でなければなりません。n は状態数です。

• [B] は、n 行 m 列の行列でなければなりません。m は入力数です。

• [C] は、r 行 n 列の行列でなければなりません。r は出力数です。

• [D] は、r 行 m 列の行列でなければなりません。

ブロックは 1 つの入力を受け入れ、1 つの出力を生成します。入力ベクトルの幅は [B] 行列と [D] 行列の列数です。出力ベクトルの幅は [C] 行列と [D] 行列の行数です。初期状態ベクトルを定義するには、[初期条件] パラメーターを使用します。

[A]、[B]、[C]、[D]、または [初期条件] にゼロのベクトルまたは行列を指定するには、関数 zeros を使用します。

空行列に対するブロックの動作

行列 [A]、[B]、および [C] が空である場合 (例: [])、ブロックの機能は y(n) = Du(n) になります。[初期条件] ベクトルも空である場合、ブロックはゼロの初期状態ベクトルを使用します。

例

アニメーションを使った倒立振子

この例では、Simulink® を使用して倒立振子システムをモデル化およびアニメーション化する方法を示します。倒立振子の重心はピボット点より上にあります。この位置を安定して維持するために、システムは振子が落下を開始するとピボット点を重心より下に移動する制御ロジックを実装します。倒立振子は制御手法のテストに使用される古典力学問題です。

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端子

入力

Port_1 — 入力信号

スカラー | ベクトル

幅が [B] 行列と [D] 行列の列数と等しい入力ベクトル。詳細については、説明を参照してください。

ヒント

整数および固定小数点の入力信号の場合、Fixed-Point State-Space ブロックを使用します。

データ型: single | double

出力

Port_1 — 出力ベクトル

スカラー | ベクトル

幅が [C] 行列と [D] 行列の行数と等しい出力ベクトル。詳細については、説明を参照してください。

データ型: single | double

パラメーター

メイン

A — 行列係数 A

1 (既定値) | スカラー | ベクトル | 行列

行列係数 A を実数の n 行 n 列の行列で指定します。n は状態数です。行列係数の詳細については、説明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: A

型: 文字ベクトル

値: スカラー | ベクトル | 行列

既定の設定: '1'

B — 行列係数 B

1 (既定値) | スカラー | ベクトル | 行列

行列係数 B を実数の n 行 m 列の行列で指定します。n は状態数、m は入力数です。行列係数の詳細については、説明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: B

型: 文字ベクトル

値: スカラー | ベクトル | 行列

既定の設定: '1'

C — 行列係数、C

1 (既定値) | スカラー | ベクトル | 行列

行列係数 C を実数の r 行 n 列の行列で指定します。r は出力数、n は状態数です。行列係数の詳細については、説明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: C

型: 文字ベクトル

値: スカラー | ベクトル | 行列

既定の設定: '1'

D — 行列係数、D

1 (既定値) | スカラー | ベクトル | 行列

行列係数 D を実数の r 行 m 列の行列で指定します。r は出力数、m は入力数です。行列係数の詳細については、説明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: D

型: 文字ベクトル

値: スカラー | ベクトル | 行列

既定の設定: '1'

初期条件 — 初期状態ベクトル

0 (既定値) | スカラー | ベクトル

初期状態ベクトルをスカラーまたはベクトルとして指定します。初期状態ベクトルには、inf または NaN の値を含めることはできません。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: InitialCondition

型: 文字ベクトル

値: スカラー | ベクトル

既定の設定: '0'

サンプル時間 (継承は -1) — サンプルの間隔

-1 (既定値) | スカラー | ベクトル

サンプルの時間間隔を指定します。サンプル時間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: SampleTime

型: 文字ベクトル

値: スカラー | ベクトル

既定の設定: '-1'

状態属性

状態名 — ブロックの状態の一意の名前

'' (既定値) | 英数字の文字列

ブロックの状態に固有名を割り当てるにはこのパラメーターを使用します。既定の設定は ' ' です。このフィールドが空白のままの場合、名前は割り当てられません。このパラメーターを使用する場合、以下のことを考慮してください。

• 有効な識別子は英字またはアンダースコア文字で始まり、英数字またはアンダースコア文字が続きます。

• 状態名は選択されたブロックに対してのみ適用されます。

このパラメーターを設定し、[適用] ボタンをクリックすると、[状態名を Simulink の信号オブジェクトに関連付ける] が有効になります。

詳細については、C Data Code Interface Configuration for Model Interface Elements (Simulink Coder)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: StateName

型: 文字ベクトル

値: 一意の名前

既定の設定: ''

状態名を Simulink の信号オブジェクトに関連付ける — 状態名の信号オブジェクトへの関連付けを要求

off (既定値) | on

状態名が Simulink^® 信号オブジェクトに関連付けられるようにするには、このチェック ボックスをオンにします。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[状態名] の値を指定します。このパラメーターは、モデル コンフィギュレーション パラメーター [信号の関連付け] を [なし] 以外の値に設定している場合にのみ表示されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: StateMustResolveToSignalObject

型: 文字ベクトル

値: 'off' | 'on'

既定の設定: 'off'

ブロックの特性

データ型	double | single
直達	はい
多次元信号	いいえ
可変サイズの信号	いいえ
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。

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。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

State-Space | Fixed-Point State-Space

トピック

• C Data Code Interface Configuration for Model Interface Elements (Simulink Coder)
• Struct ストレージ クラスを使用してパラメーター データを構造体に整理する (Embedded Coder)
• データ オブジェクト