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Parsim を使った並列シミュレーション: テストケース スイープ

この例では、SimulationInput オブジェクトと parsim コマンドの使用によって、Signal Builder ブロック内のさまざまなテスト ケースに対応する複数の Simulink® シミュレーションを実行する方法を示します。parsim コマンドは、Parallel Computing Toolbox™ が利用できる場合はこれを使用してシミュレーションを並列実行します。使用できない場合、シミュレーションは逐次実行されます。

モデルの概要

以下に示すモデル sldemo_suspn_3dof は、さまざまな路面凹凸に関して、道路/サスペンションの相互作用に基づく車両運動をシミュレーションします。車両運動は、垂直変位、ロール、ピッチの 3 つの自由度で取得されます。左と右のタイヤの路面凹凸データは、異なるテスト ケースとして Signal Editor ブロックにインポートされます。Road-Suspension Interaction サブシステムが、道路データと現在の車両状態に基づいて、4 つのタイヤ位置で車両にかかるサスペンションの力を計算します。Body Dynamics サブシステムでは、これらの力とその結果のピッチおよびロールのモーメントを使用して、垂直変位、ロール、ピッチの 3 つの自由度で車両の動きを決定します。

サスペンション モデルは、設計が望ましいパフォーマンス上の目標を達成するかどうか判別するため、さまざまな路面凹凸を使用してシミュレーションされます。下記に示すように、これらの複数のシミュレーションは、Parallel Computing Toolbox の使用によってスピードアップされます。

mdl               = 'sldemo_suspn_3dof';
isModelOpen       = bdIsLoaded(mdl);
open_system(mdl);

複数シミュレーションに必要なデータを設定

Signal Editor ブロックの NumberOfScenarios パラメーターを使用して Signal Editor ブロックのケースの数を決定します。ケースの数は、手順 3 で実行される反復の数を決定するために使用されます。

sigEditBlk = [mdl '/Road Profiles'];
numCases   = str2double(get_param(sigEditBlk,'NumberOfScenarios'));

Simulink.SimulationInput オブジェクトの配列を作成し、実行するシミュレーションのセットを定義します。各 SimulationInput オブジェクトは 1 つのシミュレーションに対応し、変数 in に配列として保存されます。マスク パラメーター ActiveScenario では、Signal Editor ブロック シナリオのスイープ値を指定します。シミュレーションごとにアクティブなシナリオが設定されます。

for idx = numCases:-1:1
    in(idx) = Simulink.SimulationInput(mdl);
    in(idx) = setBlockParameter(in(idx), sigEditBlk, 'ActiveScenario', idx);
end

モデル パラメーターを SimulationInput オブジェクトに指定しても、直ちにモデルに適用されるわけではないことに注意してください。指定した値はシミュレーション中に適用され、シミュレーションの終了後、可能な場合は元の値に戻されます。

Parsim を使ったシミュレーションの並列実行

関数 parsim を使用してシミュレーションを並列実行します。最後の手順で作成された SimulationInput オブジェクトの配列 in は、最初の引数として関数 parsim に渡されます。parsim コマンドからの出力は、変数 out に保存される Simulink.SimulationOutput オブジェクトの配列です。'ShowProgress' オプションを 'on' に設定し、シミュレーションの進行状況を MATLAB コマンド ウィンドウに出力します。

out = parsim(in, 'ShowProgress', 'on');
[28-Feb-2018 12:26:20] Checking for availability of parallel pool...
Starting parallel pool (parpool) using the 'local' profile ...
connected to 6 workers.
[28-Feb-2018 12:27:04] Loading Simulink on parallel workers...
[28-Feb-2018 12:27:04] Configuring simulation cache folder on parallel workers...
[28-Feb-2018 12:27:04] Loading model on parallel workers...
[28-Feb-2018 12:27:08] Running simulations...
[28-Feb-2018 12:27:18] Completed 1 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:18] Completed 2 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:18] Completed 3 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:18] Completed 4 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:18] Completed 5 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:18] Completed 6 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:22] Completed 7 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:22] Completed 8 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:22] Completed 9 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:22] Completed 10 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:22] Completed 11 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:23] Completed 12 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:26] Completed 13 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:26] Completed 14 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:26] Completed 15 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:26] Completed 16 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:26] Completed 17 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:26] Completed 18 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:29] Completed 19 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:29] Completed 20 of 20 simulation runs
[28-Feb-2018 12:27:29] Cleaning up parallel workers...

各 SimulationOutput オブジェクトには、ログ信号に加え、SimulationMetadata が含まれています。parsim を使用して複数のシミュレーションを実行すると、後続のシミュレーションを継続して実行できるようにエラーがキャプチャされます。エラーがあれば SimulationOutput オブジェクトの ErrorMessage プロパティに表示されます。

結果のプロット

さまざまなシミュレーションから車両の垂直変位をプロットして、さまざまな路面凹凸に対する車両のパフォーマンスを確認します。信号は SimulationOutput オブジェクトに Dataset 形式で記録されます。get メソッドを使用して、out の各要素からの時間と信号データが含まれる時系列オブジェクトを取得します。

legend_labels = cell(1,numCases);
for i = 1:numCases
        simOut = out(i);
        ts = simOut.logsout.get('vertical_disp').Values;
        ts.plot;
        legend_labels{i} = ['Run ' num2str(i)];
        hold all
end
title('Response of a 3-DoF Suspension Model')
xlabel('Time (s)');
ylabel('Vehicle vertical displacement (m)');
legend(legend_labels,'Location','NorthEastOutside');

MATLAB ワーカーを閉じる

最後に、並列プールとモデルを閉じます (まだ閉じられていない場合)。

if(~isModelOpen)
    close_system(mdl, 0);
end
delete(gcp('nocreate'));
Parallel pool using the 'local' profile is shutting down.