Simulink モデルの変数とオブジェクトの保存場所の決定

Simulink^® データはベースワークスペースやデータディクショナリなどのワークスペースで作成するオブジェクトと変数です。Simulink データには以下のものがあります。

ブロックパラメーターの数値 (Simulink.Parameter オブジェクトや MATLAB^® 変数など)
信号 (Simulink.Signal オブジェクトなど)
Simulink.ValueType オブジェクトで定義される値のタイプ
データ型
モデルコンフィギュレーションセット
シミュレーションの入力と出力のデータ

モデルのデータは設計に適した場所で保存、分割および共有できます。選択するストレージの場所は以下によって異なる場合があります。

モデル化の目的
モデルアーキテクチャ (参照モデル、サブシステムやその他の分割方法) およびコンポーネントの構造体
使用するデータの種類

データの種類

"シミュレーションデータ" は、シミュレーション用の一連の入力データとシミュレーションによって生成される一連の出力データです。たとえば、シミュレーションで Inport ブロックによって取得される入力データを保存するために、変数を使用できます。また、Outport ブロック、To Workspace ブロック、およびログ記録された信号を使用して、出力データをエクスポートできます。シミュレーションデータの読み込み、生成、保存についての詳細は、信号読み込みの手法の比較およびシミュレーションデータの保存を参照してください。
"設計データ" は、モデルおよびその生成コードでブロックパラメーターおよび信号特性を指定するために使用する一連の変数およびデータオブジェクトです。たとえば、設計データには、MATLAB の数値変数、値のタイプオブジェクト、およびパラメーターと信号のデータオブジェクトがあります。
設計データは、ベースワークスペース、モデルワークスペース、MAT ファイル、またはデータディクショナリの [Design Data] セクションに保存できます。ローカルな設計データをモデルと共に永続的に保存するには、モデルワークスペースを使用します。モデル間で設計データを共有する場合は、MAT ファイル、データディクショナリ、またはベースワークスペースを使用します。MAT ファイルとデータディクショナリはデータを永続的に保存します。MAT ファイルにデータを保存して、そのファイルをモデルにリンクできます。データディクショナリを使用して、データを分割して可読性とメンテナンス性を向上させたり、変更を追跡したりすることができます。ベースワークスペースを使用する場合、データを永続的に保存するためには、MAT ファイルにデータを保存するか、データを再生成できる MATLAB スクリプトを作成しなければなりません。
"アーキテクチャデータ" は、Simulink およびアーキテクチャモデルで共有される端子インターフェイス、データ型、システム全体の定数とそのプラットフォームプロパティなどのモデルインターフェイスで構成されます。
Simulink データディクショナリの [Architectural Data] セクションでモデルのアーキテクチャデータを保存できます。このデータを追加、編集、または削除するには、Architectural Data Editorを使用できます。詳細については、Store Shared Data in Architectural Data Sectionを参照してください。オブジェクト API Simulink.dictionary.ArchitecturalData も使用できます。詳細については、Store Data in Architectural Data Section Programmaticallyを参照してください。設計データを [Architectural Data] セクションに移動するには、モデルエクスプローラーで設計データオブジェクトを右クリックし、コンテキストメニューから [アーキテクチャデータとして扱う] を選択します。
コンフィギュレーション
- "コンフィギュレーションセット" はモデルコンフィギュレーションパラメーターのセットです。既定では、コンフィギュレーションセットはモデルファイル内にあるため、モデルとは別に保存する必要はありません。ただし、これらのコンフィギュレーションセットを他のモデルと共有することはできません。
  モデル間でコンフィギュレーションセットを共有するためには、Simulink.ConfigSet オブジェクトを作成しなければなりません。それぞれのオブジェクトがスタンドアロンのコンフィギュレーションセットを表します。これらのオブジェクトはベースワークスペースまたはデータディクショナリの [Configurations] セクションに保存できます。データディクショナリを使用する場合、各コンフィギュレーションセットのスコープの定義、異なるコンフィギュレーションセットの比較および変更の追跡を行うことができます。データディクショナリでは、コンフィギュレーションセットは他の種類のデータから分割されます。
- "バリアント構成オブジェクト" には、バリアントコンフィギュレーション、バリアントのアクティブな設定と既定の設定、各コンフィギュレーションに関連付けられている制御変数の定義に関する情報が格納されます。バリアントマネージャーを使用して、データディクショナリまたはベースワークスペース内のバリアント構成オブジェクトを作成および編集できます。詳細については、Variant Manager for Simulinkを参照してください。

データストレージのタイプ

データストレージのタイプには以下のものがあります。

MATLAB ベースワークスペース — 一時的なモデルで実験する間、変数を保存するためにベースワークスペースを使用します。
モデルワークスペース — モデルのローカルなデータを永続的に保存するためにモデルワークスペースを使用します。
MATLAB ファイル — MAT ファイルは、グローバルデータを永続的に保存してモデル間でデータを共有するために使用します。 (R2024b 以降)
データディクショナリ — グローバルデータの永続的な保存、モデル間のデータ共有、データに対して行われた変更の追跡を行うためにデータディクショナリを使用します。

次の表では、それぞれのストレージの場所の特性を比較します。

データストレージのタイプ	ファイルストレージ	モデルとデータの分離	ディスク上のソースファイルとの同期	モデルごとに異なるデータ	可視性
ベースワークスペース	MATLAB コード (`.m`) MATLAB ファイル (`.mat`)	あり	なし	なし	グローバル
モデルワークスペース	モデルファイル (`.slx`)、`.m`、または `.mat`	オプション	あり (モデルの初期化時に同期)	あり	ローカル
MATLAB ファイル (R2024b 以降)	MAT ファイル (`.mat`)	あり	あり	あり	共有
データディクショナリ	Simulink データディクショナリファイル (`.sldd`)	あり	あり	あり	共有

MAT ファイルまたはデータディクショナリをモデルに関連付けることで、それらのモデル間でデータを共有できます。どちらを使用するかは、ニーズや基本設定に応じて選択できます。使いやすいのは MAT ファイルですが、データディクショナリでは以下が提供されます。

変更の追跡
要件のリンク

モデルによるワークスペースおよびワークスペース変数の操作方法の詳細については、記号の解釈を参照してください。

一時データ: ベースワークスペース

一時的にデータを保存するためにはベースワークスペースを使用します。

Simulink の使用方法を学習するとき
モデル化の手法を試す際にすばやく変数を作成する必要がある場合
データを永続的に保存する必要がない場合

ベースワークスペース内に変数を作成するために、MATLAB コマンドプロンプトまたはモデルエクスプローラーを使用できます。既定では、ベースワークスペース内に作成したデータは、開いているすべてのモデルで使用できます。モデルをカプセル化するために、ベースワークスペースへのアクセスを無効にすることを選択できます (ベースワークスペースでの共有データの継続使用を参照)。

モデル内のブロックの数値パラメーターを変数を使用して指定した場合、コマンドプロンプトでコマンドを使用することでシミュレーションの最中にパラメーター値をプログラムによって変更できます。

MATLAB セッションを終了する前にベースワークスペースのデータを永続的に保存するには、データを MAT ファイルまたはスクリプトファイルに保存します。後のセッションでファイルからデータを読み込むことができます。ただし、ベースワークスペース内のデータに変更を行った場合は、再びデータをファイルに保存しなければなりません。MAT ファイルをモデルに外部データソースとしてリンクしてデータを永続的に保存することを検討してください。プロジェクトが大きくなったときは、代わりにモデルワークスペースまたはデータディクショナリを使用することもできます。

ローカルデータ: モデルワークスペース

各モデルには、変数値を保存するための独自のワークスペースが用意されています。モデルワークスペースの変数は、モデルの範囲内でしか可視になりません。モデルワークスペースは、モデルファイル、MATLAB ファイル、またはモデルファイルに保存されている MATLAB コードにすることができるデータソースから初期化されます。

関連付けられたモデル内でのみ使用するデータを保存するためにはモデルワークスペースを使用します。このデータには次のものが含まれます。

ブロックパラメーターの値を指定するために使用する数値変数などのモデルパラメーター
パラメーターの特性を制御するために使用する Simulink.Parameter オブジェクトなどのデータオブジェクト
モデルの引数

データをモデルワークスペースに保存することにより、モデルの移植性を高めたり、データの所有権を確立したりできます。この場合、データはモデルのファイルに永続的に保存されます。

モデル参照階層内で、各モデルワークスペースは一意の名前空間として機能します。このため、同じ変数名を複数のモデルワークスペース内で使用できます。その後、モデルごとに異なる値を代入できます。

モデルエクスプローラーを使用してモデルワークスペースのデータを操作できます。また、コマンドプロンプトやスクリプトをモデルワークスペースのプログラムインターフェイスと共に使用することもできます。

モデルワークスペースを使用してローカルデータを保存する方法についての詳細は、モデルワークスペースを参照してください。

グローバルデータおよび共有データ: MATLAB ファイル

R2024b 以降

MAT ファイルにデータを保存して、そのファイルをモデルにリンクできます。MAT ファイルをモデルに直接リンクすると、データがモデルと共に永続的に保存されます。MAT ファイルを複数のモデルに関連付けることで、それらのモデル間でデータを共有できます。単一のモデルに複数の MAT ファイルをリンクすることもできます。

MAT ファイルは、一連の特定のモデル間で共有するデータを保存するために使用します。このデータには次のものが含まれます。

ブロックパラメーターの値を指定するために複数のモデルで使用される数値変数。
複数のモデルのデータ型を同時に指定するために使用する Simulink.AliasType オブジェクトおよび Simulink.NumericType オブジェクト。
Auto 以外のストレージクラスを使用する信号オブジェクト (Simulink.Signal など) を含むデータオブジェクト。Simulink Coder™ のライセンスをお持ちの場合、これらのオブジェクトは生成コード内でグローバル変数として表現される信号および調整可能なパラメーターを表現できます。
参照モデルなどのモデルオブジェクトのインターフェイスを定義するために使用する Simulink.ValueType オブジェクトおよび Simulink.Bus オブジェクト。

モデルに関連付けられた MAT ファイルのデータを表示および編集するには、モデルエクスプローラーを使用します。あるいは、コマンドプロンプトやスクリプトを外部データソースのプログラムインターフェイスと共に使用します。

モデルへの MAT ファイルのリンクの詳細については、Link MAT File to Model as External Data Sourceを参照してください。

グローバルデータおよび共有データ: データディクショナリ

データディクショナリはデータを永続的に保存するスタンドアロンのファイルです。ヘッダーファイルと同様に、データディクショナリでは、データ定義を保存して共有できる場所がモデルの外部に用意されています。データの分割、変更の追跡、アクセス制御、データ共有を行うためにベースワークスペースの代わりにデータディクショナリを使用します。モデルをデータディクショナリにリンクした場合でも、モデルまたはデータディクショナリのいずれかからベースワークスペースへのアクセスを構成することで、引き続きベースワークスペースの変数を使用できます。ベースワークスペースでの共有データの継続使用を参照してください。

複数のモデルまたはシステムコンポーネントで共有されるデータを保存するためにデータディクショナリを使用します。このデータには次のものが含まれます。

ブロックパラメーターの値を指定するために複数のモデルで使用される数値変数。
複数のモデルのデータ型を同時に指定するために使用する Simulink.AliasType オブジェクトおよび Simulink.NumericType オブジェクト。
Auto 以外のストレージクラスを使用する信号オブジェクト (Simulink.Signal など) を含むデータオブジェクト。Simulink Coder のライセンスをお持ちの場合、これらのオブジェクトは生成コード内でグローバル変数として表現される信号および調整可能なパラメーターを表現できます。
参照モデルなどのモデルオブジェクトのインターフェイスを定義するために使用する Simulink.ValueType オブジェクトおよび Simulink.Bus オブジェクト。
複数のモデルの間でコンフィギュレーションパラメーターの統一性を維持するために使用する Simulink.ConfigSet オブジェクト。
Simulink.data.dictionary.EnumTypeDefinition オブジェクトを使用して保存する列挙型の定義。

データディクショナリで定義されているデータを使用するには、そのデータディクショナリをモデルにリンクする必要があります。この関連付けを使用して、特定のモデルセット間でデータを共有できます。

データディクショナリを使用する場合、他の参照ディクショナリにデータを保存することによってデータを分割できます。階層内のデータディクショナリは同じ名前空間を共有するため、データディクショナリ階層内の各エントリは一意の名前を使用しなければなりません。同じシンボルの複数の定義が許可されるのは、そのクラスタイプおよびプロパティ値が同じである場合のみです。詳細については、モデルの階層構造におけるデータの整合性を参照してください。

また、データディクショナリを使用してデータをカスタムブロックライブラリに関連付けることもできます。ライブラリにリンクされているデータディクショナリでバスや列挙型などのデータオブジェクトを定義した場合、ライブラリのユーザーは、ライブラリからモデルにブロックをドラッグすると、データディクショナリに含まれているデータ型に自動的にアクセスできます。詳細については、カスタムライブラリへのデータディクショナリのリンクを参照してください。

モデルエクスプローラーを使用してディクショナリデータを編集します。あるいは、コマンドプロンプトやスクリプトをデータディクショナリのプログラムインターフェイスと共に使用します。

データディクショナリの詳細については、データディクショナリとはを参照してください。

カスタム外部ファイルソース

Simulink.SimulationInput オブジェクトを使用して異なる変数セットでモデルをシミュレートする場合、それらの変数セットをカスタム外部ファイルソースに保存できます。外部ファイルからデータを読み込むには、以下のようにします。

カスタムファイル形式 (たとえば、.xlsx や XML) 用のファイルアダプターを作成、テスト、および登録します。詳細については、Create External File Adapter for Loading Variables into Simulink.SimulationInput Objectを参照してください。
loadVariablesFromExternalSource を使用して、カスタムファイルアダプターによってシミュレーション用の変数を読み込みます。

コード生成に関する考慮事項

モデルから C コードを生成する場合 (Simulink Coder)、以下の考慮事項に注意してください。

生成コード内の信号またはブロックの状態の表示を制御するために、信号オブジェクト (Simulink.Signal など) に Auto 以外のストレージクラスを適用する場合、オブジェクトをモデルワークスペースに格納することはできません。ベースワークスペース、MAT ファイル、またはデータディクショナリにオブジェクトを格納してください。信号および状態のストレージクラスの詳細については、C Data Code Interface Configuration for Model Interface Elements (Simulink Coder)を参照してください。
パラメーターオブジェクト (Simulink.Parameter など) に Auto 以外のストレージクラスを適用する場合は、オブジェクトをベースワークスペース、モデルワークスペース、MAT ファイル、またはデータディクショナリに格納できます。ただし、オブジェクトをモデルワークスペースに格納する場合、上位モデルがパラメーターを所有しているとコードジェネレーターは想定します。詳細については、パラメーターオブジェクトの保存場所のコード生成への影響 (Simulink Coder)を参照してください。
モデルワークスペース内に AUTOSAR.Parameter オブジェクトを保存した場合、コードジェネレーターはオブジェクトに対して指定したストレージクラスを無視します。

プロジェクト用のデータストレージの管理

小規模なプロジェクトでは、ベースワークスペースが、設計データを保存する便利な手段になることがあります。特に、ベースワークスペースは以下の場合に適しています。

略式ワークフロー
ラピッドプロトタイピング
クイックパラメーター調整
開発者が 1 人のプロジェクト

ベースワークスペースは、アクセスのしやすさとグローバルな可視性を提供します。ただし、ベースワークスペースのデータストレージは一時的なものであるため、セッション間でデータを保持するには、それをスクリプトまたは MAT ファイルに保存する必要があります。

小規模のプロジェクトにおける他のオプションには以下のものがあります。

モデルワークスペース — モデル内に永続的な設計データストレージを提供することで、スタンドアロンモデルの移植性を向上させます。
MATLAB ファイルとデータディクショナリ — モデル外に永続的な設計データストレージを提供します。

ベースワークスペースを使用するモデルに、同時にモデルワークスペースを使用したり MAT ファイルやデータディクショナリをリンクしたりできます。そうすることで、プロジェクトの複雑度が増大したときに、データをベースワークスペースから移行するための架け橋が提供されます。

ベースワークスペースはユーザーが 1 人のみの小規模なプロジェクトやラピッドプロトタイピングの場合に便利な手段となりますが、このソリューションは、カプセル化、分散型開発、およびスコープ内のデータを必要とする複雑なプロジェクトでは適切に拡張されません。複雑なプロジェクトでは、参照モデルやサブシステム参照の階層が必要になります。階層に含まれているモデルのタイプに関係なく、データの意図した可視性に基づいて設計データを分散できます。スケーラブルなシステムをビルドするには、データ可視性をできる限りローカルに維持するという目的で設計データを分散します。

次の表では、設計データとコンフィギュレーションセットを保存、分割および管理するために使用できる手法について説明します。

モデル化のシナリオ	シナリオの説明	ストレージの場所と手法
ラピッドプロトタイピングおよびモデルの実験	Simulink の使用方法を学びながら、一時的なデータ (ブロックの数値パラメーターを指定する変数など) を作成します。モデル化手法を試します。作成したデータを永続的に保存する必要はありません。	データをすばやく作成したり変更したりできるようにベースワークスペースにデータを保存します。
スタンドアロンモデル	他のシステムのデータに依存していない単一のモデルがあります。より大きなシステムの一部ではないため、モデルはスタンドアロンです。	モデルワークスペースにデータを保存し、モデルの移植性を向上します。モデルワークスペースに保存できないデータを保存するためにデータディクショナリを使用します。あるいは、MAT ファイルにデータを保存して、そのファイルを外部データソースとしてリンクします。MAT ファイルに保存できないデータの保存にはデータディクショナリを使用します。
複数のモデルに分解されたシステム	大規模システムが参照モデルの階層で複数のモデルに分解されます。データ定義は親モデルと子モデル間で共有されます。	ローカルなモデルデータをそれぞれのモデルワークスペースに保存します。一般的な型、パラメーター、定数などのシステム全体の定義を MAT ファイルに保存して、そのファイルをすべてのモデルで外部データソースとしてリンクします。あるいは、すべてのモデルによって (直接、または別のデータディクショナリを介して) 参照されるデータディクショナリを使用します。モデルが共有するデータ (バスオブジェクトやコンフィギュレーションセットなど) をデータディクショナリに保存します。階層内のすべてのモデルをデータディクショナリにリンクします。
複数コンポーネントのシステム	ライブラリやモデル参照などの再利用可能なコンポーネントが、チームまたは組織横断で頻繁に再利用できるように設計されます。	ローカルのモデルデータをモデルワークスペースに保存します。マスクパラメーターまたはモデル引数を使用してライブラリブロックまたはモデルブロックをパラメーター化します。再利用可能なコンポーネントごとに、そのコンポーネントのインターフェイスで必要なデータ型を別個のデータディクショナリに保存し、モデルまたはライブラリをそのデータディクショナリに関連付けます。

モデルの階層構造におけるデータの整合性

モデルの階層構造内のデータディクショナリには、同じシンボルの複数の定義が含まれている場合があります。モデルを更新するには、単一のモデルに認識される (ベースワークスペース、接続された Simulink データディクショナリ、または認識されるライブラリディクショナリから得られる) 重複したシンボル定義は一貫していなければなりません。シンボル定義が一貫しているのは、そのシンボル名、クラスタイプ、およびプロパティ値が同じである場合です。

たとえば、モデル M1 が 2 つのストレージの場所にある変数 K の定義を認識できるとします。この場合、K の定義が一貫している必要があります。

Model M1 with a definition of k in two storage locations

同じシンボルの定義が一貫している場合は、モデルをノーマルモード、アクセラレータモード、およびラピッドアクセラレータモードでシミュレートし、そのモデルのコードを生成できます。インターフェイスディクショナリまたはアーキテクチャモデルにリンクされているデータディクショナリで定義されている重複するシンボルはサポートされません。

メモ

モデルでシンボルの一貫性のある定義を複数認識できる場合、それらの定義のうち 1 つのみがモデルデータエディターによって表示され、Simulink.findVars によって返されます。この定義がシミュレーション中にモデルによって使用されます。

単一のモデルで認識される重複したシンボルが一貫している限り、モデルプロパティ EnforceDataConsistency を off に設定することで、モデルの階層構造内の現在のモデルとその配下のモデルについて、同じ名前で異なる値をもつシンボルを使用できます。[モデルプロパティ] ダイアログボックスの [外部データ] タブで、[参照モデル全体で一貫したデータ定義を適用] チェックボックスをオフにします。あるいは、関数 set_param を使用して、このパラメーターを off にプログラムで設定することもできます。

set_param(bdroot,'EnforceDataConsistency','off');

たとえば、モデル M2 および M3 のそれぞれに変数 K の単一の定義が含まれているが、モデルの階層構造内に K の複数の定義があるとします。モデル M1 でデータ整合性チェックをオフにすることで、モデル M2 および M3 は変数 K に別の値を保持できます。

A model hierarchy. Model M1 has 2 submodels, M2 and M3, each with a different definition of variable K.

データ整合性チェックをオフにすることで、変数に同じような名前を使用している別のベンダーからのコンポーネントを統合できます。データ整合性チェックをオンのままにすることで、1 つの組織内のコンポーネントを統合し、コンポーネントが同じ条件下で確実に動作するようにすることができます。

既定では、EnforceDataConsistency パラメーターは on に設定されています。すべての参照モデルおよびそのバリアントでも EnforceDataConsistency が on に設定されていない限り、モデルの EnforceDataConsistency を on に設定することはできません。

次の場合、EnforceDataConsistency を off に設定するとエラーになります。

コード生成
ソフトウェアインザループ (SIL) シミュレーションとプロセッサインザループ (PIL) シミュレーション
保護モデルのシミュレーション

モデル参照シミュレーションターゲット (シミュレーション時にアクセラレータモードとラピッドアクセラレータモードで使用) を作成する際、シンボルの一貫性のある定義が複数あると、Simulink はデータディクショナリ名とシンボル名を連結してシンボルの一意の識別子を生成します。この生成された識別子が許容される最大長の 64 文字を超える場合、Simulink は EnforceDataConsistency の設定に関係なくデータの一貫性を強制的に適用します。