シミュレーションのステップ実行の仕組み

以下のトピックでは、シミュレーションステッパーがシミュレーションをステップ実行する仕組みについて説明します。

シミュレーションのスナップショット

シミュレーションステッパーを設定する際に指定する項目は次のとおりです。

ステッパーがスナップショットを作成するタイムステップの数
スナップショット間でスキップするステップの数
保存するスナップショットの総数

シミュレーションスナップショットには、シミュレーションの操作点と、ログデータおよび可視化ブロックに関連する情報が含まれます。シミュレーションステッパーはシミュレーションのステップを進める際に、指定したタイムステップの間隔でシミュレーションの状態をスナップショットに保存します。

シミュレーションステッパーのステップとシミュレーションのタイムステップは同じではありません。シミュレーションのタイムステップはシミュレーションが進行する固定の長さの時間です。シミュレーションステッパーのステップはシミュレーションステッパーがスナップショットを作成するステップです。シミュレーションステッパーが扱う各ステップは、1 つ以上のシミュレーションのタイムステップで構成されます。

シミュレーションのステップを戻すと、Simulink.op.ModelOperatingPoint オブジェクトとして保存されたシミュレーションスナップショットを使用してシミュレーションの以前の状態が表示されます。ステップを戻すときに、モデルが逆方向にシミュレーションされることはありません。このため、ステップを戻す機能を有効にするには、最初にモデルのシミュレーションを実行するか、あるいはステップを進めてスナップショットを保存しなければなりません。

ステップを戻す機能用のスナップショットは、単一のシミュレーション中でのみ利用できます。シミュレーションステッパーは、複数のシミュレーション間でステップを保存することはありません。

シミュレーションステッパーのスナップショットの使用方法

シミュレーションスナップショットは、特定の時点からシミュレーションを継続するために必要なすべての情報をキャプチャします。シミュレーションステップを設定する際に指定する項目は次のとおりです。

順方向のシミュレーション中にキャプチャするスナップショットの最大数。この値を大きくすると、シミュレーションのメモリ消費量が増え、シミュレーションの実行時間が長くなります。
スナップショット間でスキップするタイムステップの数。この設定により、ステップを進めるときに 3 ステップに 1 回のような定期的な間隔で、シミュレーションの状態のスナップショットを保存することが可能になります。この間隔は、進むタイムステップ数や戻るタイムステップ数に依存しません。シミュレーションのスナップショットの記録はシミュレーション速度に影響するため、スナップショットの保存頻度を下げるとシミュレーション速度が向上する場合があります。

この図は、[シミュレーションステップオプション] ダイアログボックスでのパラメーターの設定に応じて、シミュレーションをステップ実行する方法を表しています。実際のシミュレーションのステップ実行に応じてステップパラメーターを変更できるので、この図に示すように、1 ステップずつまたは複数ステップずつ、シミュレーションをステップ実行できます。

この図で、スナップショットのキャプチャ間隔は 3 です。

次の図は、ステップを進める途中でステップオプションを変更する利点を示しています。4 番目のステップで、保存するステップ間の間隔に基づいて、スナップショットのステップを 3 ステップから 1 ステップに変更しました。これにより特定のシミュレーション時間近辺のスナップショットを多くキャプチャできます。

次の図は、シミュレーションステッパーのスナップショット設定により、ステップを戻すときに動作がどのように変化するかを表しています。たとえば、スナップショット間の間隔を 3 に設定し、ステート 6 から開始して、ステッパーの [戻る/進むステップ数] 設定を 1 に設定すると仮定します。ステッパーは最初にシミュレーション状態を最後に保存されたスナップショット (ステート 3) に復元した後、2 つのメジャータイムステップのシミュレーションを実行して目的の状態 (ステート 5) に到達します。

このように、シミュレーションの特定のタイムステップまでステップを戻すと、シミュレーションステッパーはそのタイムステップより前で、最後に保存されたスナップショットを復元します。その後、指定したタイムステップまでステップを前に進めます。この機能は、メモリ使用量およびシミュレーションパフォーマンスの改善に役立ちます。

Simulink デバッガーとシミュレーションステッパーの相違

シミュレーションステッパーと Simulink^® デバッガーは、ともにモデルシミュレーションの開始、停止、ステップ実行を行うことができます。どちらのツールも、ブレークポイントをデバッグセッションの一部として使用できます。しかし、シミュレーションステッパーと Simulink デバッガーは違う目的で使用されます。それぞれのツールで実行できるアクションを次のテーブルに示します。

アクション	シミュレーションステッパー	Simulink デバッガー
メジャータイムステップの実行後にシステムの状態を確認する
ステップからステップへのモデル全体のダイナミクスを観測する
シミュレーションのステップを戻す
メジャーステップ間で一時停止する
Stateflow^® デバッグセッションを制御する
シミュレーションをメジャーステップごとにステップ実行する
単一のメジャータイムステップの間に単一ブロックのダイナミクス (たとえば、出力や更新) を監視する
メジャータイムステップの実行中にシステムの状態を確認する
単一のメジャータイムステップの間にソルバーのダイナミクスを観測する
Simulink シミュレーションのさまざまな段階を表示する
メジャーステップ内で一時停止する
ブロックごとにシミュレーションをステップ実行する
コマンドラインインターフェイスからアクセスする

シミュレーションプロセスについて理解すると、シミュレーションステッパーと Simulink デバッガーの違いをより深く理解できます。

詳細

シミュレーションステッパーの使用