信号と離散状態の初期化

Simulink^® では、信号と離散状態の初期値、すなわち、シミュレーションの [開始時間] における信号と離散状態の値を指定できます。信号オブジェクトを使用して、モデル内の任意の信号または離散状態を指定することができます。さらに、Outport、Data Store Memory、Memory などの一部のブロックでは、信号オブジェクト、ブロックパラメーターまたはその両方を使用して、ブロックの状態または出力の初期値を指定できます。そのような場合に、Simulink は信号オブジェクトとパラメーターによって指定された値が一致していることをチェックします。バス信号の初期化の詳細については、バス要素の初期条件の指定を参照してください。

信号または離散状態を初期化する目的で信号オブジェクトを指定するか、ブロックパラメーターの値として変数を指定すると、記号の解釈で説明されているように、Simulink によって、指定した名前が該当するオブジェクトまたは変数に関連付けられます。

特定の信号は、いずれの環境でも最大 1 つの信号オブジェクトに関連付けられます。信号は、オブジェクトを 1 回以上参照できますが、各参照は同じオブジェクトに関連付ける必要があります。まったく同じプロパティをもつ異なる信号オブジェクトは、一意性の要件を満たしていません。モデルが任意の信号をもつ 1 つを超える信号オブジェクトに関連付けられている場合、コンパイル時エラーが発生します。詳細については、Simulink.Signal および Merge ブロックを参照してください。

ブロックパラメーターを使った信号と離散状態の初期化

初期値または初期条件パラメーターをもつブロックについて、そのパラメーターを使用して信号を初期化できます。たとえば、次の [ブロックパラメーター] ダイアログボックスは、Unit Delay ブロックの信号を初期条件 0 で初期化します。

これらのブロックパラメーターにアクセスするには、次のいずれかの手法を選択します。

モデルデータエディター ([モデル化] タブで [モデルデータエディター] をクリック) を使用して、検索および並べ替えが可能なテーブルで複数の信号と状態を設定します。ブロックの状態またはデータストアを初期化するために、該当するタブ ([状態] または [データストア]) を使用できます。信号、状態またはデータストアを初期化するために、[パラメーター] タブを使用して、関連するブロックパラメーターに対応する行を見つけることができます。
プロパティインスペクター ([モデル化] タブの [設計] で [プロパティインスペクター] をクリック) を使用して、信号または状態を 1 つずつ設定します。ターゲットの状態を保持するブロックまたはターゲット信号を生成するブロックを選択し、関連するブロックパラメーターを見つけます。
ブロックパラメーターのダイアログボックスを使用します。この手法を使用して一度に 1 つの信号または状態を設定します。またはいくつかの信号または状態の設定を並べて比較します。

ブロックパラメーター (信号や状態の初期化を制御するパラメーターを含む) にアクセスする手法の詳細については、プロパティとパラメーターの設定を参照してください。

信号オブジェクトを使った信号と離散状態の初期化

'auto' 以外、または、コードマッピングエディターで対応するデータカテゴリの既定のストレージクラスを Default (既定の設定) に設定している場合は 'Model default' 以外のストレージクラスをもつ信号オブジェクトを使用して、次を初期化できます。

初期条件のパラメーターをもつ離散状態
モデル内の信号 (定数値を出力するバス信号とブロックを除く)

初期値を指定するには、モデルエクスプローラーまたは MATLAB^® コマンドを使用して、以下を行います。

信号オブジェクトを作成します。
モデルエクスプローラーのツールバーで、[追加] 、 [Simulink Signal] を選択します。既定の名前が付いた信号オブジェクトがベースワークスペースに表示されます。オブジェクトの名前を S1 に変更します。あるいは、コマンドプロンプトで次のコマンドを使用します。
```
S1 = Simulink.Signal;
```
信号オブジェクト名は、オブジェクトが初期化する信号名と同じでなければなりません。必要に応じて、[信号プロパティ] ダイアログボックスの [信号名を Simulink の信号オブジェクトに関連付ける] オプションの設定を検討してください。この設定は MATLAB ワークスペース内の信号オブジェクトとモデル内に現れる信号を一致させます。
データオブジェクトウィザードを使用して信号オブジェクトを作成することを検討してください。データオブジェクトウィザードは、モデル内で信号オブジェクトが存在しない信号を探します。そして、1 回の操作で検索結果にリストされた複数の信号から選択して、信号オブジェクトを作成することができます。データオブジェクトウィザードの詳細については、データオブジェクトウィザードを使用したモデルのデータオブジェクトの作成を参照してください。
信号オブジェクトのストレージクラスを Auto または Model default 以外の値に設定します。モデルエクスプローラーの [コンテンツ] ペインで信号オブジェクトを選択します。[ダイアログ] ペインで、[ストレージクラス] を ExportedGlobal に設定します。あるいは、コマンドプロンプトで次のコマンドを使用します。
```
S1.CoderInfo.StorageClass = 'ExportedGlobal';
```
初期値を設定します。ワークスペース変数の名前を含む、スカラー数値または配列と評価される MATLAB 式を指定できます。
Simulink エンジンは、初期値を変換して、タイプ、実数/複素数、次元が対応するブロックパラメーターの値と整合するようにします。無効な値または式を指定した場合は、モデルの更新時にエラーメッセージが表示されます。
モデルエクスプローラーの [ダイアログ] ペインで、[初期値] を 0.5 に設定します。あるいは、コマンドプロンプトで次のコマンドを使用します。
```
S1.InitialValue = '0.5'
```
信号または状態の初期値を設定するためにブロックパラメーターを使用する場合も、パラメーターを空 ([]) または信号オブジェクトの初期値と同じ値に設定してください。パラメーター値を空に設定した場合、Simulink は、信号オブジェクトによって指定された値を使用して信号または状態を初期化します。パラメーター値にヌル値以外の値を設定した場合は、Simulink は、パラメーター値と信号オブジェクトの値を比較し、それらが異なる場合はエラーを表示します。
次の例は、Enabled Subsystem の初期出力を指定する信号オブジェクトを示します。
信号 s は 4.5 に初期化されています。整合性エラーを回避するために、Enabled Subsystem の Outport ブロックの初期値は、[] または 4.5 でなければなりません。
信号 s の PreLoadFcn コールバックパラメーターを使用してモデルコールバックを作成します。Simulink でのモデルコールバックの詳細については、モデルコールバックを参照してください。
信号オブジェクトとその初期値の設定を Simulink セッション全体で保持するための手順は、永続的データオブジェクトの作成を参照してください。

初期値の設定は初期化モードによって異なる場合があります。詳細については、Underspecified initialization detectionを参照してください。

クラシック初期化モード: このモードでは、以下の信号と状態を表す信号オブジェクトの初期値設定は、対応するブロックパラメーターの初期値が未定義 ([] と指定) の場合はその初期値をオーバーライドします。

条件付き実行サブシステムと Merge ブロックの出力信号
ブロックの状態

詳細については、クラシック初期化モードを参照してください。

簡易初期化モード: このモードでは、以下のブロックの出力と関連付けられている信号オブジェクトの初期値が無視されます。代わりに、対応するブロックの初期値が使用されます。

条件付き実行サブシステムの出力信号
Merge ブロック

簡易初期化モードを使用する状況およびこの初期化モードを使用するようにモデルを構成する方法の詳細については、簡易初期化モードを参照してください。

モデルの [指定不足の初期化の検出] 設定を [クラシック] から [簡易] に変更できます。詳細については、初期化モードのクラシックから簡易への変換を参照してください。

信号オブジェクトを使用した初期値の調整

Simulink では、パラメーターオブジェクトの代わりに信号オブジェクトを使用することによって (Simulink.Parameter を参照)、調整可能なパラメーターによって指定できるブロックの出力および状態の初期値を調整できます。初期値を調整するために信号オブジェクトを使用するには、信号または状態と同名の信号オブジェクトを作成し、信号オブジェクトの初期値を MATLAB ワークスペースで定義された変数を含む式に設定します。シミュレーション中に対応するワークスペース変数の値を変更することによって、初期値を調整することができます。

たとえば、M1 という名前の Memory ブロックの状態の初期値を調整するとします。そのためには、M1 という名前の信号オブジェクトを作成し、ストレージクラスを 'ExportedGlobal' に設定し、初期値を K (M1.InitialValue='K') に設定し (K は MATLAB ワークスペースのワークスペース変数)、対応する Memory ブロックの初期条件パラメーターを [] に設定して、整合性エラーを回避します。Memory ブロックの状態の初期値は、MATLAB コマンドラインで K の値を変更し、ブロック線図を更新して (たとえば、Ctrl+D を押して)、シミュレーション中に更新できます。

信号オブジェクトの初期化動作のまとめ

次のモデルと表は、初期化可能な信号および離散状態のタイプと、それらの結果としてのシミュレーションの動作を示します。

信号または離散状態	説明	動作
S1	ルート入力端子	`S1.InitialValue` に初期化されます。 [コンフィギュレーションパラメーター] ダイアログボックスの [データのインポート/エクスポート] ペインを使用してルート入力の値を指定する場合は、初期値が上書きされ、タイムステップごとに異なる場合があります。それ以外の場合は、値は定数のままです。
X1	Unit Delay ブロック — 離散状態に初期条件が存在するブロック	`X1.InitialValue` に初期化されます。 Simulink は、`X1.InitialValue` がブロックについて指定された初期条件と一致するかをチェックし、一致しない場合はエラーを表示します。最初の書き込みで、出力は `X1.InitialValue` と等しくなり、状態は `S1` と等しくなります。最初の書き込みの後の各タイムステップで、出力は状態と等しくなり、状態は `S1` と等しくなるように更新されます。ブロックが Enabled Subsystem 内部にある場合、サブシステムの Enable ブロックパラメーター [イネーブル時の状態] が `[リセット]` に設定されている場合は、初期値をリセット値として使用できます。
X2	Data Store Memory ブロック	データ型ワーク (DWork) ベクトルは `X2.InitialValue` に初期化されます。ワークベクトルの詳細は、DWork Vector Basicsを参照してください。 Simulink は、`X2.InitialValue` がブロックについて指定された初期条件と一致するかをチェックし、一致しない場合はエラーを表示します。 Data Store Write ブロックが値を上書きします。
S2	Enabled Subsystem の出力	`S2.InitialValue` または Outport ブロックの値に初期化されます。複数の初期値が同じ信号に対して指定されている場合、すべての初期値は同一でなければなりません。サブシステムがイネーブルのとき、最初の書き込みを行います。サブシステムの出力に接続するブロックは、値を設定します。初期値は、サブシステムの Enable ブロックパラメーター [イネーブル時の状態] または Outport ブロックパラメーター [ディセーブル時の出力] が `[リセット]` に設定されている場合がリセット値として使われます。
S3	固定信号	`S3.InitialValue` に初期化されます。出力値は、各タイムステップでブロックによりリセットされます。コード生成のみに影響を与えます。シミュレーションについては、`S3` に対する初期値の設定は、値がモデルのシミュレーションの開始時間に上書きされるため、無意味です。