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システム アルゴリズムのモデル化

不完全なシステム要件や開発中のシステム設計が原因でファイル管理やモデル アーキテクチャを事前に定義できない場合でも、基本的なシステム アルゴリズムをモデル化することはできます。モデルを入力、出力、システムに整理することで、モデルの構築を進めながらモデル コンポーネントの全体的なフレームワークを作成します。

限られた情報で開始するモデリング ワークフローの第 1 ステージを示すために、この例では質量、バネ、ダンパーで構成された単純な機械システムを使用します。

次の 2 次微分方程式によってシステムが特徴付けられます。

$$m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = F$$

ここで

  • $m$ は質量

  • $c$ は減衰係数

  • $k$ はバネ定数

  • $\ddot{x}$ は加速度

  • $\dot{x}$ は速度

  • $x$ は変位

  • $F$ は力

$\ddot{x}$ について解くと、より明確に Simulink® モデルにマッピングする次のような方程式の形式が提供されます。

$$\ddot{x} = \frac{1}{m}(F-c\dot{x}-kx)$$

モデル ex_modeling_simple_system では、Sum ブロックは質量に働く力を計算し、1/m というラベルの付いた Gain ブロックは質量の加速度を計算し、Second-Order Integrator ブロックは質量の速度と位置を解きます。

システムを表すこれらのブロックは 1 つの領域にまとめられています。他の 2 つの領域にはシステムの入力と出力が含まれています。モデルを事前に整理することで、モデルの構築を進めながらモデル コンポーネントの全体的なフレームワークを作成します。

この例では、開発の予備段階でのモデルが示されているため、実際の入力の力は不明であり、さまざまな標準ソース ブロックによって表すことができます。モデル ex_modeling_simple_system は、入力としてシステムに接続された Step ブロックを使用します。代替のソース ブロックがいくつか示されていますが、コメント アウトされています。たとえば、From Spreadsheet ブロックを使用して、実測データを読み込みむことができます (使用可能な場合)。

同様に、さまざまな Sink ブロックが出力の変位を受け入れることができます。シミュレーション結果が予測と一致するかどうかを確認するために、モデル ex_modeling_simple_system は Scope ブロックを使用して信号を可視化します。

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