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プラントの線形化

ブロックの入力と出力に個別の解析ポイントを定義しなくても、Simulink® モデル内のブロックまたはサブシステムを線形化できます。ソフトウェアは選択されたブロックをモデルの他の部分から分離して、ブロックの入力から出力までのブロックの線形モデルを計算します。

この方法によるブロックの線形化は、ブロックの入力と出力にそれぞれ開ループ入力と開ループ出力の解析ポイントを指定することと等価です。モデルでの解析ポイント指定の詳細については、モデルの一部を線形化するよう指定を参照してください。

線形解析ツールを使用したプラントの線形化

この例では、線形解析ツールを使用して Simulink モデル内のプラント サブシステムを線形化する方法を説明します。

Simulink モデルを開きます。

mdl = 'watertank';
open_system(mdl)

このシステムでは Water-Tank System ブロックにすべての非線形ダイナミクスが含まれています。このシステムを線形化するには、線形解析ツールを開き、このブロックを線形化 I/O セットとして選択します。

線形解析ツールを開くには、Simulink モデル ウィンドウで Water-Tank System ブロックを右クリックし、[線形解析][ブロックの線形化] を選択します。

線形解析ツールの [線形解析] タブにある [解析 I/O] ドロップダウン リストでは、線形化用の I/O セットが [ブロック: Water-Tank System] に設定されます。

あるいは、システムの線形解析ツールが既に開いている場合には、Simulink モデル ウィンドウで Water-Tank System ブロックをクリックします。次に、線形解析ツールの [解析 I/O] ドロップダウン リストで [現在選択されているブロックを線形化] を選択します。

ヒント

指定した線形化 I/O セットがブロックである場合、[解析 I/O] ドロップダウン リストから表示オプションを選択して、モデルでブロックを強調表示することができます。たとえば、Water-Tank System ブロックを強調表示するには [Water-Tank System を表示] を選択します。

この例では、線形化にモデルの操作点を使用します。モデルの操作点は、モデルに保存されている初期状態値と入力信号で構成されています。線形解析ツールの [線形解析] タブの [操作点] ドロップダウン リストで、[モデルの初期条件] を選択したままにします。さまざまな操作点でのモデルの線形化の詳細については、平衡化された操作点での線形化およびシミュレーション スナップショットでの線形化を参照してください。

指定したブロックを線形化して、結果の線形モデルのボード線図を生成するには、 [ボード線図] をクリックします。

ソフトウェアは線形化モデル linsys1[線形解析ワークスペース] に追加して、モデルのボード線図を生成します。

線形モデルの解析の詳細については、線形解析ツールの応答プロットを使用した結果の解析を参照してください。

線形化モデルを MATLAB® ワークスペースにエクスポートすることもできます。そのためには、[データ ブラウザー]linsys1[線形解析ワークスペース] から [MATLAB ワークスペース] にドラッグします。

コマンド ラインを使用したプラントの線形化

この例では、linearizeコマンドを使用して Simulink® モデルのプラント サブシステムを線形化する方法を説明します。

Simulink モデルを開きます。

mdl = 'watertank';
open_system(mdl)

このシステムでは Water-Tank System ブロックにすべての非線形ダイナミクスが含まれています。このサブシステムを線形化するには、まずそのブロック パスを指定します。

blockpath = 'watertank/Water-Tank System';

次に、モデルの操作点でプラント サブシステムを線形化します。

linsys1 = linearize(mdl,blockpath);

モデルの操作点は、モデルに保存されている初期状態値と入力信号で構成されています。さまざまな操作点でのモデルの線形化の詳細については、平衡化された操作点での線形化およびシミュレーション スナップショットでの線形化を参照してください。

これで、線形化モデルの応答を解析することができます。たとえば、そのボード応答をプロットします。

bode(linsys1)

線形モデルの解析の詳細については、線形解析 (Control System Toolbox)を参照してください。

参考

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