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。

モデル線形化器を使用したプラントの線形化

この例では、モデル線形化器を使用して 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)

このモデルでは、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。ブロックを線形化するにはモデル線形化器を使用します。

線形化 I/O セットとして選択されたブロックの入出力を指定してモデル線形化器を開くには、まず [線形化] タブを開きます。そのためには、Simulink モデルウィンドウの [アプリ] ギャラリーで [線形化マネージャー] をクリックします。

モデルで Water-Tank System ブロックをクリックします。次に、[線形化] タブで [ブロックの線形化] をクリックします。

モデル線形化器の [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 セットが次に設定されます。[ブロック: Water-Tank System]

あるいは、システムのモデル線形化器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、モデル線形化器の [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。モデル線形化器の [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 を [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、モデル線形化器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。そうするには、データブラウザーで [線形解析ワークスペース] の linsys1 を右クリックし、[MATLAB ワークスペースへのエクスポート] を選択します。

コマンドラインを使用したプラントの線形化

スクリプトを開く

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、線形解析を参照してください。

参考

モデル線形化器 | linearize