アクションを使用したチャート動作の定義

"ステートアクションと遷移アクション" は、シミュレーション中に Stateflow^® チャートがどのように動作するかを定義するためにステート内または遷移の横に書き込む指示です。詳細については、有限ステートマシンのモデル化を参照してください。

ステートアクションと遷移アクションの例

この例では次を使用します:

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次のチャートのアクションは、コラッツ予想の 1 つのインスタンスを経験的に検証するステートマシンを定義しています。与えられた数値入力に対し、チャートは次の規則を反復することによってヘイルストーン数列 … を計算します。

が偶数の場合は、 $n_{i+1} = n_i / 2$
が奇数の場合は、 $n_{i+1} = 3n_i+1$

コラッツ予想では、すべての正の整数は、最終的に 1 に到達するヘイルストーン数列をもつことが主張されています。

チャートは 3 つのステートで構成されています。シミュレーションの開始時に、Init ステートによってチャートデータが初期化されます。

ローカルデータ n は入力 u の値に設定される。
ローカルデータ n2 は n を 2 で除算した余りに設定される。
出力データ y は false に設定される。

入力のパリティに応じて、チャートは Even または Odd のステートに遷移します。ステートアクティビティが Even と Odd のステート間で切り替わると、チャートはヘイルストーン数列内の数値を計算します。数列が 1 の値に達すると出力データ y は true になり、Simulink® モデルでStop Simulation (Simulink)ブロックがトリガーされます。

ステートアクションタイプ

ステートアクションは、ステートがアクティブな間の Stateflow チャートの動作を定義します。最もよく使用されるタイプのステートアクションは entry、during、および exit の各アクションです。

ステートアクションのタイプ	省略形	説明
`entry`	`en`	ステートがアクティブになるときのタイムステップでアクションが発生します。
`during`	`du`	ステートが既にアクティブでチャートがステート外に遷移しないときのタイムステップで、アクションが発生します。
`exit`	`ex`	チャートがステート外に遷移するときのタイムステップでアクションが発生します。

ステートアクションのタイプの指定には、その完全なキーワード (entry、during、exit) か、その省略形 (en、du、ex) を使用できます。コンマを使ってステートアクションタイプを組み合わせることもできます。たとえば、entry,during という組み合わせタイプのアクションは、ステートがアクティブになるときのタイムステップと、それ以降、ステートがアクティブな間の各タイムステップで発生します。

次の表は、ヘイルストーンチャートにおける各ステートアクションの結果をまとめています。

ステート	アクション	結果
`Init`	entry: n2 = rem(n,2); y = false;	`Init` がシミュレーションの開始時にアクティブになると、`n` のパリティを判定して `y` を `false` に設定します。
`Init`	exit: y = isequal(n,1);	1 タイムステップ後に `Init` から外へ遷移するときに、`n` が 1 に等しいかどうかを判定します。
`Even`	entry,during: n = n/2; n2 = rem(n,2);	ヘイルストーン数列の次の数値 (`n` / 2) を計算し、そのパリティを以下のタイミングで更新します。 `Even` が最初にアクティブになるタイムステップ `Even` がアクティブになった以降の各タイムステップ
`Odd`	entry,during: n = 3*(n-y)+1; n2 = rem(n,2);	ヘイルストーン数列の次の数値 (3`n`+1) を計算し、そのパリティを以下のタイミングで更新します。 `Odd` が最初にアクティブになるタイムステップ `Odd` がアクティブになった以降の各タイムステップシミュレーションの大部分で `y` はゼロとして評価されます。最後のタイムステップで `n` = 1 になると、`y` は 1 として評価されるため、このアクションはシミュレーションの停止前に `n` または `n2` を変更しません。

遷移アクションタイプ

遷移アクションは、遷移によってアクティブステートから離れるときの Stateflow チャートの動作を定義します。最も一般的なタイプの遷移アクションは、条件と条件付きアクションです。遷移アクションを指定するには、ラベルを次の構文で使用します。

[condition]{conditional_action}

condition は、遷移が発生するかどうかを判定する論理式です。条件を指定しない場合は、真と評価される暗黙的な条件が仮定されます。

conditional_action は、遷移を保護する条件が真の場合に実行される手順です。条件付きアクションは条件の後に、しかし、どの exit ステートアクションや entry ステートアクションよりも前に発生します。

次の表は、ヘイルストーンチャートにおける各遷移アクションの結果をまとめています。

遷移	アクション	アクションタイプ	結果
`Init` へのデフォルト遷移	n = u	条件付きアクション	シミュレーションの開始時に、入力値 `u` をローカルデータ `n` に代入します。
`Init` から `Even` への遷移	n2 == 0	条件	`n` が偶数の場合、遷移が発生します。この遷移の遷移元にある数値 1 は、これが `Odd` への遷移の前に評価されることを示します。
`Init` から `Odd` への遷移		なし	`n` が奇数の場合、遷移が発生します。この遷移の遷移元にある数値 2 は、これが `Even` への遷移の前に評価されることを示します。
`Odd` から `Even` への遷移	n2 == 0	条件	`n` が偶数の場合、遷移が発生します。
`Even` から `Odd` への遷移	n2 ~= 0	条件	`n` が奇数の場合、遷移が発生します。
`Even` から `Odd` への遷移	y = isequal(n,1)	条件付きアクション	遷移の発生時に、`n` が 1 に等しいかどうかを判定します。

チャートの動作の確認

9 の値から始まるヘイルストーン数列を計算するとします。

[モデル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 [ソルバー] で、次のオプションを選択します。
- 開始時間: 0.0
- 終了時間: inf
- タイプ: 固定ステップ
- 固定ステップサイズ: 1
[シンボル] ペインで、ローカルデータ n を選択します。プロパティインスペクターの [ログ] で、[信号データのログ] を選択します。
Constant ブロックで、入力値 u = 9 を入力します。
[シミュレーション] タブで、[実行] をクリックします。
チャートは以下のアクションによって応答します。
- 時間 t = 0 に、Init へのデフォルト遷移が発生する。
  - 遷移アクションにより n の値が 9 に設定される。
  - Init ステートがアクティブになる。
  - Init 内の entry アクションにより、n2 が 1 に、y が false に設定される。
- 時間 t = 1 に、条件 n2 == 0 が偽であるためチャートは Odd への遷移を準備する。
  - Init 内の exit アクションにより、y が false に設定される。
  - Init ステートが非アクティブになる。
  - Odd ステートがアクティブになる。
  - Odd 内の entry アクションにより、n が 28 に、n2 が 0 に設定される。
- 時間 t = 2 に、条件 n2 == 0 が真であるためチャートは Even への遷移を準備する。
  - Odd ステートが非アクティブになる。
  - Even ステートがアクティブになる。
  - Even 内の entry アクションにより、n が 14 に、n2 が 0 に設定される。
- 時間 t = 3 には、条件 n2 ~= 0 が偽であるためチャートは遷移を行わない。
  - Even ステートはアクティブなままとなる。
  - Even 内の during アクションにより、n が 7 に、n2 が 1 に設定される。
- 時間 t = 4 に、条件 n2 ~= 0 が真であるためチャートは Odd への遷移を準備する。
  - 遷移アクションにより、y が false に設定される。
  - Even ステートが非アクティブになる。
  - Odd ステートがアクティブになる。
  - Odd 内の entry アクションにより、n が 22 に、n2 が 0 に設定される。
- 時間 t = 19 に n = 1 の値に達するまで、チャートはヘイルストーン数列の計算を継続する。
- 時間 t = 20 に、チャートは Even から Odd への遷移を準備する。
  - Even ステートが非アクティブになる前に、遷移アクションによって y が true に設定される。
  - Odd ステートがアクティブになる。
  - Odd 内の entry アクションでは、n や n2 は変更されない。
  - 出力信号 y に接続されている Stop Simulation ブロックによってシミュレーションが停止する。
[シミュレーション] タブで、[結果の確認] にある [データインスペクター] をクリックします。
ヘイルストーン数列の値を確認するには、シミュレーションデータインスペクターで、ログ信号 n を選択します。