ステートアクションと遷移ラベルを使用したチャート動作の定義

この例では次を使用します。

"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、それぞれステート内または遷移上に書き込む指示です。たとえば、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ついて、チャートは次のルール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、以下を設定することで 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 を入力 u の値に設定。
ローカルデータ n2 を n を 2 で除算した余りに設定。
出力データ y を false に設定。

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。

entry アクションは、ステートがアクティブになると発生します。
during アクションは、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発生します。
exit アクションは、チャートがステート外に遷移すると発生します。

ステートアクションのタイプの指定には、完全なキーワード (entry、during、exit) か、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。

ヘイルストーンチャートには、以下のステート内のアクションが含まれています。

Init — このステートがシミュレーションの開始時にアクティブになると、entry アクションは、n のパリティを判定して y を false に設定します。チャートが 1 タイムステップ後に Init から外へ遷移するときに、exit アクションは n が 1 に等しいかどうかを判定します。
Even — このステートがアクティブになるときと、それ以降、ステートがアクティブな各タイムステップで、組み合わせアクション entry, during は、ヘイルストーン数列の次の数値 n/2 とそのパリティを計算します。
Odd — このステートがアクティブになるときと、それ以降、ステートがアクティブな各タイムステップで、組み合わせアクション entry, during は、n が 1 より大きいかどうかをチェックし、大きい場合はヘイルストーン数列の次の数値 3*n+1 とそのパリティを計算します。

遷移ラベルのタイプ

遷移ラベルは、アクティブステートが変化するときの Stateflow チャートの動作を定義します。遷移ラベルの最も一般的なタイプは、条件と条件アクションです。

  [Condition]{ConditionAction}

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、遷移は遷移元ステートがアクティブになった 1 タイムステップ後に発生します。

ConditionAction は、遷移をガードする条件が真の場合に実行される手順です。条件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。

ヘイルストーンチャートには、以下の遷移上のアクションが含まれています。

Init へのデフォルト遷移 — シミュレーションの開始時に、条件アクション n = u は、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 — 条件 n2 == 0 は、n が偶数の場合に遷移が発生すると判定します。この遷移の遷移元にある数値 1 は、この遷移が Init から Odd 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 — 条件 n2 == 0 は、n が偶数の場合に遷移が発生すると判定します。
Even から Odd への遷移 — 条件 n2 ~= 0 は、n が奇数の場合に遷移が発生すると判定します。この場合、条件アクション y = isequal(n,1) は、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には、次を行います。

1. Constant ブロックで、値「9」を入力します。

2.[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。ステート Init 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。ステート Init が非アクティブになり、ステート Odd 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。ステート Odd が非アクティブになり、ステート Even 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。ステート Even 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。ステート Even が非アクティブになり、ステート Odd 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。
時間に n 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。
時間に、チャートは Even から Odd への遷移を準備する。遷移アクションにより、y が true に設定される。ステート Even が非アクティブになり、ステート Odd 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。