故障検出ロジックと冗長ロジックをもつチャートのテスト

操作点とは、シミュレーション中の特定の時間における Simulink^® モデルのステートのスナップショットです。Stateflow^® チャートの場合、操作点には以下が含まれます。

チャートステートのアクティビティ
チャートのローカルデータの値
チャートの出力データの値
MATLAB^® 関数内および Truth Table ブロック内の固定データの値

詳細については、Stateflow での操作点の使用を参照してください。

チュートリアルの目的

エレベーターシステムのアクチュエータが 1 台以上故障した場合の sf_aircraft モデルの応答をテストするとします。このモデルの仕組みの詳細については、航空機用エレベーターの制御システムの故障の検出を参照してください。

この Mode Logic チャートでは、2 基のエレベーターに使用されているアクチュエータのステートが監視されます。各エレベーターには、外部 (第 1) アクチュエータと内部 (第 2) アクチュエータがあります。正常運転では、外部アクチュエータがアクティブになり、内部アクチュエータは待機状態にあります。

4 台のアクチュエータが正常に機能している場合、左右のエレベーターは 3 秒後に定常位置に達します。

1 台以上のアクチュエータが故障した場合に t = 3 で何が起こるのかを知りたいとします。そこでこのモデルをシミュレーションし、t = 3 で操作点を保存してから、この操作点を読み込んで変更します。その後、t = 3 ～ 10 の範囲で再びシミュレーションします。

手順	タスク	参照
1	チャートの操作点を定義します。	操作点の定義
2	操作点を読み込み、アクチュエータが 1 台故障したという想定で値を変更します。	アクチュエータ 1 台の故障を想定した操作点の値の変更
3	モデルを実行して、変更した操作点をテストします。	1 台の故障を想定した操作点のテスト
4	アクチュエータが 2 台故障したという想定で操作点の値を変更します。	アクチュエータ 2 台の故障を想定した操作点の値の変更
5	モデルを再度実行して、変更した操作点をテストします。	2 台の故障を想定した操作点のテスト

操作点の定義

sf_aircraft モデルを開きます。
操作点の保存を有効にします。
1. [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を開き、[データのインポート/エクスポート] ペインに移動します。
2. [最終状態] チェックボックスをオンにします。
3. 名前を入力します。例: xFinal
4. [最終の操作点を保存] チェックボックスをオンにします。
5. [適用] をクリックします。
プログラムでの同等の機能
プログラムで操作点の保存を有効にすることができます。
```
set_param('sf_aircraft','SaveFinalState','on', ...
'FinalStateName', ['xFinal'], ...
'SaveOperatingPoint','on');
```
モデルパラメーターの設定の詳細については、set_param (Simulink) を参照してください。
このシミュレーションセグメントの終了時間を定義します。
1. [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で、[ソルバー] ペインに移動します。
2. [終了時間] として 3 を入力します。
3. [OK] をクリックします。
プログラムでの同等の機能
プログラムで終了時間を設定することができます。
```
set_param('sf_aircraft','StopTime','3');
```
シミュレーションを開始します。
このモデルをシミュレーションするとき、t = 3 におけるすべての操作点を MATLAB ベースワークスペース内の変数 xFinal に保存します。
操作点の保存を無効にします。
こうしておけば、前の手順で保存した操作点が上書きされることはありません。
1. [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を開き、[データのインポート/エクスポート] ペインに移動します。
2. [最終の操作点を保存] チェックボックスをオフにします。
3. [最終状態] チェックボックスをオフにします。
4. [OK] をクリックします。
プログラムでの同等の機能
プログラムで操作点の保存を無効にすることができます。
```
set_param('sf_aircraft','SaveOperatingPoint','off', ...
'SaveFinalState','off');
```

アクチュエータ 1 台の故障を想定した操作点の値の変更

操作点の読み込みを有効にします。
1. [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を開き、[データのインポート/エクスポート] ペインに移動します。
2. [初期状態] チェックボックスをオンにします。
3. チャートの操作点を含んでいる変数 xFinal を入力します。
4. [OK] をクリックします。
プログラムでの同等の機能
プログラムで操作点の読み込みを有効にすることができます。
```
set_param('sf_aircraft','LoadInitialState','on', ...
'InitialState', ['xFinal']);
```
Mode Logic チャートの操作点の値のオブジェクトハンドルを定義します。
コマンドプロンプトで、以下のように入力します。
```
blockpath = 'sf_aircraft/Mode Logic';
c = xFinal.get(blockpath);
```
ヒント
モデルウィンドウでチャートが強調表示されている場合は、gcb (Simulink) を使用してブロックのパスを指定できます。
```
c = xFinal.get(gcb);
```
操作点に対する get メソッドの使用
get メソッドには以下の機能があります。
- モデルの最終状態のデータに保存されているチャートの操作点のコピーの作成。
- グラフィカルチャートオブジェクトおよび非グラフィカルチャートオブジェクトの階層ツリー構造である、チャートの操作点のコピーへのルートレベルのハンドルまたは "参照" の提供。
  このツリー構造の各ノードも、ステート、データ、またはその他のチャートオブジェクトへのハンドルになっています。
メモ
ツリー全体がオブジェクトハンドルで構成されているため、以下の代入ステートメントではうまくいきません。
- stateCopy = c.state
- dataCopy = c.data
- operatingPointCopy = c
これらの代入ステートメントで作成されるのは、操作点の値ではなく、オブジェクトハンドルのコピーです。操作点の値をコピーする唯一の方法は、clone メソッドを利用することです。詳細は、チャートの操作点を操作するためのメソッドとチャートの操作点の使用規則を参照してください。

操作点のコンテンツを調べます。

c = 

  Block:    "Mode Logic"    (handle)    (active)
  Path:     sf_aircraft/Mode Logic

  Contains:

    + Actuators          "State (OR)"          (active)
    + LI_act             "Function"
    + LO_act             "Function"
    + L_switch           "Function"
    + RI_act             "Function"
    + RO_act             "Function"
    + R_switch           "Function"
    + LI_mode            "State output data"		sf_aircraft_ModeType [1,1]
    + LO_mode            "State output data"		sf_aircraft_ModeType [1,1]
    + RI_mode            "State output data"		sf_aircraft_ModeType [1,1]
    + RO_mode            "State output data"		sf_aircraft_ModeType [1,1]

チャートの操作点には、ステート、関数およびデータのリストを階層順に収納しています。

チャートの t = 3 でアクティブになっているステートを強調表示します。
コマンドプロンプトで、以下のように入力します。
```
c.highlightActiveStates;
```
アクティブなステートが強調表示されます。既定の設定では、外部アクチュエータ 2 台がアクティブになっており、内部アクチュエータ 2 台は待機状態にあります。
ヒント
ある単一のステートがアクティブであるかどうかをチェックするために、isActive メソッドを使用することができます。たとえば以下のように入力します。
```
c.Actuators.LI.L1.Standby.isActive
```
このコマンドの戻り値は、ステートがアクティブである場合は true (1)、アクティブでない場合は false (0) です。その他のメソッドについての詳細は、チャートの操作点を操作するためのメソッドを参照してください。
アクチュエータ 1 台の故障を反映するようにチャート内のステートアクティビティを変更します。
左側の外部 (LO) アクチュエータが故障したと仮定します。ステートを変更するには、以下のコマンドを使用します。
```
c.Actuators.LO.Isolated.setActive;
```
新たにアクティブになったサブステートが、チャート内で強調表示されます。
setActive メソッドにより、チャートが適切なステートから出て適切なステートに入るようにすることで、ステートの整合性が維持されます。しかし、新たにアクティブになったサブステートに対する entry アクションは実行されません。同様に、以前アクティブであったサブステートに対する exit アクションも実行されません。
次のコマンドを使用して、変更した操作点を保存します。
```
xFinal = xFinal.set(blockpath, c);
```

1 台の故障を想定した操作点のテスト

テストするシミュレーションセグメントの終了時間を新たに定義します。
1. [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] ペインに移動します。
2. [終了時間] として 10 を入力します。
3. [OK] をクリックします。
開始時間は新たに入力する必要がありません。シミュレーションは、前回中断したところから再開されます。
プログラムでの同等の機能
プログラムで終了時間を設定することができます。
```
set_param('sf_aircraft','StopTime','10');
```

シミュレーションを開始します。

チャートのアニメーションを見ると、その他 3 台のアクチュエータが、左側の外部 (LO) アクチュエータの故障に適切に対応していることが分かります。

アクチュエータ	切替わり	理由
左側の内部 (LI)	待機状態からアクティブへ	左側のエレベーターが左側の外部 (LO) アクチュエータの故障を補正する必要があるため。
右側の内部 (RI)	待機状態からアクティブへ	内部アクチュエータ 2 台は同じ油圧系統に接続されているため。
右側の外部 (RO)	アクティブから待機状態へ	アクチュエータはエレベーター 1 基につき 1 台のみがアクティブになることができるため。

どちらのエレベーターも、定常位置を維持し続けています。

アクチュエータ 2 台の故障を想定した操作点の値の変更

アクチュエータ 2 台の故障を反映するようにチャート内のステートアクティビティを変更します。
左側の内部 (LI) アクチュエータも故障したと仮定します。ステートを変更するには、以下のコマンドを使用します。
```
c.Actuators.LI.Isolated.setActive;
```
次のコマンドを使用して、変更した操作点を保存します。
```
xFinal = xFinal.set(blockpath, c);
```

2 台の故障を想定した操作点のテスト

[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で、終了時間が 10 になっていることを確認します。
シミュレーションを実行してください。
アクチュエータが 2 台とも故障しているため、左側のエレベーターは機能しなくなります。右側のエレベーターは、定常位置を維持しています。

チャートの操作点を変更して、アクチュエータの故障について右側のエレベーターの応答をテストすると、同様の結果が得られます。