simulating-simulink-models

sim コマンドによる Simulink モデルのシミュレーション

シミュレーションを非破壊的に設定する必要がある場合に、このスキルを使用します。対象には、パラメーターのオーバーライド、カスタム入力、バッチ実行、構造化出力へのアクセスが含まれます。永続的に再利用できる合否判定付きの動作テスト（特に個々のサブシステムのテスト）には、代わりに testing-simulink-models を使用してください。設定を行わない単純な単発シミュレーションであれば、このスキルを使わず、直接 sim() を呼び出せば十分です。

使用する場合

• モデルまたはブロックのパラメーターを非破壊的にオーバーライドする場合（setVariable、setBlockParameter、setModelParameter）— .slx ファイルを変更せずに行えます
• Dataset を使って、ルートレベルの Inport ブロックにカスタム入力信号を渡す場合（setExternalInput）
• パラメータースイープやバッチシミュレーションを実行する場合（SimulationInput 配列、parsim、Fast Restart）
• シミュレーション後の分析で、ログ記録された信号データ（logsout）にアクセスする場合

使用しない場合

• パラメーターのオーバーライドやカスタム入力を伴わない単純な単発シミュレーション — このスキルを使わず、sim('ModelName') を直接呼び出せます
• Gherkin ベースの宣言型テストを作成する場合 → testing-simulink-models を使用してください
• 個々のサブシステムまたはコンポーネントをテストする場合 → testing-simulink-models を使用してください（Simulink Test が必要です。ハーネスを自動作成し、サブシステムのみをコンパイルするため、モデル全体を常にコンパイルする sim() よりもはるかに高速です）
• ブロックの追加、接続、削除を行う場合 → building-simulink-models を使用してください
• 未接続ポートがないかモデル構造を確認する場合 → model_check ツールを直接使用してください
• モデルの動作から要件を生成する場合 → generate-requirement-drafts を使用してください

最小限の実行パターン

常に Simulink.SimulationInput と Simulink.SimulationOutput を使ってシミュレーションしてください。

in = Simulink.SimulationInput('MyModel');
in = in.setModelParameter('StopTime', '10');
out = sim(in);

パラメーターの設定

SimulationInput のメソッドを使ってシミュレーションを設定してください。

% Model-level parameters (StopTime, SolverType, SimulationMode, etc.)
in = in.setModelParameter('StopTime', '10', 'SolverType', 'Fixed-step');

% Block parameters — resolve path from blk_X ID (never type block names manually)
blkPath = Simulink.ID.getFullName('MyModel:5');
in = in.setBlockParameter(blkPath, 'Gain', '5');

% MATLAB workspace variables used by the model
in = in.setVariable('Kp', 1.2);

入力信号

Simulink.SimulationData.Dataset を使って、Inport ブロック経由で入力信号を渡します。要素はインデックスの位置によって Inport ブロックに対応付けられます。最初の要素はポート番号 1 の Inport に、2 番目の要素はポート番号 2 の Inport に対応し、以降も同様です。

dt = 0.01;
N = 1000;
t = dt*(0:N)';
u = sin(2*pi*t);

ts = timeseries(u, t);

ds = Simulink.SimulationData.Dataset;
ds{1} = ts;

in = in.setExternalInput(ds);
out = sim(in);

入力形式として timetable を使うこともできます。

secs = seconds(t);
tt = timetable(secs, u);

ds = Simulink.SimulationData.Dataset;
ds{1} = tt;

in = in.setExternalInput(ds);

ログデータの確認

まず who を使ってモデルが生成するログデータの種類を確認し、次に logsout 内の信号名を調べます。

in = Simulink.SimulationInput('MyModel');
out = sim(in);

% See what logging properties exist (logsout, yout, tout, etc.)
who(out)

% List individual signal names within logsout
disp(out.logsout.getElementNames);

ログデータへのアクセス

ログ記録された信号は out.logsout から利用できます。名前を指定して直接アクセスしてください。

% Plot a logged signal
plot(out.logsout.get('signalName').Values)

% Get time and data separately
sig = out.logsout.get('signalName').Values;
plot(sig.Time, sig.Data)

複数のシミュレーション

多数のシミュレーションを実行する場合は、Simulink.SimulationInput オブジェクトの配列を作成してください。

in = repmat(Simulink.SimulationInput('MyModel'),N,1);
for k = 1:N
    in(k) = Simulink.SimulationInput('MyModel');
    in(k) = in(k).setVariable('gain', gains(k));
end
out = sim(in);

反復スイープで高速リスタートを有効にする場合（モデルをコンパイルするのは 1 回だけです）。

out = sim(in, 'UseFastRestart', 'on');

並列シミュレーション（parsim）

複数のシミュレーションを並列実行するには、sim をループで呼び出す代わりに parsim を使用してください。

for k = 1:N
    in(k) = Simulink.SimulationInput('MyModel');
    in(k) = in(k).setVariable('gain', gains(k));
end
out = parsim(in);

parsim は、バッチ実行を高速化する 'UseFastRestart','on' もサポートしています。

ガードレール

• 決して set_param、load_system、open_system を使ってシミュレーションを実行しないでください — これらはすべて SimulationInput で置き換えられます。
• 決して SimulationOutput へのアクセスを try-catch や isfield で囲まないでください — sim は有効なオブジェクトを返すか、例外をスローします。SimulationOutput に isfield メソッドはありません。
• 決して ログデータに不要な中間変数を作成しないでください — out.logsout.get('name').Values で直接アクセスしてください。
• SimulationInput／SimulationOutput の変数名には必ず in／out を使用してください。
• 必ず Dataset を指定して setExternalInput を使用してください — 変数のコンマ区切りリストを渡さないでください。

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