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Simulinkダイアグラムの数式化とMaple上での数式モデル簡単化BlockImporter

BlockImporter

BlockImporterは、Simulinkダイアグラムのモデルから数式モデル(連立微分方程式系)への変換を行うためのツールです。
Simulinkダイアグラムを連立方程式系に変換した上で、Mapleが持つ高度な数式処理機能を用いて、数式ベースでの解析や最適化、また冗長な変数や代数ループの消去などシンプルな数式モデルへの簡単化を実現できます。

※ MATLAB/Simulink 2011a よりブロックの更新などにより、BlockImporter はMATLAB/Simulink 2011a 以降はサポートしておりません。
ご不便をおかけいたしますが、 MATLAB/Simulink バージョンをご確認の上ご利用ください。

主な特徴

Simulinkモデルに対する数学的なValidation

近年では、Simulinkモデルを実行可能な設計仕様書としてメーカーの内部だけではなく、サプライヤーなど組織や集団を横断してSimulinkモデルを利用することが増えてきています。その際に最初に行われる作業は、様々なシミュレーションを適用する前段階でモデルの持つ数学的な特性や特異点の存在などを数学的な観点で手作業で検証しなければなりません。
BlockImporterをこの種の検証ツールとして用いると、Simulinkに詳しくない設計者でも見慣れた数式モデルとして設計対象に対する検証やモデルの振舞いの確認を実現できます。

Simulinkモデルによるシミュレーション実行速度の向上


モデルの簡単化 〜Grumman F14モデル
Simulinkは言うまでもなくユーザーであるエンジニアに、ボード線図を元にした対話的なシミュレーション環境を提供しました。しかしそのシミュレーション・ダイアグラムは日に日に膨大かつ複雑化し、モデルのサイズに比例してシミュレーション速度の低下は深刻な課題として認識されてきています。Simulinkエンジニアは、設計対象をいかにしてモデル化すると共に、如何にしてそのサイズを小さくするか(速度を保てるか)について憂慮しています。
BlockImporterは、シミュレーション速度に課題を抱えているSimulinkエンジニアへの回答を提示できます。BlockImporterによってシミュレーションモデルを数式ベースへと変換・簡単化を適用し、Mapleアドオン製品 BlockBuider を用いることで元々のモデルと等価な、そして高速なシミュレーションモデルを実現するSimulinkブロックの開発を実現できます。
BlockBuiderは、Simulinkブロックを ANSI C 互換のソースコードとして生成できるので、RealTime Workshopなど組込み環境やHILSでのシミュレーションにも適用できるでしょう。

モデルに対する数学的な解析


太陽光追跡装置の制御モデル
BlockImporterにより抽出された数式モデルは、数式モデルの文字通り、完全にパラメータを未知数のままの状態で扱うことを可能にします。
ユーザーは、BlockImporterによって得られた数式モデルを用いて、パラメトリックに周波数領域・時間領域での解析、安定性・感度解析、パラメータに対する最適化などを適用することが可能になります。


代数ループの解消


代数ループの解消
Simulinkでモデリングを行うと、場合によっては「代数ループ」を持つことがあります。代数ループを持つシステムをSimulinkでモデリングする場合、通常はあらかじめ手計算によって系の数式表現を“陽的”な形へと書き換える必要があります。しかし、大規模なシステムになれば、これは手計算で負える問題ではありません。
BlockImporterには、読み込んだ数式モデル(方程式系)に対して、推移律に基づいて系をもっとも簡単な表現へと簡約します。このような処理が実現できるのも、Mapleが数式処理という技術をベースにしていることによるもので、エンジニアの作業量を大幅に削減します。


Simulinkモデルと設計ノウハウの文書化


Mapleワークシートで文書化
BlockImporterでモデルをMapleに読み込んだら、Mapleのドキュメントインターフェイスが提供する様々な技術文書インターフェイスを用いて、設計や解析時のノウハウを文書としてまとめることが可能です。
Mapleは、Simulinkモデルに対する数式モデル化を通じて、エンジニアの“ナレッジ”を蓄積します。
また、Mapleドキュメントとしてまとめられたナレッジは、ウェブ上のインフラツール MapleNet を用いることでグループや組織を超えて知識の共有を図ることが可能です。


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