Simulink モデルを使ったリアルタイムテスト環境の構築 MathWorks Japan アプリケーションエンジニアリング部シニアアプリケーションエンジニア高島博 2012 The MathWorks, Inc. 1
はじめに Simulink はバーチャルなテスト環境 2
はじめに Simulink はバーチャルなテスト環境 3
はじめに Simulink はバーチャルなテスト環境 シミュレーション開始ボタンをクリック 4
バーチャルなテストからリアルタイムテストへ モデルは Simulink と Stateflow で作成 Simulink モデルを実時間 ( タイミングやサンプル時間 ) で実際のハードウェアを使って実行したりテストしたいと思ったことはありませんか? どうしたらリアルタイムテストを出来るかしっていますか?? 5
どうしたらリアルタイムテスト出来るの? オプション製品を使うことで実現出来ます! Real-Time Windows Target と xpc Target は Simulink モデルをリアルタイムで実行する環境を提供します 例えば xpc Target を使うと以下のように実現できます 6
リアルタイムテスト製品の推奨領域 Real-Time Windows Target ソフトリアルタイム システム xpc Target ハードリアルタイ ムシステム 実験実習などの 教育分野 製品評価などの 開発分野 7
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 8
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 9
リアルタイムテスト環境構築製品 Simulink のシミュレーションモード ソルバ ノーマルモード モデルメソッド Simulink MATLAB 一つのプロセスでモデルが実行される エクスターナルモード Simulink MATLAB External Mode ホスト ( クライアント ) ソルバ モデルメソッド エンジン ターゲット ( サーバ ) ターゲットでモデルは実行される ( コード生成が必要 ) 通信はクライアント / サーバアーキテクチャに基づく 10
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 11
リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target とは Windows PC + I/O ボード 制御対象ハードウェア 信号入出力 MATLAB Simulink(Stateflow ) Real-Time Windows Target MATLAB Coder ( エクスターナルモード時のみ ) Simulink Coder ( エクスターナルモード時のみ ) 12
リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target とは Real-Time Windows Target が対応している I/O ボード http://www.mathworks.co.jp/products/rtwt/supported/index.html 13
Real-Time Windows Target: ノーマルモード Windows 環境 Real-Time Windows Target Kernel I/O Driver IO ドライバは 別プロセス ( リアルタイム ) で実行します Simulink モデルはノーマルモードで実行 Simulink Simulink はノーマルモードで実行 IO ドライバと Simulink は 協調シミュレーション で実行 サンプル時間は 2msec 程度まで コード生成は必要なし MATLAB 14
Real-Time Windows Target: エクスターナルモード Windows 環境 Real-Time Windows Target Kernel Simulink EXE I/O Driver Simulink Coder でビルド Simulink MATLAB 15
Real-Time Windows Target: エクスターナルモード Windows 環境 Real-Time Windows Target Kernel Simulink EXE I/O Driver IO ドライバ + モデルはすべて別プロセス ( リアルタイム ) で実行 Simulink はエクスターナルモードで実行 Simulink Simulink はエクスターナルモードで実行 サンプル時間は 0.2msec 程度まで Simulink Coder を使用してコード生成が必要 MATLAB 16
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 17
リアルタイムテスト環境構築製品 xpc Target とは Host PC にインストールするツール MATLAB Simulink MATLAB Coder Simulink Coder xpc Target イーサネットまたは シリアルケーブル IO ボード (PCI, ISA, etc..) 制御対象ハードウェア 実時間 信号入出力 Host PC Target PC xpc Target リアルタイムカーネルリアルタイムアプリケーション 18
リアルタイムテスト環境構築製品 xpc Target とは * xpc Target が対応している I/O ボード http://www.mathworks.co.jp/products/xpctarget/supported/hardw are-drivers.html 19
リアルタイムテスト環境構築製品 xpc Target とは 1 2 Host PC with MATLAB xpc Target on Target PC 3 Ethernet or RS 232 Target PC は xpc Target の提供するリアルタイム OS で起動します Simulink モデルは Target PC のリアルタイム OS 上で実行されます サンプル時間は ~0.02msec 程度まで 21
リアルタイムテスト製品の推奨領域 Real-Time Windows Target ソフトリアルタイム システム 実験実習などの 教育分野 1 台の PC で環境 構築可能 xpc Target ハードリアルタイムシステム 製品評価などの開発分野 多彩なボードを利用可能 22
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 23
環境の構築対象実機環境 24
環境の構築 ベースとなるモデル アルゴリズムは Simulink と Stateflow モータ部分は Simscape と SimElectronics 制御アルゴリズム モータモデル 25
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 26
環境の構築ステップ : ノーマルモード Real-Time Windows Target 1. Real-Time Windows Target Kernel をインストールする 最初の一回目のみ 2. ベースのモデルの外部機器との入出力信号にドライバーブロックを接続する 3. Real-Time Synchronization ブロックを配置する 4. リアルタイムテストを実行する 27
環境の構築 Real-Time Windows Target Real-Time Windows Target を使用する前に Real-Time Windows Target Kernel をインストールします コマンドウィンドウで rtwintgt -install とタイプするとインストールが始まります 28
環境の構築 Real-Time Windows Target モデルの変更 外部機器との入出力信号にドライバーブロックを結線します 29
環境の構築 Real-Time Windows Target モデルの変更 外部機器との入出力信号に I/O ドライバーブロックを結線する 入力用ブロック 出力用ブロック 30
環境の構築 Real-Time Windows Target: ノーマルモード モデルの変更 Real-Time Windows Target が提供する Real-Time Synchronization を配置する 同期用ブロック 31
環境の構築 Real-Time Windows Target: ノーマルモード モデルの実行 テストを実行する シミュレーション開始ボタン 32
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 33
環境の構築ステップ : エクスターナルモード Real-Time Windows Target 1. Real-Time Windows Target Kernel をインストールする 最初の一回目のみ 2. ベースのモデルの外部機器との入出力信号にドライバーブロックを接続する 3. コンフィギュレーションパラメータを設定する ソルバを 固定ステップ に設定する システムターゲットファイルを rtwin.tlc に設定する 4. モデルのビルドを実行する 5. ターゲットに接続し リアルタイムテストを実行する 34
環境の構築 Real-Time Windows Target Real-Time Windows Target を使用する前に Real-Time Windows Target Kernel をインストールします コマンドウィンドウで rtwintgt -install とタイプするとインストールが始まります 35
環境の構築 Real-Time Windows Target モデルの変更 外部機器との入出力信号にドライバーブロックを結線します 36
環境の構築 Real-Time Windows Target モデルの変更 外部機器との入出力信号に I/O ドライバーブロックを結線する 入力用ブロック 出力用ブロック 37
環境の構築 Real-Time Windows Target: エクスターナルモード モデルの変更 モデルコンフィギュレーションパラメーター / コード生成 / システムターゲットファイル で rtwin.tlc を選択する 38
環境の構築 Real-Time Windows Target: エクスターナルモード モデルの変更 モデルコンフィギュレーションパラメーター / ソルバー / タイプ で 固定ステップ を選択する 39
環境の構築 Real-Time Windows Target: エクスターナルモード モデルアプリケーション化 モデルのビルドを実行する モデルのビルドボタン 40
環境の構築 Real-Time Windows Target: エクスターナルモード モデルの実行 シミュレーション / ターゲットに接続 をクリックし テストを実行する 41
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 42
環境の構築 xpc Target 今回使用する Target PC 対応しているハードウェアで構成された PC を 1 台用意します ここでは Speedgoat 社の mobile real-time target machine を使用することを想定しています 日本での Speedgoat 社の販売代理店は株式会社アイダックス様です http://www.idaqs.jp/ 43
環境の構築ステップ xpc Target 1. モデルのビルドで使用するCコンパイラを設定する 最初の一回目のみ 2. Host-Target 間通信設定を行い Boot ディスクを設定する 3. ベースのモデルの外部機器との入出力信号にドライバーブロックを接続する 4. コンフィギュレーションパラメータを設定する ソルバを 固定ステップ に設定する システムターゲットファイルを xpctarget.tlc に設定する 5. モデルのビルドを実行する 6. ターゲットに接続し リアルタイムテストを実行する 44
環境の構築 ベースとなるモデル アルゴリズムは Simulink と Stateflow モータ部分は Simscape と SimElectronics 制御アルゴリズム モータモデル 45
環境の構築 xpc Target モデルビルド用コンパイラの設定 xpcsetcc コマンドを使って Simulink モデルのビルドに使用するコンパイラの設定を行う 対応しているコンパイラの情報は弊社ホームページで確認できます http://www.mathworks.co.jp/support/compilers/r2012b/win64.html 46
環境の構築 xpc Target xpc Target explorer xpc Target の環境構築に必要な設定や Target PC への実行モデルのダウンロードやデータのロギング設定 モデル内のパラメータのチューニングなどを行える GUI 環境です コマンドウィンドウで xpcexplr とタイプすると起動します 47
リアルタイムテスト環境構築製品 xpc Target とは Host PC with MATLAB xpc Target on Target PC TCP/IP or RS232 Target PC は xpc Target の提供するリアルタイム OS で起動します Simulink モデルは Target PC のリアルタイム OS 上で実行されます 48
環境の構築 xpc Target TargetPC ブート用ディスクの作成 xpc Target explorer を使って ネットワーク設定と Target PC ブートディクスを作成を行う Host-Target 間通信設定 ブートディスク作成 49
環境の構築 xpc Target モデルの変更 外部機器との入出力信号にドライバーブロックを結線します 50
環境の構築 xpc Target モデルの変更 外部機器との入出力信号にドライバーブロックを結線します 入力用ブロック 出力用ブロック I/O ボード設定ブロック 51
環境の構築 xpc Target モデルの変更 モデルコンフィギュレーションパラメーター / コード生成 / システムターゲットファイル で xpctarget.tlc を選択する 52
環境の構築 xpc Target モデルの変更 モデルコンフィギュレーションパラメーター / ソルバー / タイプ で 固定ステップ を選択する 53
環境の構築 xpc Target モデルのアプリケーション化 モデルのビルドを実行する モデルのビルドボタン 54
環境の構築 xpc Target モデルの実行 シミュレーションモードを エクスターナル に変更する シミュレーション / ターゲットに接続 をクリックしテストを実行する エクスターナルを選択 55
環境の構築 xpc Target モデルの実行 シミュレーションモードを エクスターナル に変更する シミュレーション / ターゲットに接続 をクリックしテストを実行する ターゲットに接続をクリック 56
アジェンダ リアルタイムテスト環境構築製品 Real-Time Windows Target xpc Target 環境の構築 Real-Time Windows Target ノーマルモード エクスターナルモード 環境の構築 xpc Target Speedgoat 環境 まとめ 57
まとめ オプション製品である Real-Time Windows Target や xpc Target によって Simulink モデルの簡単な変更で外部機器と連携したテスト環境の構築が可能です 実機を使った制御系のチューニングや HILS 環境構築など幅広くご利用頂けます 58
ご清聴ありがとうございました 2012 The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink are registered trademarks of The MathWorks, Inc. See www.mathworks.com/trademarks for a list of additional trademarks. Other product or brand names may be trademarks or registered trademarks of their respective holders. 60