Matlab/Simulinkでシミュレータ環境を作るコツ

はじめに

この記事はMicro Mouse Advent Calendar 2020の1日目の記事になります。

このAdventCalendar(ADC)について

今年はCovid-19により、例年ですと、ちょうど全日本が実施される頃合いですが、今年は特別対応、オンラインでの開催になりました。

12/4に公式ＨＰより「詳細告知・課題公開」の予定です。マイクロマウス2020 – All Japan Micromouse Contest 2020

さて、学生団体のように活動が規制されていない社会人たちはきっと、進化を続けていることでしょう！！！ということで、例年に漏れず、このＡＤＣを作りました。

というのは建前で、だいたいこれが理由です。

今年のadvent calendar
誰か作って誰か書いて
僕読みたいから
— らっち (@hiiragium1) 2020年11月28日

らっちくん。枠なら余裕があるよ。

本題

マイクロマウス大会のスポンサー「mathworks社」が大会出場者向けに無償提供しているソフトウェア「Matlab/Simulink」でシミュレーションを作る際のコツや使える関数などを紹介します。

Ｃのヘッダファイルからバスに読み込む(Simulink.importExternalCTypes)

Simulinkでバス（構造体のようなもの）を使用する際、自作バスを定義するのが面倒です。
そこで紹介するが、Simulink.importExternalCTypesです。この関数はC/C++のヘッダファイルに記載した構造体をバスとして読み込み、Simulinkで使用することができます。

以下のコードをシミュレーション前にinitファイルとして1度実行し、バス構成をワークスペースに登録しておきます。

Simulink.importExternalCTypes('../include/bus.h');

コード生成後は生成されたファイルと、上記のbus.hをC/C++のワークスペースにコピーしてビルドすればＯＫです。（インターフェースに構造体を使用したい場合など、この方法が個人的ベストプラクティスです）

enumを読み込むと、~~.mというファイルが自動生成されますが、enumの中身を変更した際は一度mファイル側を削除しないと、エラーが出たりしますが、overwriteのオプションを使用すればエラーを無視し、上書きします。

mファイルのパス情報を取得（mfilename、fileparts）

simulinkでビルドした際や、コード生成をした際は、matlabの現在のディレクトリに対し、ファイルを生成する仕様があります。（これどうにかしてほしい）

自動ビルドなどを行う際、ｍファイルなどに記載したコードを実行しようにも、mファイルの配置先からみた相対ファイル情報を得た方が、git管理をするときなど便利です。

mfilenameでは現在実行中のmファイルのパスを、以下のように、引数に'fullpath'と入れることで、取得できます。

script_file_full_path = mfilename('fullpath')

これだと、ファイル名まで取得できてしまうので、filepartsを使用します。 filepartsでは、引数に指定したファイルのパス、名前、拡張子を取得できます。

[filepath, name, ext] = fileparts(script_file_full_path );

コード生成コマンド（slbuild）

slbuildは引数に指定したSimulinkファイルをコンフィギュレーションファイルに沿ってビルド（コード生成）します。
ただし、先述のように、現在のディレクトリに対して、ファイルを生成します。（gitユーザには至極迷惑）
そのため、先に紹介したmfilenameやfilepartsを使用し、テンポラリーで作成したbuildフォルダに移動してから実行しましょう。.gitignoreでbuild/を追記しておけば、ビルドファイルによるgitのワークスペースの汚染は防げます。

初期値とunit_delayしたデータを切り替える

1ステップ目の初期状態と、シミュレーション結果を切り替えたい。そんな場合に、clockブロックを使用しています。
clock>0ならシミュレーション結果の座標を使用しています。

csv読み込み

私のマウスでは走行ログをCSV形式でprintfしてダンプしてます。
以前まではexcelでグラフを描画していましたが、simulinkのFrom Spradsheetを使用すると便利です。
1列目にtime_indexとして時系列情報を書き込む(行番号でＯＫ)必要があるのですが、それ以外は特に制約なく利用できます。

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