万博1manbetx仿真软件桌面实时の実力

张贴了汪东城Doke，2020年4月16日

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こんにちは。本日は私の専门専门はかなりかなり离れてトピックをお届けしたいと思い私は学生时尚から主にmatlabのみのみ使っきたのでsimul万博1manbetxink系系のてたのでのでは基本的な知识しかありませませませませませませませませませませませませませませませませんんんんんんんんんんませんませんんんませんませんんませませんませんませませんんませんんませんんんんませませんませませませませませそういう事もありまして，同僚の新帯さんが万博1manbetxSimulink中について书きたいと言ってくれた时は非常に嬉しかったです。とても浓い内容なので楽しく読んで顶ければと思います。

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こんにちは。アプリケーションエンジニアリング部の新帯と申します。

今回今回ブロガーとして，単発ですが记事を书架せていただきます。

普段のブロガーはMATLABサイドの人間が多く,万博1manbetx仿真软件サイドの記事が少ないということで,私が呼ばれました。それならばと今回はがっつり万博1manbetx仿真软件,かつ組み込み制御設計に関わるお話をさせていただきます。

リアルタイムとは

私の専門は制御工学,制御設計でして,MATLABと仿真万博1manbetx软件で様々な制御アルゴリズムを設計・検証する仕事をしてきました。ところが昨今,制御工学の外の領域である機械学習の領域で発展してきた強化学習が,制御の領域にやってきて,制御設計に応用されるようになってきました。

私も日々强强のですについて勉强勉强ているが，ネット検索していろんな记事をてと，机构学院の领域の人が多いか，言葉や文化の违いでの苦労することががます。

その中で，例えばリアルタイムという言葉があります。機械学習というか、データ解析の領域の人達にとっては、リアルタイムとは「現実世界で取得したデータをその場で解析する」という意味で捉えているかもしれません。もちろん、基本的にそれで間違ってはいないのですが、制御の領域ではリアルタイムとはもう少し多くの意味を持っています。

制御の领域で，リアルタイムとは

“決められた時間内に確実に計算を終え,結果を出力できること”

です。例えば,10 msごとに繰り返し制御を行うシステムである場合,以下の図のようになります。

入力を受けて計算し,10 ms以内に計算を終えて出力すれば好,10 msを超えて出力してしまったらNGです。

「なんだ，大厦たことないな「」ととた方，実は一般的な市販のPCはこんなことすら出来ていないんですよ。

汎用OSはリアルタイムではない

PC用の操作系统と言えば窗口，Mac，Linuxですです，通讯これらはどれもリアルではありん。

上記のOSでは,複数のアプリを並列に処理しています。具体的に言うと,短い時間間隔で複数のプロセスを切り替えながら,CPUで処理をさせています。決して一つの処理を優先的に行うことはありません。

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普通のpcではまず使われることないですが，特色ののを绝対优先して行ことができるo oことができる存てタイムことができることができるなタイムタイム操作系统（RTOS）と呼び。，手机试験试験行う际には必ず必ず持つ机器ををます使い使い

ちなみにもう一つ，pcが制御の実実试験で使われれ理念としては，故障率の高さがあります。リアルタイム制御で制御対象ます大声エネルギーを持つものがエネルギーエネルギーをものが系がるエネルギーつでで人命に危険性性あります。交通のpcではハード的にソフトにも故障率が高度，危なくて使えないということことです。

そもそもなぜリアルタイムが必要か

ついでについでに制御心者のために，そもそもなぜリアルタイムが必要のかを明しておきますますますます。

制御理理上古典制御と呼ばれる学問領域から始まりました。伝達関数と呼ばれるダイナミクスをするするするがまして，それを用い周波応答など评価しして望みのを达达达达达达达达制御。

元々の伝達関数はs领域（ラプラス変换）“。

そこで，s领域を离散ので表现したz領域(z変換)というという表现手手がまれましましましましのの动をまずまずで表现ししでのに戻し表现やることでの伝伝そしてそしてができるようになりなりそしてできるできるようになりそしてそしてできるできるようになりますそしてそしてできるようようになりなりそしてそして

またもう一つ理由がありまして,先程リアルタイム制御機器は危険だという話をしましたが,その際に確実に非常時の処理を実行できる能力も必要になります。その一定時間内に実行する確実性を担保するためにもリアルタイムは必要になります。

普通のPCのリアルタイム性能

ここで,普通のPCのリアルタイム性能を確認してみましょう。普通の电脑代表ということで,私の私物PC“表面Pro 6”君に頑張ってもらうことにします。

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CPU：核心I5-8250U
GPU：UHD图形620
8 gb内存:
存储：SSD，256GB

そして,普通のOS代表ということで以下の二つのOSで実行します。下記はデュアルOSとしてインストール済みです。

Windows10 Home 1903.
Ubuntu 18.04.3 LTS

一定の時間間隔は,万博1manbetx仿真软件の模拟踱来踱去という機能を使って作ります。MATLABのバージョンはR2019b Update4とします。

唯一の違いはOSのみということで,図らずもWindows vs Ubuntuという構図になりました。多くの皆さんが“Ubuntuが勝つのでは”と予想していると思いますが(私もそうですが),果たしてどうでしょうか……

勝負の前に,実験環境についてもう少し説明します。

一定の時間間隔で実行できたかどうか,を測るには,外部の信頼できる測定装置が必要です。ここでは定番中の定番,オシロスコープを使います。私物ですが“OWON VDS 3102”という安価なオシロを持っていますので,それを使います。

PCからオシロで測定できる信号を出すために,FTDIのUSBシリアル変換ケーブルを使うことにしました。仪器控制工具箱を使うと仿真软件から簡単にアクセスできるように万博1manbetxなります。出力するデータを0 xffとすると,スタートビットで0になり,後はずっと1をキープするという信号を作ることができます。

よって，その1から0に立ち立ちがったタイミングを二つ取り出せ，その间の空间间隔実行であるである见ることができます。

万博1manbetx仿真软件モデルの基本サンプル時間を,50、20、10、5、2、1の女士6パターンで,それぞれオシロで200サンプル取得し,平均,標準偏差,範囲(最大と最小の差)を比較しました。その結果を以下に示します。

WindowsとUbuntuでほとんど差異がないということが分かりました。数値上はWindowsの方が総合的に勝っていますが,実行する時々で変わりますので,このデータだけでは明確に勝っているとは言えません。

2以女士下では相対的な偏差が大きくなりますし,1 msではそもそも平均1 msをキープすることすらできていません。現実的には5 msが限界ということになります。もちろんこれはPCの性能,OSのバージョン,MATLABのバージョンに依存しますので,他の条件では全く異なる可能性もあります。あくまで参考までにしてください。

データの数も200サンプルでは不足している可能性があります。なるべく连続して取ったのですが，异常な外れ値などがたまに発生しているように见えましたが，うまく计测できませんでした。前职で爱用しいたたyokogawaのdlなどがあれば长长长ががががが，残念ながら用力できませんでしたでしでしでしでしでし

普通のPCををリアルタイム化

普通のPCの限界が分かったところで,リアルタイムを求めるシステムであれば通常はここから専用機器を使うことになりますが,ところで,本当にこれが限界でしょうか。実は,この普通のPCの限界を引き上げる魔法のツールボックスが存在します。それが“万博1manbetx仿真软件桌面实时”です。ようやく本題ですね。

もちろん別に魔法でも何でもなく,普通の技術です。今から説明していきますが,まずは模拟踱步から順に説明します。

模拟踱来踱去

実行するタイミングが来たら処理を実行し,実行が終わった後,次の実行までの残り時間を測り続け,その時が来るまで何もせずに待ち続けるということをしています。

时空ををているはいえ，あくまでosの支配下で行っいるために，osののタスク切替に対しては全くできませませませできできませ

万博1manbetxSimulink桌面实时正常模式

このツールボックスには大大分享到てて二つのがててます。一旦目が正常模式です.accelerator模式と。いうはにsimulinkモデルを加速器模式で动かしている万博1manbetxで，本地的にははです。

正常模式ではOSの外側にI / Oデバイスの入出力タスクを置き,一定時間周期で入出力処理を行います。そのタイミングで万博1manbetx仿真软件の実行を進めます。

万博1manbetx仿真软件モデルの作り方としては,トップ階層のモデルキャンバスに“实时同步”を置き,样品时间を実行周期に設定します。さらに,万博1manbetx仿真软件桌面实时に対応したI / Oブロックを置きます。

I / Oブロックが無くても,実はリアルタイム実行できます。しかし,タイマーとの同期が上手くいかないようで,結局模拟踱步と性能は何も変わりません。

それでは,ここで正常模式の実力を見てみましょう。万博1manbetx桌面实时仿真软件に対応したデバイスはこのページに书签れています。このこので気づいて申し訳ありませがが，対応osは窗户とmacのみで，ubuntuでは使えないががました。しかもよく见るpCI总线などのインターフェースメインで，ノートpcで使えるものがほとんど无いねね。

仕方ないない，唯唯霹雳で接続できるできるできるm mことにます。

...！？

なんと，表面专业6のポートは霹雳ではないではない!!显示端口としては问题なく使えいて，全く気づきませんでした。

ここにきてpcを変更せざるを得なくなりました。私が现使っいるpcはthinkpad t480sです。こちらはusb-c（霹雳3）が付いていますので，startechのthunderbolt3とthunderboltを変换する変换器材を使って接続します。