MATLABで制御動画を作成しmp4として保存する

Posted at 2026-01-17

MATLABで制御動画を作成しMP4として保存する

この記事では、MATLABを用いて制御シミュレーションの結果をアニメーション化し、MP4形式の動画として保存する方法について解説します。制御工学の理論を視覚的に理解するためには、シミュレーション結果を動画として表現することが非常に効果的です。

なお、状態フィードバック制御やオブザーバ設計の基礎については次の記事でまとめています。

状態フィードバック制御・状態方程式に基づく制御のまとめ（制御工学ブログ内）

アニメーション作成の重要性

制御システムの設計や解析において、シミュレーションは理論の妥当性を確認する重要なツールです。特に、時間的な推移をアニメーションとして可視化することで、システムの挙動を直感的に理解することができます。

MATLABは制御工学分野で広く利用されているツールであり、アニメーション機能を使うことで、シミュレーション結果を動画やGIFアニメーションとして出力できます。これにより、研究発表や教育現場で視覚的に分かりやすい資料を作成することが可能になります。

MATLABでのアニメーション作成の基本手順

MATLABでアニメーションを作成してMP4として保存する際の基本的な手順は以下の通りです。

1. 数値シミュレーション

状態方程式を数値積分し、時系列データを取得します。MATLABのode45などの関数を使用します。

% 例: 状態方程式の定義
sys = @(t,x) A*x + B*u;

% 数値積分の実行
[t, x] = ode45(sys, tspan, x0);

2. 描画処理

各時刻でのシステムの状態を図として描画します。plot関数やrectangle、lineなどの関数を組み合わせて使用します。

% 図の初期設定
figure;
hold on;
axis equal;
xlim([xmin xmax]);
ylim([ymin ymax]);

3. フレーム更新

drawnowコマンドで図を更新し、アニメーション効果を実現します。

for i = 1:length(t)
    % 描画要素の更新
    plot(x(i,1), x(i,2), 'ro');
    drawnow;
end

4. MP4動画出力

VideoWriterを使ってMP4形式で保存します。これが最も重要なステップです。

% VideoWriterオブジェクトの作成
v = VideoWriter('simulation_output.mp4', 'MPEG-4');
v.FrameRate = 30;  % フレームレート設定
v.Quality = 95;    % 品質設定（0-100）
open(v);

% アニメーションループ
for i = 1:length(t)
    % 描画処理
    plot(x(i,1), x(i,2), 'ro');
    drawnow;
    
    % フレームのキャプチャと書き込み
    frame = getframe(gcf);
    writeVideo(v, frame);
end

% ファイルを閉じる
close(v);