Tato publikace poskytuje přepis webináře . Webinář vedl Michail Peselnik, inženýr .)
Dnes se naučíme, že můžeme vyladit modely tak, abychom dosáhli optimální rovnováhy mezi věrností a přesností výsledků simulace a rychlostí simulačního procesu. To je klíč k efektivnímu používání simulace a zajištění toho, že úroveň detailů ve vašem modelu odpovídá úkolu, který hodláte provést.
Naučíme se také:
- Jak můžete urychlit simulace pomocí optimalizačních algoritmů a paralelního počítání;
- Jak distribuovat simulace mezi více počítačových jader, urychlit úkoly, jako je odhad parametrů a výběr parametrů;
- Jak urychlit vývoj automatizací simulačních a analytických úloh pomocí MATLABu;
- Jak používat skripty MATLABu pro harmonickou analýzu a dokumentovat výsledky jakéhokoli typu testu pomocí automatického generování zpráv.
Začneme přehledem modelu elektrické sítě letadla. Probereme, jaké jsou naše simulační cíle a podíváme se na proces vývoje, který byl použit k vytvoření modelu.
Následně projdeme fázemi tohoto procesu včetně prvotního návrhu – kde si ujasníme požadavky. Detailní návrh - kde se podíváme na jednotlivé komponenty elektrické sítě a nakonec využijeme výsledky simulace detailního návrhu pro úpravu parametrů abstraktního modelu. Nakonec se podíváme na to, jak můžete výsledky všech těchto kroků dokumentovat v přehledech.
Zde je schematické znázornění systému, který vyvíjíme. Jedná se o poloviční model letadla, který obsahuje generátor, AC sběrnici, různé AC zátěže, jednotku transformátoru-usměrňovač, DC sběrnici s různými zátěžemi a baterii.
Spínače slouží k připojení komponent k elektrické síti. Jak se komponenty během letu zapínají a vypínají, elektrické podmínky se mohou změnit. Chceme analyzovat tuto polovinu elektrické sítě letadla za těchto měnících se podmínek.
Kompletní model elektrického systému letadla musí obsahovat další součásti. Nezahrnuli jsme je do tohoto polorovinného modelu, protože chceme pouze analyzovat interakce mezi těmito komponentami. To je běžná praxe v letectví a stavbě lodí.
Cíle simulace:
- Určete elektrické požadavky pro různé součásti a také elektrická vedení, která je spojují.
- Analyzujte systémové interakce mezi součástmi z různých technických oborů, včetně elektrických, mechanických, hydraulických a tepelných účinků.
- A na podrobnější úrovni proveďte harmonickou analýzu.
- Analyzujte kvalitu napájení za měnících se podmínek a podívejte se na napětí a proudy v různých uzlech sítě.
Tuto sadu cílů simulace nejlépe poslouží použití modelů s různou mírou detailů. Uvidíme, že jak budeme postupovat vývojovým procesem, budeme mít abstraktní a detailní model.
Když se podíváme na výsledky simulace těchto různých variant modelu, vidíme, že výsledky modelu na úrovni systému a podrobného modelu jsou stejné.
Pokud se blíže podíváme na výsledky simulace, vidíme, že i přes dynamiku způsobenou spínáním výkonových zařízení v podrobné verzi našeho modelu jsou celkové výsledky simulace stejné.
To nám umožňuje provádět rychlé iterace na úrovni systému a také podrobnou analýzu elektrického systému na granulární úrovni. Tímto způsobem můžeme efektivně dosáhnout našich cílů.
Nyní si povíme něco o modelu, se kterým pracujeme. Pro každý komponent v elektrické síti jsme vytvořili několik možností. Jakou variantu komponentu použijeme, zvolíme v závislosti na problému, který řešíme.
Když prozkoumáme možnosti generování elektrické energie ze sítě, můžeme nahradit integrovaný hnací generátor generátorem s proměnnou rychlostí cyklokonvektorového typu nebo frekvenčním generátorem vázaným na stejnosměrný proud. Ve střídavém obvodu můžeme použít abstraktní nebo podrobné složky zátěže.
Podobně pro stejnosměrnou síť můžeme použít abstraktní, detailní nebo multidisciplinární možnost, která zohledňuje vliv dalších fyzikálních disciplín jako mechanika, hydraulika a teplotní efekty.
Další podrobnosti o modelu.
Zde vidíte generátor, distribuční síť a komponenty v síti. Model je aktuálně nastaven pro simulaci s abstraktními modely komponent. Pohon je modelován jednoduše zadáním činného a jalového výkonu, který součást spotřebovává.
Pokud tento model nakonfigurujeme pro použití podrobných variant komponent, je aktuátor již modelován jako elektrický stroj. Máme synchronní motor s permanentními magnety, měniče a DC sběrnici a řídicí systém. Pokud se podíváme na jednotku transformátor-usměrňovač, vidíme, že je modelována pomocí transformátorů a univerzálních můstků, které se používají ve výkonové elektronice.
Můžeme také vybrat systémovou volbu (na TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain), která bere v úvahu efekty spojené s jinými fyzikálními jevy (v palivovém čerpadle). U palivového čerpadla vidíme, že máme hydraulické čerpadlo, hydraulické zátěže. U ohřívače vidíme zvážení teplotních vlivů, které ovlivňují chování dané součásti při změně teploty. Náš generátor je modelován pomocí synchronního stroje a máme řídicí systém pro nastavení napěťového pole pro tento stroj.
Letové cykly se vybírají pomocí proměnné MATLABu s názvem Flight_Cycle_Num. A zde vidíme data z pracovního prostoru MATLABu, který řídí, kdy se zapínají a vypínají určité komponenty elektrické sítě. Tento graf (Plot_FC) ukazuje pro první letový cyklus, kdy jsou komponenty zapnuty nebo vypnuty.
Pokud model vyladíme do Tuned verze, můžeme pomocí tohoto skriptu (Test_APN_Model_SHORT) model spustit a otestovat ve třech různých letových cyklech. Probíhá první letový cyklus a systém testujeme za různých podmínek. Poté automaticky nakonfigurujeme model tak, aby spustil druhý letový cyklus a třetí. Po dokončení těchto testů máme zprávu, která ukazuje výsledky těchto tří testů ve srovnání s předchozími testovacími běhy. V reportu si můžete prohlédnout screenshoty modelu, screenshoty grafů znázorňujících rychlost, napětí a generovaný výkon na výstupu generátoru, srovnávací grafy s předchozími testy a také výsledky rozboru kvality elektrické sítě.
Nalezení kompromisu mezi věrností modelu a rychlostí simulace je klíčem k efektivnímu používání simulace. Jak do modelu přidáváte další podrobnosti, zvyšuje se čas potřebný k výpočtu a simulaci modelu. Je důležité přizpůsobit model pro konkrétní problém, který řešíte.
Když nás zajímají detaily, jako je kvalita napájení, přidáme efekty, jako je přepínání výkonové elektroniky a realistické zatížení. Pokud se však zajímáme o otázky, jako je výroba nebo spotřeba energie různými komponentami v elektrické síti, použijeme komplexní simulační metodu, abstraktní zátěže a modely průměrného napětí.
Pomocí produktů Mathworks si můžete vybrat správnou úroveň detailů pro daný problém.
K efektivnímu navrhování potřebujeme jak abstraktní, tak detailní modely komponent. Zde je návod, jak tyto možnosti zapadají do našeho vývojového procesu:
- Nejprve si objasníme požadavky pomocí abstraktní verze modelu.
- Vytříbené požadavky pak využijeme k detailnímu návrhu součásti.
- V našem modelu můžeme kombinovat abstraktní a detailní verzi součásti, což umožňuje ověření a kombinaci součásti s mechanickými systémy a řídicími systémy.
- Nakonec můžeme výsledky simulace detailního modelu použít k vyladění parametrů abstraktního modelu. Získáme tak model, který běží rychle a poskytuje přesné výsledky.
Můžete vidět, že tyto dvě možnosti – systém a podrobný model – se vzájemně doplňují. Práce, kterou děláme s abstraktním modelem za účelem objasnění požadavků, snižuje počet iterací potřebných pro detailní návrh. To urychluje náš vývojový proces. Výsledky simulace podrobného modelu nám poskytují abstraktní model, který běží rychle a poskytuje přesné výsledky. To nám umožňuje dosáhnout souladu mezi úrovní detailů modelu a úkolem, který simulace provádí.
Mnoho společností po celém světě používá MOS k vývoji složitých systémů. Airbus vyvíjí systém řízení paliva pro A380 založený na MOP. Tento systém obsahuje více než 20 čerpadel a více než 40 ventilů. Můžete si představit počet různých scénářů selhání, které by mohly nastat. Pomocí simulace mohou každý víkend provést přes sto tisíc testů. To jim dává jistotu, že bez ohledu na scénář selhání to jejich řídicí systém zvládne.
Nyní, když jsme viděli přehled našeho modelu a našich cílů simulace, projdeme si procesem návrhu. Začneme tím, že k objasnění systémových požadavků použijeme abstraktní model. Tyto rafinované požadavky budou použity pro detailní návrh.
Uvidíme, jak integrovat dokumenty požadavků do procesu vývoje. Máme rozsáhlý dokument požadavků, který popisuje všechny požadavky na náš systém. Je velmi obtížné srovnávat požadavky s projektem jako celkem a ujistit se, že projekt tyto požadavky splňuje.
Pomocí SLVNV můžete přímo propojit dokumenty požadavků a model v Simulinku. Přímo z modelu můžete vytvářet vazby přímo na požadavky. To usnadňuje ověření, zda se určitá část modelu vztahuje ke konkrétnímu požadavku a naopak. Tato komunikace je obousměrná. Pokud se tedy díváme na požadavek, můžeme rychle přejít na model a zjistit, jak je tento požadavek splněn.
Nyní, když jsme začlenili dokument požadavků do pracovního postupu, upřesníme požadavky na elektrickou síť. Konkrétně se podíváme na požadavky na provozní, špičkové a návrhové zatížení generátorů a přenosových vedení. Budeme je testovat v široké škále podmínek sítě. Tito. během různých letových cyklů, kdy se zapínají a vypínají různé zátěže. Vzhledem k tomu, že se zaměřujeme pouze na napájení, zanedbáme spínání ve výkonové elektronice. Použijeme proto abstraktní modely a zjednodušené simulační metody. To znamená, že model vyladíme tak, aby ignoroval detaily, které nepotřebujeme. Díky tomu bude simulace probíhat rychleji a umožní nám testovat podmínky během dlouhých letových cyklů.
Máme zdroj střídavého proudu, který prochází řetězcem odporů, kapacit a indukčností. V obvodu je spínač, který se po nějaké době otevře a pak zase sepne. Pokud spustíte simulaci, můžete vidět výsledky pomocí spojitého řešiče. (V1) Vidíte, že oscilace spojené s otevíráním a zavíráním spínače jsou přesně zobrazeny.
Nyní přejdeme do diskrétního režimu. Dvakrát klikněte na blok PowerGui a na kartě Řešitel vyberte diskrétní řešitel. Můžete vidět, že je nyní vybrán diskrétní řešitel. Spustíme simulaci. Uvidíte, že výsledky jsou nyní téměř stejné, ale přesnost závisí na zvolené vzorkovací frekvenci.
Nyní mohu vybrat režim komplexní simulace, nastavit frekvenci - protože řešení je získáno pouze při určité frekvenci - a spustit simulaci znovu. Uvidíte, že se zobrazí pouze amplitudy signálu. Kliknutím na tento blok mohu spustit skript MATLABu, který spustí model postupně ve všech třech režimech simulace a vynese na sebe výsledné grafy. Pokud se podíváme blíže na proud a napětí, uvidíme, že diskrétní výsledky se blíží spojitým, ale zcela se shodují. Pokud se podíváte na proud, můžete vidět, že existuje vrchol, který nebyl zaznamenán v diskrétním režimu simulace. A vidíme, že komplexní režim umožňuje vidět pouze amplitudu. Pokud se podíváte na krok řešiče, můžete vidět, že komplexní řešič vyžadoval pouze 56 kroků, zatímco ostatní řešiče vyžadovaly k dokončení simulace mnohem více kroků. To umožnilo, aby komplexní simulační režim běžel mnohem rychleji než jiné režimy.
Kromě výběru vhodného simulačního režimu potřebujeme modely s odpovídající úrovní detailů. Pro objasnění požadavků na napájení komponent v elektrické síti použijeme abstraktní modely obecné aplikace. Blok Dynamic Load nám umožňuje specifikovat činný a jalový výkon, který součást spotřebovává nebo generuje v síti.
Na základě počáteční sady požadavků definujeme počáteční abstraktní model pro jalový a činný výkon. Jako zdroj použijeme ideální zdrojový blok. To vám umožní nastavit napětí v síti a pomocí toho můžete určit parametry generátoru a pochopit, kolik energie by měl produkovat.
Dále uvidíte, jak používat simulaci ke zpřesnění požadavků na výkon generátoru a přenosových vedení.
Máme počáteční sadu požadavků, které zahrnují jmenovitý výkon a účiník pro komponenty v síti. Máme také řadu podmínek, ve kterých může tato síť fungovat. Tyto počáteční požadavky chceme upřesnit testováním v široké škále podmínek. Provedeme to vyladěním modelu pro použití abstraktních zátěží a zdrojů a testováním požadavků v široké škále provozních podmínek.
Nakonfigurujeme model tak, aby používal abstraktní modely zátěže a generátoru, a uvidíme generovanou a spotřebovanou energii v širokém rozsahu provozních podmínek.
Nyní přejdeme k detailní design. Zpřesněné požadavky použijeme k detailnímu návrhu a tyto detailní komponenty zkombinujeme s modelem systému, abychom odhalili integrační problémy.
Dnes je k dispozici několik možností pro výrobu elektřiny v letadle. Generátor je typicky poháněn komunikací s plynovou turbínou. Turbína se otáčí proměnnou frekvencí. Pokud síť musí mít pevnou frekvenci, pak je nutný převod z proměnných otáček hřídele turbíny na konstantní frekvenci v síti. To lze provést pomocí integrovaného pohonu s konstantními otáčkami před generátorem nebo pomocí výkonové elektroniky pro převod střídavého proudu s proměnnou frekvencí na střídavý proud s konstantní frekvencí. Existují také systémy s plovoucí frekvencí, kde se frekvence v síti může měnit a dochází k přeměně energie na zátěžích v síti.
Každá z těchto možností vyžaduje generátor a výkonovou elektroniku pro přeměnu energie.
Máme plynovou turbínu, která se otáčí proměnnou rychlostí. Tato turbína se používá k otáčení hřídele generátoru, který produkuje střídavý proud s proměnnou frekvencí. K převodu této proměnné frekvence na pevnou frekvenci lze použít různé možnosti výkonové elektroniky. Rádi bychom vyhodnotili tyto různé možnosti. To lze provést pomocí SPS.
Každý z těchto systémů můžeme modelovat a provádět simulace za různých podmínek, abychom vyhodnotili, která možnost je pro náš systém nejlepší. Přejdeme na model a uvidíme, jak se to dělá.
Zde je model, se kterým pracujeme. Proměnná rychlost z hřídele plynové turbíny je přenášena do generátoru. A cyklokonvertor se používá k výrobě střídavého proudu o pevné frekvenci. Pokud spustíte simulaci, uvidíte, jak se model chová. Horní graf ukazuje proměnnou rychlost plynové turbíny. Vidíte, že se frekvence mění. Tento žlutý signál ve druhém grafu je napětí z jedné z fází na výstupu generátoru. Tento střídavý proud s pevnou frekvencí je vytvářen z proměnných otáček pomocí výkonové elektroniky.
Podívejme se, jak jsou popsány AC zátěže. Ta naše je napojena na lampu, hydraulické čerpadlo a pohon. Tyto komponenty jsou modelovány pomocí bloků od SPS.
Každý z těchto bloků v SPS obsahuje konfigurační nastavení, která vám umožní přizpůsobit různé konfigurace součástí a upravit úroveň detailů ve vašem modelu.
Nakonfigurovali jsme modely tak, aby spouštěly podrobnou verzi každé součásti. Máme tedy spoustu energie na modelování střídavých zátěží a simulací podrobných komponent v diskrétním režimu můžeme vidět mnohem podrobněji, co se děje v naší elektrické síti.
Jedním z úkolů, které budeme s detailní verzí modelu provádět, je analýza kvality elektrické energie.
Když je do systému zavedena zátěž, může to způsobit zkreslení tvaru vlny u zdroje napětí. To je ideální sinusoida a takový signál bude na výstupu generátoru, pokud jsou zatížení konstantní. S rostoucím počtem komponent, které lze zapínat a vypínat, se však tento průběh může zkreslit a vést k tak malým překmitům.
Tyto špičky ve tvaru vlny u zdroje napětí mohou způsobit problémy. To může vést k přehřátí generátoru v důsledku spínání ve výkonové elektronice, což může vytvářet velké neutrální proudy a také způsobit zbytečné spínání výkonové elektroniky, protože tento odraz signálu neočekávají.
Harmonic Distortion nabízí měřítko kvality střídavého elektrického napájení. Je důležité měřit tento poměr při měnících se podmínkách sítě, protože kvalita se bude lišit v závislosti na tom, která komponenta je zapnutá a vypnutá. Tento poměr lze snadno měřit pomocí nástrojů MathWorks a lze jej automatizovat pro testování v širokém rozsahu podmínek.
Více o THD se dozvíte na .
Dále uvidíme, jak provést analýza kvality elektrické energie pomocí simulace.
Máme model elektrické sítě letadla. Vlivem různé zátěže v síti dochází ke zkreslení průběhu napětí na výstupu generátoru. To vede ke zhoršení kvality potravin. Tyto zátěže jsou odpojeny a přivedeny do stavu online v různých časech během letového cyklu.
Chceme hodnotit kvalitu napájení této sítě za různých podmínek. K tomu použijeme SPS a MATLAB k automatickému výpočtu THD. Poměr můžeme vypočítat interaktivně pomocí GUI nebo použít skript MATLAB pro automatizaci.
Vraťme se k modelu, abychom vám to ukázali na příkladu. Náš model elektrické sítě letadla se skládá z generátoru, AC sběrnice, AC zátěží, transformátoru-usměrňovače a DC zátěží. Chceme měřit kvalitu elektrické energie na různých místech sítě za různých podmínek. Pro začátek vám ukážu, jak to udělat interaktivně pouze pro generátor. Pak vám ukážu, jak tento proces automatizovat pomocí MATLABu. Nejprve spustíme simulaci, abychom shromáždili data potřebná k výpočtu THD.
Tento graf (Gen1_Vab) ukazuje napětí mezi fázemi generátoru. Jak vidíte, není to dokonalá sinusovka. To znamená, že kvalita napájení sítě je ovlivněna komponentami v síti. Jakmile je simulace dokončena, použijeme k výpočtu THD rychlou Fourierovu transformaci. Otevřeme blok powergui a otevřeme nástroj pro analýzu FFT. Můžete vidět, že nástroj je automaticky načten daty, které jsem zaznamenal během simulace. Vybereme okno FFT, určíme frekvenci a rozsah a zobrazíme výsledky. Můžete vidět, že faktor harmonického zkreslení je 2.8 %. Zde můžete vidět příspěvek různých harmonických. Viděli jste, jak můžete interaktivně vypočítat koeficient harmonického zkreslení. Ale chtěli bychom tento proces zautomatizovat, abychom mohli vypočítat koeficient za různých podmínek a na různých místech sítě.
Nyní se podíváme na dostupné možnosti pro modelování stejnosměrných zátěží.
Můžeme modelovat čistě elektrické zátěže i multidisciplinární zátěže, které obsahují prvky z různých inženýrských oborů, jako jsou elektrické a tepelné efekty, elektrické, mechanické a hydraulické.
Náš DC obvod obsahuje transformátor-usměrňovač, lampy, topení, palivové čerpadlo a baterii. Podrobné modely mohou zohledňovat vlivy z jiných oblastí, například model ohřívače zohledňuje změny v chování elektrické části při změnách teploty. Palivové čerpadlo bere v úvahu vlivy z jiných oblastí, aby také vidělo jejich vliv na chování součásti. Vrátím se k modelu, abych vám ukázal, jak vypadá.
Toto je model, se kterým pracujeme. Jak vidíte, nyní je transformátor-usměrňovač a stejnosměrná síť čistě elektrická, tzn. jsou brány v úvahu pouze účinky z elektrické domény. Mají zjednodušené elektrické modely součástí v této síti. Můžeme zvolit variantu tohoto systému (TRU DC Loads -> Multidomain), která zohledňuje efekty z jiných inženýrských oborů. Vidíte, že v síti máme stejné komponenty, ale místo počtu elektrických modelů jsme přidali další efekty - například pro hitera teplotní fyzikální síť, která zohledňuje vliv teploty na chování. V čerpadle nyní bereme v úvahu hydraulické účinky čerpadel a další zatížení v systému.
Komponenty, které vidíte v modelu, jsou sestaveny z knihovních bloků Simscape. Existují bloky pro účtování elektrických, hydraulických, magnetických a dalších oborů. Pomocí těchto bloků lze vytvářet modely, které nazýváme multidisciplinární, tzn. zohledňující efekty z různých fyzikálních a inženýrských oborů.
Do modelu elektrické sítě lze integrovat efekty z jiných oblastí.
Knihovna bloků Simscape obsahuje bloky pro simulaci efektů z jiných oblastí, jako je hydraulika nebo teplota. Pomocí těchto komponent můžete vytvořit realističtější zatížení sítě a pak přesněji definovat podmínky, za kterých mohou tyto komponenty fungovat.
Kombinací těchto prvků můžete vytvářet složitější komponenty a také vytvářet nové vlastní disciplíny nebo oblasti pomocí jazyka Simscape.
Pokročilejší nastavení komponent a parametrizace jsou k dispozici ve specializovaných rozšířeních Simscape. V těchto knihovnách jsou k dispozici složitější a podrobnější komponenty, které berou v úvahu vlivy, jako jsou ztráty účinnosti a teplotní vlivy. Pomocí SimMechanics můžete také modelovat 3D a vícetělové systémy.
Nyní, když jsme dokončili detailní návrh, použijeme výsledky detailních simulací k úpravě parametrů abstraktního modelu. Získáme tak model, který běží rychle a přitom stále produkuje výsledky, které odpovídají výsledkům podrobné simulace.
Proces vývoje jsme zahájili abstraktními modely komponent. Nyní, když máme podrobné modely, rádi bychom se ujistili, že tyto abstraktní modely poskytují podobné výsledky.
Zelená ukazuje počáteční požadavky, které jsme obdrželi. Rádi bychom, aby se výsledky z abstraktního modelu, zde znázorněného modře, blížily výsledkům z podrobné simulace modelu, znázorněné červeně.
Za tímto účelem definujeme činné a jalové výkony pro abstraktní model pomocí vstupního signálu. Namísto použití samostatných hodnot pro činný a jalový výkon vytvoříme parametrizovaný model a upravíme tyto parametry tak, aby křivky činného a jalového výkonu ze simulace abstraktního modelu odpovídaly podrobnému modelu.
Dále uvidíme, jak lze abstraktní model vyladit, aby odpovídal výsledkům podrobného modelu.
To je náš úkol. Máme abstraktní model součásti v elektrické síti. Když na něj přivedeme takový řídicí signál, je výstupem následující výsledek pro činný a jalový výkon.
Když aplikujeme stejný signál na vstup detailního modelu, dostaneme výsledky, jako jsou tyto.
Potřebujeme, aby byly výsledky simulace abstraktního a podrobného modelu konzistentní, abychom mohli použít abstraktní model k rychlé iteraci na modelu systému. K tomu budeme automaticky upravovat parametry abstraktního modelu, dokud se výsledky neshodují.
K tomu nám poslouží SDO, které dokáže automaticky měnit parametry, dokud se výsledky abstraktního a detailního modelu neshodují.
Při konfiguraci těchto nastavení budeme postupovat podle následujících kroků.
- Nejprve importujeme simulační výstupy podrobného modelu a vybereme tato data pro odhad parametrů.
- Poté určíme, které parametry je třeba nakonfigurovat, a nastavíme rozsahy parametrů.
- Dále vyhodnotíme parametry, přičemž SDO bude parametry upravovat, dokud se výsledky neshodují.
- Nakonec můžeme použít další vstupní data k ověření výsledků odhadu parametrů.
Distribucí simulací pomocí paralelního počítání můžete výrazně urychlit proces vývoje.
Můžete spouštět samostatné simulace na různých jádrech vícejádrového procesoru nebo na výpočetních clusterech. Pokud máte úlohu, která vyžaduje spuštění více simulací – například analýzu Monte Carlo, přizpůsobení parametrů nebo spuštění více letových cyklů – můžete tyto simulace distribuovat tak, že je spustíte na místním vícejádrovém počítači nebo počítačovém clusteru.
V mnoha případech to nebude o nic obtížnější než nahrazení smyčky for ve skriptu paralelní smyčkou for, parfor. To může vést k výraznému zrychlení běhu simulací.
Máme model elektrické sítě letadla. Rádi bychom tuto síť otestovali v široké škále provozních podmínek – včetně letových cyklů, poruch a počasí. Pro urychlení těchto testů použijeme PCT, MATLAB pro vyladění modelu pro každý test, který chceme spustit. Poté budeme distribuovat simulace mezi různá jádra mého počítače. Uvidíme, že paralelní testy budou dokončeny mnohem rychleji než ty sekvenční.
Zde jsou kroky, které budeme muset dodržet.
- Nejprve si pomocí příkazu parpool vytvoříme pool pracovních procesů neboli tzv. MATLAB workery.
- Dále vygenerujeme sady parametrů pro každý test, který chceme spustit.
- Simulace spustíme nejprve postupně, jednu po druhé.
- A pak to porovnejte s paralelním spuštěním simulací.
Podle výsledků je celková doba testování v paralelním režimu přibližně 4krát kratší než v sekvenčním režimu. V grafech jsme viděli, že spotřeba je obecně na očekávané úrovni. Viditelné špičky souvisejí s různými podmínkami sítě při zapínání a vypínání spotřebičů.
Simulace zahrnovaly mnoho testů, které jsme byli schopni rychle spustit distribucí simulací mezi různá počítačová jádra. To nám umožnilo vyhodnotit skutečně širokou škálu letových podmínek.
Nyní, když jsme dokončili tuto část vývojového procesu, uvidíme, jak můžeme automatizovat vytváření dokumentace pro každý krok, jak můžeme automaticky spouštět testy a dokumentovat výsledky.
Návrh systému je vždy iterativní proces. Provedeme změnu projektu, otestujeme změnu, vyhodnotíme výsledky a poté provedeme novou změnu. Proces dokumentování výsledků a zdůvodnění změn trvá dlouho. Tento proces můžete automatizovat pomocí SLRG.
Pomocí SLRG můžete automatizovat provádění testů a poté shromáždit výsledky těchto testů ve formě zprávy. Zpráva může obsahovat vyhodnocení výsledků testů, screenshoty modelů a grafů, C a MATLAB kód.
Na závěr připomenu klíčové body této prezentace.
- Viděli jsme mnoho příležitostí k vyladění modelu, abychom našli rovnováhu mezi věrností modelu a rychlostí simulace – včetně režimů simulace a úrovní abstrakce modelu.
- Viděli jsme, jak můžeme urychlit simulace pomocí optimalizačních algoritmů a paralelního počítání.
- Nakonec jsme viděli, jak můžeme urychlit proces vývoje automatizací simulačních a analytických úloh v MATLABu.
Autor materiálu — Michail Peselnik, inženýr .
Odkaz na tento webinář
Zdroj: www.habr.com