See väljaanne sisaldab veebiseminari transkriptsiooni . Veebiseminari viis läbi insener Mihhail Peselnik .)
Täna saame teada, et saame häälestada mudeleid, et saavutada optimaalne tasakaal simulatsioonitulemuste täpsuse ja täpsuse ning simulatsiooniprotsessi kiiruse vahel. See on võti simulatsiooni tõhusaks kasutamiseks ja veendumaks, et teie mudeli detailsuse tase on ülesande jaoks sobiv, mida kavatsete täita.
Samuti õpime:
- Kuidas saate optimeerimisalgoritme ja paralleelset andmetöötlust kasutades simulatsioone kiirendada;
- Kuidas jaotada simulatsioone mitme arvutituuma vahel, kiirendades selliseid ülesandeid nagu parameetrite hindamine ja parameetrite valik;
- Kuidas kiirendada arendust, automatiseerides simulatsiooni- ja analüüsiülesandeid MATLABi abil;
- Kuidas kasutada MATLAB-i skripte harmooniliste analüüside jaoks ja dokumenteerida mis tahes tüüpi testi tulemused, kasutades automaatset aruannete genereerimist.
Alustame lennuki elektrivõrgu mudeli ülevaatega. Arutame, millised on meie simulatsiooni eesmärgid, ja vaatame välja arendusprotsessi, mida mudeli loomisel kasutati.
Seejärel läbime selle protsessi etapid, sealhulgas esialgse projekteerimise – kus täpsustame nõudeid. Detailprojekt – kus vaatleme elektrivõrgu üksikuid komponente ning lõpuks kasutame detailprojekti simulatsiooni tulemusi abstraktse mudeli parameetrite korrigeerimiseks. Lõpuks vaatame, kuidas saate kõigi nende toimingute tulemused aruannetes dokumenteerida.
Siin on meie arendatava süsteemi skemaatiline kujutis. See on poollennuki mudel, mis sisaldab generaatorit, vahelduvvoolu siini, erinevaid vahelduvvoolu koormusi, trafo-alaldiplokki, erinevate koormustega alalisvoolu siini ja akut.
Komponentide ühendamiseks elektrivõrku kasutatakse lüliteid. Kuna komponendid lülituvad lennu ajal sisse ja välja, võivad elektritingimused muutuda. Tahame analüüsida seda poolt lennuki elektrivõrgust nendes muutuvates tingimustes.
Õhusõiduki elektrisüsteemi terviklik mudel peab sisaldama muid komponente. Me ei ole neid sellesse pooltasandi mudelisse lisanud, sest tahame analüüsida ainult nende komponentide vahelisi koostoimeid. See on lennuki- ja laevaehituses tavaline praktika.
Simulatsiooni eesmärgid:
- Määrake elektrinõuded erinevatele komponentidele ja neid ühendavatele elektriliinidele.
- Analüüsige erinevate insenerivaldkondade komponentide vahelisi süsteemide koostoimeid, sealhulgas elektrilisi, mehaanilisi, hüdraulilisi ja termilisi mõjusid.
- Ja üksikasjalikumal tasemel tehke harmooniline analüüs.
- Analüüsige toiteallika kvaliteeti muutuvates tingimustes ning vaadake pingeid ja voolusid erinevates võrgusõlmedes.
Seda simulatsioonieesmärkide komplekti saab kõige paremini teenindada erineva detailsusastmega mudelite kasutamine. Näeme, et arendusprotsessi läbides on meil abstraktne ja üksikasjalik mudel.
Kui vaatame nende erinevate mudelivariantide simulatsioonitulemusi, näeme, et süsteemitaseme mudeli ja detailmudeli tulemused on samad.
Kui vaatame simulatsiooni tulemusi lähemalt, näeme, et isegi vaatamata toiteseadmete ümberlülitamisest põhjustatud dünaamikale meie mudeli üksikasjalikus versioonis on üldised simulatsioonitulemused samad.
See võimaldab meil teostada kiireid iteratsioone süsteemi tasemel, aga ka üksikasjalikku elektrisüsteemi analüüsi granulaarsel tasemel. Nii saavutame oma eesmärgid tõhusalt.
Nüüd räägime mudelist, millega me töötame. Iga elektrivõrgu komponendi jaoks oleme loonud mitu võimalust. Valime, millist komponendi varianti kasutada, olenevalt lahendatavast probleemist.
Kui uurime võrgu elektritootmise võimalusi, saame integreeritud ajamigeneraatori asendada tsüklokonvektori tüüpi muutuva kiirusega generaatoriga või alalisvooluga ühendatud sagedusgeneraatoriga. Vahelduvvooluahelas saame kasutada abstraktseid või üksikasjalikke koormuskomponente.
Samamoodi saame alalisvooluvõrgu jaoks kasutada abstraktset, üksikasjalikku või multidistsiplinaarset valikut, mis võtab arvesse teiste füüsikaliste valdkondade, nagu mehaanika, hüdraulika ja temperatuuri mõjud.
Täpsemalt mudeli kohta.
Siin näete generaatorit, jaotusvõrku ja võrgu komponente. Mudel on praegu seadistatud abstraktsete komponentmudelitega simuleerimiseks. Täiturmehhanismi modelleeritakse lihtsalt komponendi tarbitava aktiiv- ja reaktiivvõimsuse määramisega.
Kui konfigureerime selle mudeli kasutama üksikasjalikke komponentide variante, on täiturmehhanism juba modelleeritud elektrimasinana. Meil on püsimagnetiga sünkroonmootor, muundurid ning alalisvoolusiin ja juhtimissüsteem. Kui vaatame trafo-alaldi seadet, siis näeme, et see on modelleeritud jõuelektroonikas kasutatavate trafode ja universaalsete sildade abil.
Samuti saame valida süsteemi valiku (TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomeen), mis võtab arvesse muude füüsikaliste nähtustega seotud mõjusid (Fuel Pump). Kütusepumba jaoks näeme, et meil on hüdropump, hüdraulilised koormused. Küttekeha puhul arvestame temperatuuri mõjudega, mis mõjutavad selle komponendi käitumist temperatuuri muutumisel. Meie generaator on modelleeritud sünkroonmasina abil ja meil on juhtimissüsteem selle masina pingevälja seadistamiseks.
Lennutsüklid valitakse MATLAB-i muutujaga nimega Flight_Cycle_Num. Ja siin näeme andmeid MATLAB-i tööruumist, mis juhib teatud elektrivõrgu komponentide sisse- ja väljalülitamist. See graafik (Plot_FC) näitab esimest lennutsüklit, kui komponendid on sisse või välja lülitatud.
Kui häälestame mudeli häälestatud versioonile, saame kasutada seda skripti (Test_APN_Model_SHORT) mudeli käivitamiseks ja testimiseks kolmes erinevas lennutsüklis. Käimas on esimene lennutsükkel ja testime süsteemi erinevatel tingimustel. Seejärel konfigureerime mudeli automaatselt nii, et see käivitaks teist ja kolmandat lennutsüklit. Pärast nende testide lõpetamist on meil aruanne, mis näitab nende kolme testi tulemusi võrreldes eelmiste katsetega. Aruandes näete mudeli ekraanipilte, graafikuid, mis näitavad kiirust, pinget ja generaatori väljundis tekkivat võimsust, võrdlusgraafikuid varasemate testidega, aga ka elektrivõrgu kvaliteedi analüüsi tulemusi.
Kompromissi leidmine mudeli täpsuse ja simulatsiooni kiiruse vahel on simulatsiooni tõhusa kasutamise võtmeks. Kui lisate oma mudelile rohkem üksikasju, pikeneb mudeli arvutamiseks ja simuleerimiseks kuluv aeg. Oluline on kohandada mudelit konkreetse lahendatava probleemi jaoks.
Kui oleme huvitatud üksikasjadest, nagu toite kvaliteet, lisame efektid, nagu jõuelektroonika lülitamine ja realistlikud koormused. Kui aga oleme huvitatud sellistest küsimustest nagu energia tootmine või tarbimine elektrivõrgu erinevate komponentide poolt, kasutame keerulist simulatsioonimeetodit, abstraktseid koormusi ja keskmise pinge mudeleid.
Mathworksi tooteid kasutades saate valida antud probleemi jaoks õige detailsuse taseme.
Tõhusaks kujundamiseks vajame nii abstraktseid kui ka üksikasjalikke komponentide mudeleid. Need valikud sobivad meie arendusprotsessi järgmiselt.
- Esiteks selgitame nõudeid, kasutades mudeli abstraktset versiooni.
- Seejärel kasutame täpsustatud nõudeid komponendi üksikasjalikuks kujundamiseks.
- Saame oma mudelis kombineerida komponendi abstraktset ja üksikasjalikku versiooni, mis võimaldab komponendi kontrollimist ja kombineerimist mehaaniliste süsteemide ja juhtimissüsteemidega.
- Lõpuks saame kasutada üksikasjaliku mudeli simulatsiooni tulemusi abstraktse mudeli parameetrite häälestamiseks. See annab meile mudeli, mis töötab kiiresti ja annab täpseid tulemusi.
Näete, et need kaks võimalust – süsteem ja detailne mudel – täiendavad üksteist. Töö, mida teeme abstraktse mudeliga nõuete selgitamiseks, vähendab detailplaneeringu jaoks vajalike iteratsioonide arvu. See kiirendab meie arendusprotsessi. Detailse mudeli simulatsioonitulemused annavad meile abstraktse mudeli, mis töötab kiiresti ja annab täpseid tulemusi. See võimaldab meil saavutada mudeli detailsuse taseme ja simulatsiooni sooritatava ülesande vahel.
Paljud ettevõtted üle maailma kasutavad MOS-i keerukate süsteemide arendamiseks. Airbus arendab A380 jaoks MOP-il põhinevat kütusehaldussüsteemi. See süsteem sisaldab rohkem kui 20 pumpa ja rohkem kui 40 ventiili. Võite ette kujutada, kui palju erinevaid tõrkestsenaariume võib ette tulla. Simulatsiooni abil saavad nad igal nädalavahetusel läbi viia üle saja tuhande testi. See annab neile kindlustunde, et olenemata rikkestsenaariumist saab nende juhtimissüsteem sellega hakkama.
Nüüd, kui oleme näinud ülevaadet oma mudelist ja simulatsiooni eesmärkidest, käime läbi disainiprotsessi. Alustuseks kasutame süsteeminõuete selgitamiseks abstraktset mudelit. Neid täpsustatud nõudeid kasutatakse üksikasjaliku projekteerimise jaoks.
Vaatame, kuidas integreerida nõuete dokumente arendusprotsessi. Meil on mahukas nõuete dokument, mis toob välja kõik meie süsteemile esitatavad nõuded. Väga raske on võrrelda nõudeid projektiga tervikuna ja veenduda, et projekt vastab nendele nõuetele.
SLVNV abil saate Simulinkis otse linkida nõuete dokumente ja mudelit. Saate luua otse mudelist linke otse nõuetele. Nii on lihtsam kontrollida, kas mudeli teatud osa on seotud konkreetse nõudega ja vastupidi. See suhtlus on kahepoolne. Nii et kui me vaatame nõuet, saame kiiresti hüpata mudeli juurde, et näha, kuidas see nõue on täidetud.
Nüüd, kui oleme integreerinud nõuete dokumendi töövoogu, täpsustame elektrivõrgule esitatavaid nõudeid. Täpsemalt vaatleme generaatorite ja ülekandeliinide töö-, tipp- ja projekteerimiskoormuse nõudeid. Testime neid paljudes võrgutingimustes. Need. erinevate lennutsüklite ajal, kui sisse ja välja lülitatakse erinevad koormused. Kuna keskendume ainult võimsusele, jätame jõuelektroonika ümberlülitamise tähelepanuta. Seetõttu kasutame abstraktseid mudeleid ja lihtsustatud simulatsioonimeetodeid. See tähendab, et me häälestame mudeli nii, et ignoreerime detaile, mida me ei vaja. See muudab simulatsiooni kiiremaks ja võimaldab meil testida tingimusi pikkade lennutsüklite ajal.
Meil on vahelduvvooluallikas, mis läbib takistuste, mahtuvuse ja induktiivsuse ahelat. Ahelas on lüliti, mis mõne aja pärast avaneb ja siis uuesti sulgub. Kui käivitate simulatsiooni, näete tulemusi pideva lahendajaga. (V1) Näete, et lüliti avamise ja sulgemisega seotud võnkumised kuvatakse täpselt.
Nüüd lülitume diskreetsele režiimile. Topeltklõpsake PowerGui plokil ja valige vahekaardil Solver diskreetne lahendaja. Näete, et diskreetne lahendaja on nüüd valitud. Alustame simulatsiooni. Näete, et tulemused on nüüd peaaegu samad, kuid täpsus sõltub valitud proovivõtusagedusest.
Nüüd saan valida kompleksse simulatsiooni režiimi, määrata sageduse - kuna lahendus saadakse ainult teatud sagedusel - ja simulatsiooni uuesti käivitada. Näete, et kuvatakse ainult signaali amplituudid. Sellel plokil klõpsates saan käivitada MATLAB-i skripti, mis käivitab mudeli järjestikku kõigis kolmes simulatsioonirežiimis ja joonistab saadud graafikud üksteise peale. Kui vaatame voolu ja pinget lähemalt, näeme, et diskreetsed tulemused on lähedased pidevatele, kuid langevad täielikult kokku. Kui vaatate voolu, näete, et seal on tipp, mida simulatsiooni diskreetrežiimis ei täheldatud. Ja näeme, et kompleksrežiim võimaldab näha ainult amplituudi. Kui vaatate lahendaja sammu, näete, et keeruline lahendaja nõudis ainult 56 sammu, samas kui teised lahendajad nõudsid simulatsiooni lõpuleviimiseks palju rohkem samme. See võimaldas keerulisel simulatsioonirežiimil töötada palju kiiremini kui teised režiimid.
Lisaks sobiva simulatsioonirežiimi valimisele vajame sobiva detailsuse tasemega mudeleid. Elektrivõrgu komponentide võimsusnõuete selgitamiseks kasutame abstraktseid üldkasutatavaid mudeleid. Dünaamilise koormuse plokk võimaldab meil määrata aktiiv- ja reaktiivvõimsuse, mida komponent võrgus tarbib või genereerib.
Me määratleme esialgse abstraktse mudeli reaktiiv- ja aktiivvõimsuse jaoks, mis põhineb esialgsetel nõuetel. Allikana kasutame Ideaalse allika plokki. See võimaldab teil määrata võrgu pinge ja selle abil saate määrata generaatori parameetrid ja mõista, kui palju võimsust see tootma peaks.
Järgmisena näete, kuidas simulatsiooni abil täpsustada generaatori ja ülekandeliinide võimsusnõudeid.
Meil on esialgne nõuete kogum, mis sisaldab võrgu komponentide nimivõimsust ja võimsustegurit. Meil on ka hulk tingimusi, mille korral see võrk töötab. Soovime neid esialgseid nõudeid täpsustada, katsetades paljudes tingimustes. Teeme seda, häälestades mudelit kasutama abstraktseid koormusi ja allikaid ning katsetades nõudeid paljudes töötingimustes.
Konfigureerime mudeli kasutama abstraktseid koormus- ja generaatormudeleid ning näeme toodetud ja tarbitud võimsust paljudes töötingimustes.
Nüüd liigume edasi detailne disain. Kasutame disaini üksikasjalikuks täpsustamiseks täpsustatud nõudeid ja ühendame need üksikasjalikud komponendid süsteemimudeliga, et tuvastada integratsiooniprobleeme.
Tänapäeval on lennukis elektri tootmiseks saadaval mitu võimalust. Tavaliselt juhib generaatorit side gaasiturbiiniga. Turbiin pöörleb muutuva sagedusega. Kui võrk peab olema fikseeritud sagedusega, siis on vaja muuta turbiini võlli muutuva pöörlemissageduse asemel konstantsele sagedusele võrgus. Seda saab teha integreeritud konstantse kiirusega ajamiga generaatorist ülesvoolu või jõuelektroonika abil muutuva sagedusega vahelduvvoolu muutmiseks konstantse sagedusega vahelduvvooluks. On ka ujuvsagedusega süsteeme, kus sagedus võrgus võib muutuda ja võrgus olevate koormuste juures toimub energia muundamine.
Kõik need valikud nõuavad energia muundamiseks generaatorit ja jõuelektroonikat.
Meil on muutuva kiirusega pöörlev gaasiturbiin. Seda turbiini kasutatakse generaatori võlli pööramiseks, mis toodab muutuva sagedusega vahelduvvoolu. Selle muutuva sageduse muutmiseks fikseeritud sageduseks saab kasutada erinevaid jõuelektroonika valikuid. Tahaksime neid erinevaid võimalusi hinnata. Seda saab teha SPS-i abil.
Saame kõiki neid süsteeme modelleerida ja erinevatel tingimustel simuleerida, et hinnata, milline variant on meie süsteemi jaoks parim. Lülitume mudelile ja vaatame, kuidas seda tehakse.
Siin on mudel, millega me töötame. Muutuv kiirus gaasiturbiini võllilt edastatakse generaatorile. Ja tsüklokonverterit kasutatakse fikseeritud sagedusega vahelduvvoolu tootmiseks. Kui käivitate simulatsiooni, näete, kuidas mudel käitub. Ülemine graafik näitab gaasiturbiini muutuvat kiirust. Näete, et sagedus muutub. See kollane signaal teises graafikus on pinge ühest faasist generaatori väljundis. See fikseeritud sagedusega vahelduvvool luuakse muutuva kiirusega jõuelektroonika abil.
Vaatame, kuidas on kirjeldatud vahelduvvoolu koormusi. Meie oma on ühendatud lambi, hüdropumba ja täiturmehhanismiga. Need komponendid on modelleeritud SPS-i plokkide abil.
Kõik need SPS-i plokid sisaldavad konfiguratsioonisätteid, mis võimaldavad teil kohandada erinevaid komponentide konfiguratsioone ja kohandada oma mudeli detailsust.
Konfigureerisime mudelid nii, et need käitaksid iga komponendi üksikasjalikku versiooni. Seega on meil palju jõudu vahelduvvoolu koormuste modelleerimiseks ja üksikasjalikke komponente diskreetrežiimis simuleerides näeme meie elektrivõrgus toimuvat palju üksikasjalikumalt.
Üks ülesandeid, mida me mudeli üksikasjaliku versiooniga täidame, on elektrienergia kvaliteedi analüüs.
Kui süsteemi sisestatakse koormus, võib see pingeallikas põhjustada lainekuju moonutusi. See on ideaalne sinusoid ja selline signaal on generaatori väljundis, kui koormused on püsivad. Kui aga sisse- ja väljalülitatavate komponentide arv suureneb, võib see lainekuju moonduda ja põhjustada nii väikeseid ülevõngeid.
Need pingeallika lainekuju tipud võivad põhjustada probleeme. See võib viia generaatori ülekuumenemiseni jõuelektroonika sisselülitamise tõttu, see võib tekitada suuri nullvoolusid ning põhjustada ka tarbetuid lülitusi jõuelektroonikas, kuna nad ei oota seda signaali põrgatust.
Harmooniline moonutus võimaldab mõõta vahelduvvoolu elektrienergia kvaliteeti. Seda suhet on oluline mõõta muutuvates võrgutingimustes, kuna kvaliteet sõltub sellest, milline komponent on sisse ja välja lülitatud. Seda suhet on MathWorksi tööriistade abil lihtne mõõta ja seda saab automatiseerida mitmesugustes tingimustes testimiseks.
Lisateavet THD kohta leiate aadressilt .
Järgmisena vaatame, kuidas seda teostada toitekvaliteedi analüüs simulatsiooni abil.
Meil on lennuki elektrivõrgu mudel. Erinevate võrgu koormuste tõttu on generaatori väljundis pinge lainekuju moonutatud. See toob kaasa toidu kvaliteedi halvenemise. Need koormused ühendatakse lahti ja tuuakse võrku lennutsükli erinevatel aegadel.
Soovime hinnata selle võrgu elektrikvaliteeti erinevatel tingimustel. Selleks kasutame THD automaatseks arvutamiseks SPS-i ja MATLAB-i. Suhte saame arvutada interaktiivselt, kasutades GUI-d või kasutada automatiseerimiseks MATLAB-skripti.
Läheme tagasi mudeli juurde, et näidata seda teile näitega. Meie lennuki elektrivõrgu mudel koosneb generaatorist, AC siinist, vahelduvvoolu koormustest ning trafo-alaldist ja alalisvoolu koormustest. Soovime mõõta elektrikvaliteeti võrgu erinevates punktides erinevatel tingimustel. Alustuseks näitan teile, kuidas seda interaktiivselt generaatori jaoks teha. Seejärel näitan teile, kuidas seda protsessi MATLABi abil automatiseerida. Esmalt käivitame simulatsiooni, et koguda THD arvutamiseks vajalikke andmeid.
See graafik (Gen1_Vab) näitab generaatori faaside vahelist pinget. Nagu näete, pole see täiuslik siinuslaine. See tähendab, et võrgu toite kvaliteeti mõjutavad võrgus olevad komponendid. Kui simulatsioon on lõppenud, kasutame THD arvutamiseks kiiret Fourier' teisendust. Avame powergui ploki ja FFT analüüsi tööriista. Näete, et tööriist laaditakse automaatselt simulatsiooni käigus salvestatud andmetega. Valime FFT akna, määrame sageduse ja vahemiku ning kuvame tulemused. Näete, et harmooniliste moonutustegur on 2.8%. Siin näete erinevate harmooniliste panust. Näete, kuidas saate harmooniliste moonutuste koefitsienti interaktiivselt arvutada. Kuid me tahaksime seda protsessi automatiseerida, et arvutada koefitsient erinevates tingimustes ja võrgu erinevates punktides.
Nüüd vaatleme alalisvoolu koormuste modelleerimiseks saadaolevaid võimalusi.
Saame modelleerida nii puhtaid elektrilisi koormusi kui ka multidistsiplinaarseid koormusi, mis sisaldavad elemente erinevatest insenerivaldkondadest, nagu elektri- ja soojusefektid, elektrilised, mehaanilised ja hüdraulilised.
Meie alalisvooluahel sisaldab trafo-alaldit, lampe, küttekeha, kütusepumpa ja akut. Üksikasjalikud mudelid võivad võtta arvesse mõjusid muudest piirkondadest, näiteks küttekeha mudel võtab arvesse muutusi elektrilise osa käitumises temperatuurimuutusena. Kütusepump võtab arvesse teiste piirkondade mõjusid, et näha ka nende mõju komponendi käitumisele. Ma lähen tagasi mudeli juurde, et näidata teile, kuidas see välja näeb.
See on mudel, millega me töötame. Nagu näha, siis nüüd on trafo-alaldi ja alalisvooluvõrk puhtalt elektrilised, st. arvesse võetakse ainult elektrilise domeeni mõjusid. Neil on selle võrgu komponentide lihtsustatud elektrilised mudelid. Saame valida selle süsteemi variandi (TRU DC Loads -> Multidomain), mis võtab arvesse teiste insenerivaldkondade mõjusid. Näete, et võrgus on meil samad komponendid, kuid elektriliste mudelite arvu asemel lisasime muid efekte - näiteks hiteri jaoks on temperatuuri füüsiline võrk, mis võtab arvesse temperatuuri mõju käitumisele. Pumba puhul võtame nüüd arvesse pumpade hüdraulilisi mõjusid ja muid süsteemi koormusi.
Mudelis nähtavad komponendid on kokku pandud Simscape'i teegiplokkidest. Seal on plokid elektri-, hüdraulika-, magnet- ja muude erialade arvestuseks. Neid plokke kasutades saate luua mudeleid, mida me nimetame multidistsiplinaarseteks, s.t. võttes arvesse erinevate füüsikaliste ja inseneriteaduste mõjusid.
Elektrivõrgu mudelisse saab integreerida mõjud muudest piirkondadest.
Simscape'i plokkide teek sisaldab plokke muude valdkondade, näiteks hüdraulika või temperatuuri, mõjude simuleerimiseks. Neid komponente kasutades saate luua realistlikumaid võrgukoormusi ja seejärel täpsemalt määratleda tingimused, milles need komponendid võivad töötada.
Neid elemente kombineerides saate luua keerukamaid komponente, aga ka uusi kohandatud erialasid või valdkondi kasutades Simscape'i keelt.
Täpsemad komponendid ja parameetrite seadistused on saadaval spetsiaalsetes Simscape'i laiendustes. Nendes raamatukogudes on saadaval keerukamad ja üksikasjalikumad komponendid, võttes arvesse selliseid mõjusid nagu efektiivsuse kadu ja temperatuuri mõju. SimMechanicsi abil saate modelleerida ka XNUMXD- ja mitme kehaga süsteeme.
Nüüd, kui oleme detailplaneeringu lõpetanud, kasutame üksikasjalike simulatsioonide tulemusi abstraktse mudeli parameetrite kohandamiseks. See annab meile mudeli, mis töötab kiiresti, andes samal ajal tulemusi, mis vastavad üksikasjaliku simulatsiooni tulemustele.
Arendusprotsessi alustasime abstraktsete komponentmudelitega. Nüüd, kui meil on üksikasjalikud mudelid, tahaksime tagada, et need abstraktsed mudelid annaksid sarnaseid tulemusi.
Roheline näitab meile laekunud esialgseid nõudeid. Soovime, et siin sinisega näidatud abstraktse mudeli tulemused oleksid lähedased punasega näidatud üksikasjaliku mudeli simulatsiooni tulemustele.
Selleks määratleme sisendsignaali abil abstraktse mudeli aktiiv- ja reaktiivvõimsused. Selle asemel, et kasutada aktiiv- ja reaktiivvõimsuse jaoks eraldi väärtusi, loome parameetritega mudeli ja kohandame neid parameetreid nii, et abstraktse mudeli simulatsiooni aktiiv- ja reaktiivvõimsuse kõverad ühtiksid üksikasjaliku mudeliga.
Järgmisena vaatame, kuidas saab abstraktset mudelit häälestada nii, et see vastaks üksikasjaliku mudeli tulemustele.
See on meie ülesanne. Meil on elektrivõrgu komponendi abstraktne mudel. Kui rakendame sellele sellise juhtsignaali, on aktiiv- ja reaktiivvõimsuse väljundiks järgmine tulemus.
Kui rakendame sama signaali üksikasjaliku mudeli sisendile, saame selliseid tulemusi.
Abstraktse ja üksikasjaliku mudeli simulatsioonitulemused peavad olema järjepidevad, et saaksime kasutada abstraktset mudelit süsteemimudeli kiireks itereerimiseks. Selleks kohandame automaatselt abstraktse mudeli parameetreid, kuni tulemused ühtivad.
Selleks kasutame SDO-d, mis suudab automaatselt muuta parameetreid, kuni abstraktsete ja üksikasjalike mudelite tulemused ühtivad.
Nende sätete konfigureerimiseks järgime järgmisi samme.
- Esiteks impordime üksikasjaliku mudeli simulatsiooni väljundid ja valime need andmed parameetrite hindamiseks.
- Seejärel täpsustame, millised parameetrid tuleb konfigureerida, ja määrame parameetrite vahemikud.
- Järgmisena hindame parameetreid, kusjuures SDO kohandab parameetreid, kuni tulemused ühtivad.
- Lõpuks saame parameetrite hindamise tulemuste kinnitamiseks kasutada muid sisendandmeid.
Saate arendusprotsessi oluliselt kiirendada, levitades paralleelarvutust kasutavaid simulatsioone.
Saate käitada eraldi simulatsioone mitmetuumalise protsessori erinevatel tuumadel või arvutusklastritel. Kui teil on ülesanne, mis nõuab mitme simulatsiooni käivitamist (nt Monte Carlo analüüs, parameetrite sobitamine või mitme lennutsükli käivitamine), saate neid simulatsioone levitada, käivitades need kohalikus mitmetuumalises masinas või arvutiklastris.
Paljudel juhtudel pole see keerulisem kui skripti for-tsükli asendamine paralleelse tsükliga parfor. See võib kaasa tuua märkimisväärse kiiruse jooksmise simulatsioonid.
Meil on lennuki elektrivõrgu mudel. Soovime seda võrku testida mitmesugustes töötingimustes – sealhulgas lennutsüklite, häirete ja ilmastikutingimuste korral. Nende testide kiirendamiseks kasutame PCT-d, MATLAB-i aga mudeli häälestamiseks iga testi jaoks, mida tahame käivitada. Seejärel levitame simulatsioonid minu arvuti erinevate tuumade vahel. Näeme, et paralleeltestid sooritatakse palju kiiremini kui järjestikused.
Siin on sammud, mida peame järgima.
- Esiteks loome parpooli käsu abil töötajate protsesside kogumi ehk nn MATLAB-i töötajad.
- Järgmisena genereerime parameetrite komplektid iga testi jaoks, mida tahame käivitada.
- Me käivitame simulatsioonid kõigepealt järjestikku, üksteise järel.
- Ja siis võrrelge seda simulatsioonide paralleelse käivitamisega.
Tulemuste kohaselt on paralleelrežiimis testimise koguaeg ligikaudu 4 korda väiksem kui järjestikuses režiimis. Graafikutelt nägime, et voolutarve on üldiselt oodatud tasemel. Nähtavad tipud on seotud erinevate võrgutingimustega tarbijate sisse- ja väljalülitamisel.
Simulatsioonid sisaldasid palju teste, mida saime kiiresti käivitada, jaotades simulatsioonid erinevate arvutituumade vahel. See võimaldas meil hinnata tõeliselt laia valikut lennutingimusi.
Nüüd, kui oleme selle arendusprotsessi osa lõpetanud, näeme, kuidas saame automatiseerida iga etapi dokumentatsiooni loomist, kuidas saame automaatselt käivitada teste ja dokumenteerida tulemusi.
Süsteemi kujundamine on alati iteratiivne protsess. Teeme projektis muudatuse, testime muudatust, hindame tulemusi ja seejärel teeme uue muudatuse. Tulemuste ja muudatuste põhjenduste dokumenteerimine võtab kaua aega. Saate seda protsessi automatiseerida SLRG abil.
SLRG abil saate testide teostamise automatiseerida ja seejärel koguda nende testide tulemused aruande kujul. Aruanne võib sisaldada testitulemuste hindamist, mudelite ja graafikute ekraanipilte, C- ja MATLAB-koodi.
Lõpetuseks tuletan meelde selle ettekande põhipunkte.
- Nägime palju võimalusi mudeli häälestamiseks, et leida tasakaal mudeli täpsuse ja simulatsiooni kiiruse vahel, sealhulgas simulatsioonirežiimid ja mudeli abstraktsioonitasemed.
- Nägime, kuidas saame optimeerimisalgoritme ja paralleelset andmetöötlust kasutades simulatsioone kiirendada.
- Lõpuks nägime, kuidas saame arendusprotsessi kiirendada, automatiseerides MATLABis simulatsiooni- ja analüüsiülesandeid.
Materjali autor — Mihhail Peselnik, insener .
Link sellele veebiseminarile
Allikas: www.habr.com