Tämä julkaisu sisältää webinaarin transkription . Webinaarin johti insinööri Mikhail Peselnik .)
Tänään opimme, että voimme virittää malleja saavuttamaan optimaalisen tasapainon simulointitulosten todenmukaisuuden ja tarkkuuden sekä simulointiprosessin nopeuden välillä. Tämä on avain simulaation tehokkaaseen käyttöön ja sen varmistamiseen, että mallin yksityiskohtaisuus vastaa suoritettavaa tehtävää.
Opimme myös:
- Kuinka voit nopeuttaa simulaatioita käyttämällä optimointialgoritmeja ja rinnakkaislaskentaa?
- Simulaatioiden jakaminen useiden tietokoneytimien kesken, mikä nopeuttaa tehtäviä, kuten parametrien arviointia ja parametrien valintaa;
- Kuinka nopeuttaa kehitystä automatisoimalla simulointi- ja analyysitehtävät MATLABin avulla;
- Kuinka käyttää MATLAB-skriptejä harmoniseen analyysiin ja dokumentoida minkä tahansa tyyppisten testien tulokset käyttämällä automaattista raportin luontia.
Aloitamme yleiskatsauksella lentokoneen sähköverkkomallista. Keskustelemme simulaatiotavoitteistamme ja tarkastelemme mallin luomiseen käytettyä kehitysprosessia.
Käymme sitten läpi tämän prosessin vaiheet, mukaan lukien alkuperäisen suunnittelun - jossa selvennämme vaatimuksia. Yksityiskohtainen suunnittelu - jossa tarkastellaan sähköverkon yksittäisiä komponentteja ja lopuksi käytämme yksityiskohtaisen suunnittelun simulaatiotuloksia abstraktin mallin parametrien säätämiseen. Lopuksi tarkastellaan, kuinka voit dokumentoida kaikkien näiden vaiheiden tulokset raporteissa.
Tässä on kaavamainen esitys kehittämästämme järjestelmästä. Tämä on puolilentokonemalli, joka sisältää generaattorin, AC-väylän, erilaisia AC-kuormia, muuntaja-tasasuuntaajayksikön, tasavirtaväylän eri kuormilla ja akun.
Kytkimiä käytetään komponenttien kytkemiseen sähköverkkoon. Kun komponentit käynnistyvät ja sammuvat lennon aikana, sähköolosuhteet voivat muuttua. Haluamme analysoida tätä puoliskoa lentokoneen sähköverkosta näissä muuttuvissa olosuhteissa.
Lentokoneen sähköjärjestelmän täydellisen mallin tulee sisältää muita komponentteja. Emme ole sisällyttäneet niitä tähän puolitasomalliin, koska haluamme vain analysoida näiden komponenttien välisiä vuorovaikutuksia. Tämä on yleinen käytäntö lentokone- ja laivanrakennuksessa.
Simuloinnin tavoitteet:
- Määritä sähkövaatimukset eri komponenteille sekä niitä yhdistäville voimalinjoille.
- Analysoi järjestelmien vuorovaikutusta eri suunnittelualojen komponenttien välillä, mukaan lukien sähköiset, mekaaniset, hydrauliset ja lämpövaikutukset.
- Ja yksityiskohtaisemmalla tasolla, suorita harmoninen analyysi.
- Analysoi tehonsyötön laatua muuttuvissa olosuhteissa ja tarkastele jännitteitä ja virtoja verkon eri solmuissa.
Tämä simulointitavoitteiden joukko toimii parhaiten käyttämällä eriasteisia malleja. Näemme, että kun kuljemme kehitysprosessin läpi, meillä on abstrakti ja yksityiskohtainen malli.
Kun tarkastelemme näiden eri mallimuunnelmien simulaatiotuloksia, huomaamme, että järjestelmätason mallin ja yksityiskohtaisen mallin tulokset ovat samat.
Jos tarkastelemme simulaatiotuloksia tarkemmin, huomaamme, että huolimatta mallimme yksityiskohtaisessa versiossa teholaitteiden kytkennän aiheuttamasta dynamiikasta, simulaatiotulokset ovat kokonaisuutena samat.
Tämän ansiosta voimme suorittaa nopeita iteraatioita järjestelmätasolla sekä yksityiskohtaista sähköjärjestelmän analyysiä granulaarisella tasolla. Näin voimme saavuttaa tavoitteemme tehokkaasti.
Puhutaan nyt mallista, jonka kanssa työskentelemme. Olemme luoneet useita vaihtoehtoja jokaiselle sähköverkon komponentille. Valitsemme käytettävän komponenttivaihtoehdon ratkaisemamme ongelman mukaan.
Kun tutkimme verkkosähköntuotantovaihtoehtoja, voimme korvata integroidun käyttögeneraattorin syklokonvektorityyppisellä nopeusgeneraattorilla tai tasavirtakytketyllä taajuusgeneraattorilla. Voimme käyttää abstrakteja tai yksityiskohtaisia kuormituskomponentteja vaihtovirtapiirissä.
Vastaavasti DC-verkossa voimme käyttää abstraktia, yksityiskohtaista tai monitieteistä vaihtoehtoa, joka ottaa huomioon muiden fysikaalisten tieteenalojen, kuten mekaniikka, hydrauliikka ja lämpötilavaikutukset, vaikutuksen.
Tarkemmat tiedot mallista.
Tässä näet generaattorin, jakeluverkon ja verkon komponentit. Malli on tällä hetkellä asetettu simulaatioon abstraktien komponenttimallien kanssa. Toimilaite mallinnetaan yksinkertaisesti määrittämällä komponentin kuluttamat pätö- ja loistehot.
Jos konfiguroimme tämän mallin käyttämään yksityiskohtaisia komponenttiversioita, toimilaite on jo mallinnettu sähkökoneeksi. Meillä on kestomagneettisynkroninen moottori, muuntimet sekä DC-väylä ja ohjausjärjestelmä. Jos katsomme muuntaja-tasasuuntaajayksikköä, huomaamme, että se on mallinnettu tehoelektroniikassa käytettävien muuntajien ja yleissiltojen avulla.
Voimme myös valita järjestelmävaihtoehdon (TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain), joka ottaa huomioon muihin fyysisiin ilmiöihin liittyvät vaikutukset (polttoainepumpussa). Polttoainepumpulle näemme, että meillä on hydraulipumppu, hydrauliset kuormat. Lämmittimen osalta huomioidaan lämpötilavaikutukset, jotka vaikuttavat kyseisen komponentin käyttäytymiseen lämpötilan muuttuessa. Generaattorimme on mallinnettu synkronisella koneella ja meillä on ohjausjärjestelmä tämän koneen jännitekentän asettamiseksi.
Lentojaksot valitaan käyttämällä MATLAB-muuttujaa nimeltä Flight_Cycle_Num. Ja tässä näemme dataa MATLAB-työtilasta, joka ohjaa, milloin tietyt sähköverkon komponentit kytkeytyvät päälle ja pois päältä. Tämä käyrä (Plot_FC) näyttää ensimmäisen lentojakson, kun komponentit kytketään päälle tai pois.
Jos viritämme mallin viritettyyn versioon, voimme käyttää tätä komentosarjaa (Test_APN_Model_SHORT) mallin suorittamiseen ja sen testaamiseen kolmessa eri lentojaksossa. Ensimmäinen lentosykli on käynnissä ja testaamme järjestelmää eri olosuhteissa. Sitten määritämme mallin automaattisesti suorittamaan toisen lentojakson ja kolmannen. Näiden testien päätyttyä meillä on raportti, joka näyttää näiden kolmen testin tulokset verrattuna aikaisempiin testiajoihin. Raportista näet kuvakaappauksia mallista, kuvakaappauksia kaavioista, jotka näyttävät nopeuden, jännitteen ja generaattorin lähdössä syntyvän tehon, vertailukäyrät aikaisempien testien kanssa sekä sähköverkon laatuanalyysin tulokset.
Kompromissin löytäminen mallin tarkkuuden ja simulointinopeuden välillä on avainasemassa simuloinnin tehokkaassa käytössä. Kun lisäät malliin enemmän yksityiskohtia, mallin laskemiseen ja simulointiin kuluva aika kasvaa. On tärkeää mukauttaa malli ratkaisemaasi ongelmaan.
Kun olemme kiinnostuneita yksityiskohdista, kuten virranlaadusta, lisäämme tehosteita, kuten tehoelektroniikan kytkentä ja realistiset kuormat. Kuitenkin, kun olemme kiinnostuneita asioista, kuten sähköverkon eri komponenttien energian tuottamisesta tai kulutuksesta, käytämme monimutkaista simulointimenetelmää, abstrakteja kuormia ja keskimääräisiä jännitemalleja.
Mathworks-tuotteita käyttämällä voit valita tarkasteltavan ongelman oikean tason.
Jotta voimme suunnitella tehokkaasti, tarvitsemme sekä abstrakteja että yksityiskohtaisia komponenttimalleja. Näin nämä vaihtoehdot sopivat kehitysprosessiimme:
- Ensin selvennämme vaatimuksia käyttämällä mallin abstraktia versiota.
- Suunnittelemme sitten komponentin yksityiskohtaisesti tarkennettujen vaatimusten avulla.
- Voimme yhdistää mallissamme abstraktin ja yksityiskohtaisen version komponentista, mikä mahdollistaa komponentin todentamisen ja yhdistämisen mekaanisten järjestelmien ja ohjausjärjestelmien kanssa.
- Lopuksi voimme käyttää yksityiskohtaisen mallin simulointituloksia abstraktin mallin parametrien virittämiseen. Tämä antaa meille mallin, joka toimii nopeasti ja tuottaa tarkkoja tuloksia.
Voit nähdä, että nämä kaksi vaihtoehtoa - järjestelmä ja yksityiskohtainen malli - täydentävät toisiaan. Työ, jota teemme abstraktin mallin kanssa vaatimusten selkeyttämiseksi, vähentää yksityiskohtaisen suunnittelun edellyttämien iteraatioiden määrää. Tämä nopeuttaa kehitysprosessiamme. Yksityiskohtaisen mallin simulointitulokset antavat meille abstraktin mallin, joka toimii nopeasti ja tuottaa tarkat tulokset. Tämän avulla voimme saavuttaa täsmäyksen mallin yksityiskohtaisuuden ja simulaation suorittaman tehtävän välillä.
Monet yritykset ympäri maailmaa käyttävät MOS:ää monimutkaisten järjestelmien kehittämiseen. Airbus kehittää A380:lle MOP-pohjaista polttoaineenhallintajärjestelmää. Tämä järjestelmä sisältää yli 20 pumppua ja yli 40 venttiiliä. Voit kuvitella, kuinka monta erilaista vikaskenaariota voi tapahtua. Simulaatiolla he voivat suorittaa yli satatuhatta testiä joka viikonloppu. Tämä antaa heille luottamusta siihen, että heidän ohjausjärjestelmänsä pystyy käsittelemään sen vikaskenaariosta riippumatta.
Nyt kun olemme nähneet yleiskatsauksen mallistamme ja simulointitavoitteistamme, käymme läpi suunnitteluprosessin. Aloitamme käyttämällä abstraktia mallia järjestelmävaatimusten selventämiseksi. Näitä tarkennettuja vaatimuksia käytetään yksityiskohtaisessa suunnittelussa.
Katsotaan, kuinka vaatimusasiakirjat integroidaan kehitysprosessiin. Meillä on laaja vaatimusasiakirja, joka sisältää kaikki järjestelmämme vaatimukset. On erittäin vaikeaa verrata vaatimuksia hankkeeseen kokonaisuutena ja varmistaa, että hanke täyttää nämä vaatimukset.
SLVNV:n avulla voit linkittää suoraan vaatimusasiakirjat ja mallin Simulinkissä. Voit luoda linkit suoraan mallista suoraan vaatimuksiin. Näin on helpompi varmistaa, että mallin tietty osa liittyy tiettyyn vaatimukseen ja päinvastoin. Tämä viestintä on kaksisuuntaista. Joten jos tarkastelemme vaatimusta, voimme nopeasti siirtyä malliin nähdäksemme, kuinka vaatimus täyttyy.
Nyt kun olemme integroineet vaatimusasiakirjan työnkulkuun, tarkennamme sähköverkon vaatimuksia. Tarkastellaan erityisesti generaattoreiden ja siirtolinjojen käyttö-, huippu- ja suunnittelukuormitusvaatimuksia. Testaamme niitä useissa eri verkkoolosuhteissa. Nuo. eri lentojaksojen aikana, kun eri kuormia kytketään päälle ja pois. Koska keskitymme vain tehoon, jätämme tehoelektroniikan kytkennän huomiotta. Siksi käytämme abstrakteja malleja ja yksinkertaistettuja simulointimenetelmiä. Tämä tarkoittaa, että viritämme mallin jättämään huomiotta yksityiskohdat, joita emme tarvitse. Tämä nopeuttaa simulaatiota ja antaa meille mahdollisuuden testata olosuhteita pitkien lentojaksojen aikana.
Meillä on vaihtovirtalähde, joka kulkee resistanssien, kapasitanssien ja induktanssien ketjun läpi. Piirissä on kytkin, joka avautuu jonkin ajan kuluttua ja sulkeutuu sitten uudelleen. Jos suoritat simulaation, voit nähdä tulokset jatkuvalla ratkaisijalla. (V1) Voit nähdä, että kytkimen avaamiseen ja sulkemiseen liittyvät värähtelyt näkyvät tarkasti.
Siirrytään nyt diskreettitilaan. Kaksoisnapsauta PowerGui-lohkoa ja valitse erillinen ratkaisija Ratkaisija-välilehdeltä. Näet, että diskreetti ratkaisija on nyt valittu. Aloitetaan simulointi. Näet, että tulokset ovat nyt lähes samat, mutta tarkkuus riippuu valitusta näytetaajuudesta.
Nyt voin valita monimutkaisen simulointitilan, asettaa taajuuden - koska ratkaisu saadaan vain tietyllä taajuudella - ja suorittaa simulaation uudelleen. Näet, että vain signaalin amplitudit näytetään. Napsauttamalla tätä lohkoa voin ajaa MATLAB-skriptin, joka ajaa mallin peräkkäin kaikissa kolmessa simulaatiotilassa ja piirtää tuloksena olevat kaaviot päällekkäin. Jos tarkastelemme lähemmin virtaa ja jännitettä, näemme, että diskreetit tulokset ovat lähellä jatkuvia, mutta täsmäävät täysin. Jos katsot virtaa, voit nähdä, että siinä on huippu, jota ei havaittu simulaation diskreetissä tilassa. Ja näemme, että monimutkainen tila antaa sinun nähdä vain amplitudin. Jos katsot ratkaisijavaihetta, voit nähdä, että monimutkainen ratkaisija vaati vain 56 vaihetta, kun taas muut ratkaisijat vaativat paljon enemmän vaiheita simulaation suorittamiseen. Tämän ansiosta monimutkainen simulointitila toimi paljon nopeammin kuin muut tilat.
Sen lisäksi, että valitsemme sopivan simulointitilan, tarvitsemme malleja, joissa on asianmukainen yksityiskohtaisuus. Selvittääksemme sähköverkon komponenttien tehovaatimuksia, käytämme abstrakteja yleiskäyttöisiä malleja. Dynamic Load -lohkon avulla voimme määrittää pätö- ja loistehon, jonka komponentti kuluttaa tai tuottaa verkossa.
Määrittelemme alkuperäisen abstraktin mallin lois- ja pätöteholle alustavien vaatimusten perusteella. Käytämme lähteenä Ideal-lähdelohkoa. Tämän avulla voit asettaa verkon jännitteen, ja voit käyttää tätä määrittääksesi generaattorin parametrit ja ymmärtääksesi kuinka paljon tehoa sen pitäisi tuottaa.
Seuraavaksi näet, kuinka simulaation avulla tarkennetaan generaattorin ja siirtolinjojen tehovaatimuksia.
Meillä on alustavat vaatimukset, jotka sisältävät verkon komponenttien tehon ja tehokertoimen. Meillä on myös erilaisia ehtoja, joissa tämä verkko voi toimia. Haluamme tarkentaa näitä alkuvaatimuksia testaamalla monenlaisissa olosuhteissa. Teemme tämän virittämällä mallia käyttämään abstrakteja kuormia ja lähteitä ja testaamalla vaatimuksia monenlaisissa käyttöolosuhteissa.
Konfiguroimme mallin käyttämään abstrakteja kuorma- ja generaattorimalleja ja näemme tuotetun ja kulutetun tehon monissa käyttöolosuhteissa.
Nyt siirrytään asiaan yksityiskohtainen suunnittelu. Käytämme tarkennettuja vaatimuksia suunnittelun yksityiskohtiin ja yhdistämme nämä yksityiskohtaiset komponentit järjestelmämalliin integraatioongelmien havaitsemiseksi.
Nykyään on olemassa useita vaihtoehtoja sähkön tuottamiseen lentokoneessa. Tyypillisesti generaattoria käytetään yhteyden kautta kaasuturbiiniin. Turbiini pyörii vaihtelevalla taajuudella. Jos verkossa on oltava kiinteä taajuus, niin muuttuva turbiinin akselin nopeus on muutettava verkon vakiotaajuudelle. Tämä voidaan tehdä käyttämällä integroitua vakionopeuskäyttöä generaattorin ylävirtaan tai käyttämällä tehoelektroniikkaa muuttamaan muuttuvataajuinen AC vakiotaajuiseksi AC:ksi. On myös kelluvataajuisia järjestelmiä, joissa verkon taajuus voi muuttua ja verkon kuormituksissa tapahtuu energian muunnos.
Jokainen näistä vaihtoehdoista vaatii generaattorin ja tehoelektroniikan energian muuntamiseksi.
Meillä on kaasuturbiini, joka pyörii vaihtelevalla nopeudella. Tätä turbiinia käytetään generaattorin akselin pyörittämiseen, joka tuottaa muuttuvataajuista vaihtovirtaa. Tämän muuttuvan taajuuden muuttamiseksi kiinteäksi taajuudelle voidaan käyttää erilaisia tehoelektroniikkavaihtoehtoja. Haluamme arvioida näitä eri vaihtoehtoja. Tämä voidaan tehdä SPS:n avulla.
Voimme mallintaa jokaista näistä järjestelmistä ja suorittaa simulaatioita eri olosuhteissa arvioidaksemme, mikä vaihtoehto on paras järjestelmällemme. Siirrytään malliin ja katsotaan kuinka tämä tehdään.
Tässä on malli, jonka kanssa työskentelemme. Kaasuturbiinin akselilta muuttuva nopeus välittyy generaattoriin. Ja syklomuunninta käytetään tuottamaan kiinteätaajuista vaihtovirtaa. Jos suoritat simulaation, näet kuinka malli käyttäytyy. Yläkaavio näyttää kaasuturbiinin muuttuvan nopeuden. Näet, että taajuus muuttuu. Tämä keltainen signaali toisessa käyrässä on jännite yhdestä vaiheesta generaattorin lähdössä. Tämä kiinteätaajuinen vaihtovirta luodaan muuttuvasta nopeudesta tehoelektroniikan avulla.
Katsotaanpa, miten AC-kuormat kuvataan. Meidän on kytketty lamppuun, hydraulipumppuun ja toimilaitteeseen. Nämä komponentit on mallinnettu SPS:n lohkoilla.
Jokainen näistä SPS:n lohkoista sisältää konfigurointiasetuksia, joiden avulla voit sovittaa eri komponenttikokoonpanot ja säätää mallisi yksityiskohtia.
Määritimme mallit suorittamaan yksityiskohtaisen version jokaisesta komponentista. Meillä on siis paljon valtaa mallintaa vaihtovirtakuormia ja simuloimalla yksityiskohtaisia komponentteja diskreetissä tilassa voimme nähdä paljon enemmän yksityiskohtia siitä, mitä sähköverkossamme tapahtuu.
Yksi tehtävistä, jonka suoritamme mallin yksityiskohtaisen version kanssa, on sähköenergian laadun analysointi.
Kun kuorma johdetaan järjestelmään, se voi aiheuttaa aaltomuodon vääristymistä jännitelähteessä. Tämä on ihanteellinen sinimuoto, ja tällainen signaali on generaattorin lähdössä, jos kuormat ovat vakioita. Kuitenkin, kun päälle ja pois kytkettävien komponenttien määrä kasvaa, tämä aaltomuoto voi vääristyä ja johtaa niin pieniin ylityksiin.
Nämä jännitelähteen aaltomuodon piikit voivat aiheuttaa ongelmia. Tämä voi johtaa generaattorin ylikuumenemiseen tehoelektroniikan kytkemisen vuoksi, tämä voi aiheuttaa suuria nollavirtoja ja aiheuttaa myös tarpeettomia kytkentöjä tehoelektroniikassa, koska he eivät odota tätä pomppimista signaalissa.
Harmoninen vääristymä mittaa vaihtovirtasähkön laatua. On tärkeää mitata tämä suhde muuttuvissa verkkoolosuhteissa, koska laatu vaihtelee riippuen siitä, mikä komponentti on kytketty päälle ja pois päältä. Tämä suhde on helppo mitata MathWorks-työkaluilla, ja se voidaan automatisoida testausta varten useissa olosuhteissa.
Lisätietoja THD:stä osoitteessa .
Seuraavaksi katsotaan, miten se toteutetaan virranlaadun analyysi simulaatiolla.
Meillä on malli lentokoneen sähköverkosta. Verkon erilaisista kuormituksista johtuen jänniteaaltomuoto generaattorin lähdössä on vääristynyt. Tämä johtaa ruoan laadun heikkenemiseen. Nämä kuormat irrotetaan ja tuodaan verkkoon eri aikoina lentojakson aikana.
Haluamme arvioida tämän verkon sähkön laatua erilaisissa olosuhteissa. Tätä varten käytämme SPS:ää ja MATLAB:ia THD:n automaattiseen laskemiseen. Voimme laskea suhteen interaktiivisesti käyttämällä GUI:ta tai käyttää MATLAB-skriptiä automatisointiin.
Palataan malliin näyttääksemme tämän esimerkin avulla. Lentokoneen sähköverkkomallimme koostuu generaattorista, AC-väylästä, AC-kuormista sekä muuntaja-tasasuuntaajasta ja tasavirtakuormista. Haluamme mitata sähkön laatua verkon eri kohdissa eri olosuhteissa. Aluksi näytän sinulle, kuinka tämä tehdään interaktiivisesti vain generaattoria varten. Sitten näytän sinulle, kuinka tämä prosessi automatisoidaan MATLABin avulla. Suoritamme ensin simulaation kerätäksemme THD:n laskemiseen tarvittavat tiedot.
Tämä kaavio (Gen1_Vab) näyttää generaattorin vaiheiden välisen jännitteen. Kuten näette, tämä ei ole täydellinen siniaalto. Tämä tarkoittaa, että verkon virranlaatuun vaikuttavat verkon komponentit. Kun simulointi on valmis, käytämme nopeaa Fourier-muunnosta THD:n laskemiseen. Avaamme powergui-lohkon ja FFT-analyysityökalun. Näet, että työkalu latautuu automaattisesti simulaation aikana tallentamillani tiedoilla. Valitsemme FFT-ikkunan, määritämme taajuuden ja alueen ja näytämme tulokset. Voit nähdä, että harmoninen särökerroin on 2.8 %. Täältä näet eri harmonisten osuuden. Näit kuinka voit laskea harmonisen särökertoimen interaktiivisesti. Mutta haluaisimme automatisoida tämän prosessin laskeaksemme kertoimen eri olosuhteissa ja verkon eri kohdissa.
Tarkastellaan nyt DC-kuormien mallintamiseen käytettävissä olevia vaihtoehtoja.
Voimme mallintaa puhtaita sähkökuormia sekä monialaisia kuormia, jotka sisältävät elementtejä eri tekniikan aloilta, kuten sähkö- ja lämpövaikutuksia, sähköisiä, mekaanisia ja hydraulisia.
Tasavirtapiirimme sisältää muuntaja-tasasuuntaajan, lamput, lämmittimen, polttoainepumpun ja akun. Yksityiskohtaisissa malleissa voidaan ottaa huomioon vaikutukset muilta alueilta, esimerkiksi lämmitinmalli ottaa huomioon muutokset sähköosan käyttäytymisessä lämpötilan muutoksina. Polttoainepumppu ottaa huomioon muiden alueiden vaikutukset nähdäkseen myös niiden vaikutuksen komponentin käyttäytymiseen. Palaan malliin näyttääkseni, miltä se näyttää.
Tämä on malli, jolla työskentelemme. Kuten näette, nyt muuntaja-tasasuuntaaja ja tasavirtaverkko ovat puhtaasti sähköisiä, ts. vain sähköalueen vaikutukset otetaan huomioon. Heillä on yksinkertaistettuja sähkömalleja tämän verkon komponenteista. Voimme valita tästä järjestelmästä muunnelman (TRU DC Loads -> Multidomain), joka ottaa huomioon muiden suunnittelualojen vaikutukset. Näet, että verkossa meillä on samat komponentit, mutta sähkömallien määrän sijasta lisäsimme muita tehosteita - esimerkiksi hiterille lämpötilan fyysinen verkko, joka ottaa huomioon lämpötilan vaikutuksen käyttäytymiseen. Pumpussa otamme nyt huomioon pumppujen hydrauliset vaikutukset ja muut järjestelmän kuormitukset.
Mallissa näkyvät komponentit on koottu Simscape-kirjastolohkoista. On olemassa lohkoja sähköisten, hydraulisten, magneettisten ja muiden tieteenalojen laskemiseen. Näiden lohkojen avulla voit luoda malleja, joita kutsumme monitieteisiksi, ts. eri fyysisten ja tekniikan alojen vaikutukset huomioon ottaen.
Sähköverkkomalliin voidaan integroida vaikutuksia muilta alueilta.
Simscape-lohkokirjasto sisältää lohkoja, joilla simuloidaan vaikutuksia muista alueista, kuten hydrauliikasta tai lämpötilasta. Käyttämällä näitä komponentteja voit luoda realistisempia verkkokuormituksia ja määrittää sitten tarkemmin olosuhteet, joissa nämä komponentit voivat toimia.
Yhdistämällä näitä elementtejä voit luoda monimutkaisempia komponentteja sekä luoda uusia mukautettuja tieteenaloja tai alueita Simscape-kielellä.
Kehittyneemmät komponentit ja parametrointiasetukset ovat saatavilla erikoistuneissa Simscape-laajennuksissa. Näissä kirjastoissa on saatavilla monimutkaisempia ja yksityiskohtaisempia komponentteja ottaen huomioon vaikutukset, kuten tehokkuushäviöt ja lämpötilavaikutukset. Voit myös mallintaa XNUMXD- ja monirunkojärjestelmiä SimMechanicsilla.
Nyt kun olemme saaneet yksityiskohtaisen suunnittelun valmiiksi, käytämme yksityiskohtaisten simulaatioiden tuloksia abstraktin mallin parametrien säätämiseen. Tämä antaa meille mallin, joka toimii nopeasti ja tuottaa silti yksityiskohtaisen simulaation tuloksia vastaavia tuloksia.
Aloitimme kehitysprosessin abstrakteilla komponenttimalleilla. Nyt kun meillä on yksityiskohtaiset mallit, haluaisimme varmistaa, että nämä abstraktit mallit tuottavat samanlaisia tuloksia.
Vihreä näyttää saamamme alustavat vaatimukset. Haluaisimme tässä sinisellä esitetyn abstraktin mallin tulosten olevan lähellä punaisella näytetyn yksityiskohtaisen mallisimuloinnin tuloksia.
Tätä varten määrittelemme tulosignaalin avulla abstraktin mallin pätö- ja loistehot. Sen sijaan, että käyttäisimme erillisiä pätö- ja loistehon arvoja, luomme parametroidun mallin ja säädämme nämä parametrit siten, että abstraktin mallisimuloinnin pätö- ja loistehokäyrät vastaavat yksityiskohtaista mallia.
Seuraavaksi nähdään, kuinka abstrakti malli voidaan virittää vastaamaan yksityiskohtaisen mallin tuloksia.
Tämä on meidän tehtävämme. Meillä on abstrakti malli sähköverkon komponentista. Kun käytämme siihen tällaista ohjaussignaalia, ulostulo on seuraava tulos pätö- ja loisteholle.
Kun käytämme samaa signaalia yksityiskohtaisen mallin tuloon, saamme tällaisia tuloksia.
Abstraktin ja yksityiskohtaisen mallin simulointitulosten on oltava johdonmukaisia, jotta voimme käyttää abstraktia mallia järjestelmän mallin nopeaan iterointiin. Tätä varten säädämme automaattisesti abstraktin mallin parametreja, kunnes tulokset täsmäävät.
Tätä varten käytämme SDO:ta, joka voi automaattisesti muuttaa parametreja, kunnes abstraktien ja yksityiskohtaisten mallien tulokset täsmäävät.
Näiden asetusten määrittämiseksi noudatamme seuraavia vaiheita.
- Ensin tuomme yksityiskohtaisen mallin simulaation lähdöt ja valitsemme nämä tiedot parametrien arviointia varten.
- Määritämme sitten mitkä parametrit on konfiguroitava ja asetamme parametrialueet.
- Seuraavaksi arvioimme parametrit ja SDO säätää parametreja, kunnes tulokset täsmäävät.
- Lopuksi voimme käyttää muuta syötetietoa parametrien arvioinnin tulosten validointiin.
Voit nopeuttaa merkittävästi kehitysprosessia jakamalla simulaatioita rinnakkaislaskennan avulla.
Voit suorittaa erillisiä simulaatioita moniytimisen prosessorin eri ytimillä tai laskentaklustereilla. Jos sinulla on tehtävä, joka edellyttää useiden simulaatioiden suorittamista – esimerkiksi Monte Carlo -analyysiä, parametrien sovittamista tai useiden lentojaksojen suorittamista – voit jakaa nämä simulaatiot suorittamalla ne paikallisessa moniytimiskoneessa tai tietokoneklusterissa.
Monissa tapauksissa tämä ei ole vaikeampaa kuin skriptin for-silmukan korvaaminen rinnakkaissilmukalla parfor. Tämä voi johtaa merkittävään nopeuttamiseen juoksusimulaatioissa.
Meillä on malli lentokoneen sähköverkosta. Haluaisimme testata tätä verkkoa erilaisissa käyttöolosuhteissa - mukaan lukien lentojaksot, häiriöt ja sää. Käytämme PCT:tä nopeuttamaan näitä testejä, MATLAB:ia virittääksemme mallin jokaista testiä varten, jonka haluamme suorittaa. Jaamme sitten simulaatiot tietokoneeni eri ytimille. Näemme, että rinnakkaiset testit valmistuvat paljon nopeammin kuin peräkkäiset.
Tässä ovat vaiheet, joita meidän on noudatettava.
- Ensin luodaan työntekijöiden prosesseja tai niin kutsuttuja MATLAB-työntekijöitä parpool-komennolla.
- Seuraavaksi luomme parametrijoukot jokaiselle suoritettavalle testille.
- Suoritamme simulaatiot ensin peräkkäin, yksi toisensa jälkeen.
- Ja sitten vertaa tätä simulaatioiden suorittamiseen rinnakkain.
Tulosten mukaan kokonaistestausaika rinnakkaistilassa on noin 4 kertaa pienempi kuin peräkkäisessä tilassa. Näimme kaavioista, että virrankulutus on yleensä odotetulla tasolla. Näkyvät huiput liittyvät erilaisiin verkko-olosuhteisiin, kun kuluttajat kytketään päälle ja pois.
Simulaatiot sisälsivät monia testejä, jotka pystyimme suorittamaan nopeasti jakamalla simulaatiot eri tietokoneen ytimiin. Tämän ansiosta pystyimme arvioimaan todella laajan valikoiman lento-olosuhteita.
Nyt kun olemme saaneet tämän osan kehitysprosessista valmiiksi, katsomme, kuinka voimme automatisoida kunkin vaiheen dokumentaation luomisen, miten voimme suorittaa testejä automaattisesti ja dokumentoida tulokset.
Järjestelmän suunnittelu on aina iteratiivinen prosessi. Teemme muutoksen projektiin, testaamme muutosta, arvioimme tuloksia ja teemme sitten uuden muutoksen. Tulosten ja muutosten perustelujen dokumentointi kestää kauan. Voit automatisoida tämän prosessin SLRG:n avulla.
SLRG:n avulla voit automatisoida testien suorittamisen ja sitten kerätä näiden testien tulokset raportin muodossa. Raportti voi sisältää testitulosten arvioinnin, kuvakaappauksia malleista ja kaavioista, C- ja MATLAB-koodia.
Lopuksi muistan tämän esityksen keskeiset kohdat.
- Näimme monia mahdollisuuksia virittää mallia löytääksemme tasapainon mallin tarkkuuden ja simulointinopeuden välillä – mukaan lukien simulointitilat ja mallin abstraktiotasot.
- Näimme kuinka voimme nopeuttaa simulaatioita käyttämällä optimointialgoritmeja ja rinnakkaislaskentaa.
- Lopuksi näimme kuinka voimme nopeuttaa kehitysprosessia automatisoimalla simulointi- ja analyysitehtävät MATLABissa.
Materiaalin kirjoittaja — Mikhail Peselnik, insinööri .
Linkki tähän webinaariin
Lähde: will.com