Conception de réseaux électriques d'avions à l'aide de la conception basée sur des modèles

Cette publication fournit une transcription du webinaire "Développement d'un réseau électrique d'avion par modélisation basée sur la conception". Le webinaire a été animé par Mikhail Peselnik, ingénieur Exposant CITM.)

Aujourd'hui, nous apprendrons que nous pouvons ajuster les modèles pour atteindre l'équilibre optimal entre la fidélité et la précision des résultats de simulation et la vitesse du processus de simulation. C'est la clé pour utiliser efficacement la simulation et garantir que le niveau de détail de votre modèle est approprié à la tâche que vous comptez effectuer.

Nous apprendrons également :

• Comment accélérer les simulations en utilisant des algorithmes d'optimisation et du calcul parallèle ;
• Comment répartir les simulations sur plusieurs cœurs informatiques, accélérant ainsi les tâches telles que l'estimation et la sélection des paramètres ;
• Comment accélérer le développement en automatisant les tâches de simulation et d'analyse à l'aide de MATLAB ;
• Comment utiliser les scripts MATLAB pour l'analyse harmonique et documenter les résultats de tout type de test à l'aide de la génération automatique de rapports.

Nous commencerons par un aperçu du modèle de réseau électrique des avions. Nous discuterons de nos objectifs de simulation et examinerons le processus de développement utilisé pour créer le modèle.

Nous passerons ensuite par les étapes de ce processus, y compris la conception initiale, au cours de laquelle nous clarifierons les exigences. Conception détaillée : nous examinerons les composants individuels du réseau électrique et, enfin, nous utiliserons les résultats de simulation de la conception détaillée pour ajuster les paramètres du modèle abstrait. Enfin, nous verrons comment documenter les résultats de toutes ces étapes dans des rapports.

Voici une représentation schématique du système que nous développons. Il s'agit d'un modèle demi-avion qui comprend un générateur, un bus CA, diverses charges CA, un transformateur-redresseur, un bus CC avec diverses charges et une batterie.

Les interrupteurs sont utilisés pour connecter les composants au réseau électrique. À mesure que les composants s'allument et s'éteignent pendant le vol, les conditions électriques peuvent changer. Nous souhaitons analyser cette moitié du réseau électrique de l'avion dans ces conditions changeantes.

Un modèle complet d'un système électrique d'avion doit inclure d'autres composants. Nous ne les avons pas inclus dans ce modèle demi-plan car nous souhaitons uniquement analyser les interactions entre ces composants. Il s'agit d'une pratique courante dans la construction aéronautique et navale.

Objectifs des simulations :

• Déterminez les exigences électriques des différents composants ainsi que les lignes électriques qui les relient.
• Analysez les interactions système entre les composants de différentes disciplines d'ingénierie, y compris les effets électriques, mécaniques, hydrauliques et thermiques.
• Et à un niveau plus détaillé, effectuez une analyse harmonique.
• Analysez la qualité de l'alimentation électrique dans des conditions changeantes et examinez les tensions et les courants dans différents nœuds du réseau.

Cet ensemble d’objectifs de simulation est mieux servi en utilisant des modèles plus ou moins détaillés. Nous verrons qu’au fur et à mesure du processus de développement, nous aurons un modèle abstrait et détaillé.

Lorsque nous examinons les résultats de simulation de ces différentes variantes de modèle, nous constatons que les résultats du modèle au niveau du système et du modèle détaillé sont les mêmes.

Si nous examinons de plus près les résultats de la simulation, nous constatons que même malgré la dynamique provoquée par la commutation des appareils électriques dans la version détaillée de notre modèle, les résultats globaux de la simulation sont les mêmes.

Cela nous permet d'effectuer des itérations rapides au niveau du système, ainsi qu'une analyse détaillée du système électrique à un niveau granulaire. De cette façon, nous pouvons atteindre nos objectifs efficacement.

Parlons maintenant du modèle avec lequel nous travaillons. Nous avons créé plusieurs options pour chaque composant du réseau électrique. Nous choisirons quelle variante de composant utiliser en fonction du problème que nous résolvons.

Lorsque nous explorons les options de production d’électricité du réseau, nous pouvons remplacer le générateur à entraînement intégré par un générateur à vitesse variable de type cycloconvecteur ou un générateur de fréquence couplé en courant continu. Nous pouvons utiliser des composants de charge abstraits ou détaillés dans un circuit alternatif.

De même, pour un réseau DC, on peut utiliser une option abstraite, détaillée ou multidisciplinaire qui prend en compte l'influence d'autres disciplines physiques comme la mécanique, l'hydraulique et les effets de température.

Plus de détails sur le modèle.

Ici vous voyez le générateur, le réseau de distribution et les composants du réseau. Le modèle est actuellement configuré pour la simulation avec des modèles de composants abstraits. L'actionneur est modélisé simplement en spécifiant la puissance active et réactive consommée par le composant.

Si nous configurons ce modèle pour utiliser des variantes de composants détaillées, l'actionneur est déjà modélisé comme une machine électrique. Nous disposons d'un moteur synchrone à aimant permanent, de convertisseurs, d'un bus CC et d'un système de contrôle. Si l’on regarde l’unité transformateur-redresseur, on voit qu’elle est modélisée à l’aide de transformateurs et de ponts universels utilisés en électronique de puissance.

Nous pouvons également sélectionner une option système (sur TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain) qui prend en compte les effets associés à d'autres phénomènes physiques (dans Fuel Pump). Pour la pompe à essence, on voit qu'on a une pompe hydraulique, des charges hydrauliques. Pour le chauffage, nous prenons en compte les effets de la température qui affectent le comportement de ce composant à mesure que la température change. Notre générateur est modélisé à l'aide d'une machine synchrone et nous disposons d'un système de contrôle pour régler le champ de tension de cette machine.

Les cycles de vol sont sélectionnés à l'aide d'une variable MATLAB nommée Flight_Cycle_Num. Et ici, nous voyons les données de l'espace de travail MATLAB qui contrôlent le moment où certains composants du réseau électrique s'allument et s'éteignent. Ce tracé (Plot_FC) montre pour le premier cycle de vol lorsque les composants sont activés ou désactivés.

Si nous ajustons le modèle à la version Tuned, nous pouvons utiliser ce script (Test_APN_Model_SHORT) pour exécuter le modèle et le tester dans trois cycles de vol différents. Le premier cycle de vol est en cours et nous testons le système dans diverses conditions. Nous configurons ensuite automatiquement le modèle pour exécuter un deuxième cycle de vol et un troisième. Une fois ces tests terminés, nous disposons d'un rapport qui montre les résultats de ces trois tests par rapport aux tests précédents. Dans le rapport, vous pouvez voir des captures d'écran du modèle, des captures d'écran de graphiques montrant la vitesse, la tension et la puissance générée à la sortie du générateur, des graphiques de comparaison avec des tests précédents, ainsi que les résultats d'une analyse de la qualité du réseau électrique.

Trouver un compromis entre la fidélité du modèle et la vitesse de simulation est essentiel pour utiliser efficacement la simulation. À mesure que vous ajoutez des détails à votre modèle, le temps requis pour calculer et simuler le modèle augmente. Il est important de personnaliser le modèle en fonction du problème spécifique que vous résolvez.

Lorsque nous nous intéressons à des détails tels que la qualité de l'énergie, nous ajoutons des effets tels que la commutation électronique de puissance et des charges réalistes. Cependant, lorsque nous nous intéressons à des questions telles que la production ou la consommation d'énergie par divers composants du réseau électrique, nous utiliserons des méthodes de simulation complexes, des charges abstraites et des modèles de tension moyenne.

Grâce aux produits Mathworks, vous pouvez choisir le niveau de détail approprié pour le problème à résoudre.

Pour concevoir efficacement, nous avons besoin de modèles de composants à la fois abstraits et détaillés. Voici comment ces options s'intègrent dans notre processus de développement :

• Tout d’abord, nous clarifions les exigences à l’aide d’une version abstraite du modèle.
• Nous utilisons ensuite les exigences affinées pour concevoir le composant en détail.
• Nous pouvons combiner une version abstraite et détaillée d'un composant dans notre modèle, permettant la vérification et la combinaison du composant avec des systèmes mécaniques et des systèmes de contrôle.
• Enfin, nous pouvons utiliser les résultats de simulation du modèle détaillé pour ajuster les paramètres du modèle abstrait. Cela nous donnera un modèle qui fonctionnera rapidement et produira des résultats précis.

Vous pouvez constater que ces deux options (système et modèle détaillé) se complètent. Le travail que nous effectuons avec le modèle abstrait pour clarifier les exigences réduit le nombre d'itérations requises pour la conception détaillée. Cela accélère notre processus de développement. Les résultats de simulation du modèle détaillé nous donnent un modèle abstrait qui s'exécute rapidement et produit des résultats précis. Cela nous permet d'obtenir une adéquation entre le niveau de détail du modèle et la tâche exécutée par la simulation.

De nombreuses entreprises dans le monde utilisent MOS pour développer des systèmes complexes. Airbus développe un système de gestion de carburant pour l'A380 basé sur MOP. Ce système contient plus de 20 pompes et plus de 40 vannes. Vous pouvez imaginer le nombre de scénarios de panne différents qui pourraient survenir. Grâce à la simulation, ils peuvent réaliser plus de cent mille tests chaque week-end. Cela leur donne l’assurance que, quel que soit le scénario de panne, leur système de contrôle peut le gérer.

Maintenant que nous avons vu un aperçu de notre modèle et de nos objectifs de simulation, nous allons parcourir le processus de conception. Nous commencerons par utiliser un modèle abstrait pour clarifier la configuration système requise. Ces exigences affinées seront utilisées pour la conception détaillée.

Nous verrons comment intégrer les documents d'exigences dans le processus de développement. Nous disposons d'un vaste document d'exigences qui décrit toutes les exigences de notre système. Il est très difficile de comparer les exigences avec le projet dans son ensemble et de s'assurer que le projet répond à ces exigences.

À l'aide de SLVNV, vous pouvez directement lier les documents d'exigences et le modèle dans Simulink. Vous pouvez créer des liens directement depuis le modèle vers les exigences. Cela permet de vérifier plus facilement qu'une certaine partie du modèle se rapporte à une exigence spécifique et vice versa. Cette communication est bidirectionnelle. Ainsi, si nous examinons une exigence, nous pouvons rapidement passer à un modèle pour voir comment cette exigence est satisfaite.

Maintenant que nous avons intégré le document d'exigences dans le flux de travail, nous allons affiner les exigences relatives au réseau électrique. Plus précisément, nous examinerons les exigences de charge de fonctionnement, de pointe et de conception pour les générateurs et les lignes de transport. Nous les testerons dans un large éventail de conditions de réseau. Ceux. pendant différents cycles de vol, lorsque différentes charges sont allumées et éteintes. Puisque nous nous concentrons uniquement sur la puissance, nous négligerons le passage à l’électronique de puissance. Nous utiliserons donc des modèles abstraits et des méthodes de simulation simplifiées. Cela signifie que nous ajusterons le modèle pour ignorer les détails dont nous n'avons pas besoin. Cela rendra la simulation plus rapide et nous permettra de tester les conditions pendant de longs cycles de vol.

Nous avons une source de courant alternatif qui traverse une chaîne de résistances, de capacités et d'inductances. Il y a un interrupteur dans le circuit qui s'ouvre après un certain temps puis se referme. Si vous exécutez la simulation, vous pouvez voir les résultats avec le solveur continu. (V1) Vous pouvez constater que les oscillations associées à l'ouverture et à la fermeture de l'interrupteur sont affichées avec précision.

Passons maintenant en mode discret. Double-cliquez sur le bloc PowerGui et sélectionnez le solveur discret dans l'onglet Solveur. Vous pouvez voir que le solveur discret est maintenant sélectionné. Commençons la simulation. Vous verrez que les résultats sont désormais presque les mêmes, mais la précision dépend de la fréquence d'échantillonnage sélectionnée.

Je peux désormais sélectionner le mode de simulation complexe, définir la fréquence - puisque la solution n'est obtenue qu'à une certaine fréquence - et relancer la simulation. Vous verrez que seules les amplitudes des signaux sont affichées. En cliquant sur ce bloc, je peux exécuter un script MATLAB qui exécutera le modèle séquentiellement dans les trois modes de simulation et tracera les tracés résultants les uns sur les autres. Si nous regardons de plus près le courant et la tension, nous verrons que les résultats discrets sont proches des résultats continus, mais coïncident complètement. Si vous regardez le courant, vous pouvez voir qu'il y a un pic qui n'a pas été noté dans le mode discret de la simulation. Et on voit que le mode complexe permet de voir uniquement l'amplitude. Si vous regardez l'étape du solveur, vous pouvez voir que le solveur complexe n'a nécessité que 56 étapes, tandis que les autres solveurs ont nécessité beaucoup plus d'étapes pour terminer la simulation. Cela a permis au mode de simulation complexe de s'exécuter beaucoup plus rapidement que les autres modes.

En plus de choisir un mode de simulation approprié, nous avons besoin de modèles avec un niveau de détail approprié. Pour clarifier les besoins en puissance des composants d'un réseau électrique, nous utiliserons des modèles abstraits d'application générale. Le bloc Dynamic Load nous permet de spécifier la puissance active et réactive qu'un composant consomme ou génère dans le réseau.

Nous définirons un premier modèle abstrait pour la puissance réactive et active basé sur un premier ensemble d'exigences. Nous utiliserons le bloc source Idéal comme source. Cela vous permettra de régler la tension sur le réseau, et vous pourrez l'utiliser pour déterminer les paramètres du générateur et comprendre la quantité d'énergie qu'il doit produire.

Vous verrez ensuite comment utiliser la simulation pour affiner les besoins en énergie d'un générateur et de lignes de transport.

Nous avons un ensemble initial d'exigences qui incluent la puissance nominale et le facteur de puissance des composants du réseau. Nous avons également toute une série de conditions dans lesquelles ce réseau peut fonctionner. Nous souhaitons affiner ces exigences initiales en effectuant des tests dans un large éventail de conditions. Nous y parviendrons en ajustant le modèle pour utiliser des charges et des sources abstraites et en testant les exigences dans un large éventail de conditions de fonctionnement.

Nous configurerons le modèle pour utiliser des modèles abstraits de charge et de générateur, et verrons la puissance générée et consommée dans un large éventail de conditions de fonctionnement.

Maintenant, nous allons passer à conception détaillée. Nous utiliserons les exigences affinées pour détailler la conception, et nous combinerons ces composants détaillés avec le modèle du système pour détecter les problèmes d'intégration.

Aujourd’hui, plusieurs options sont disponibles pour produire de l’électricité dans un avion. Généralement, le générateur est entraîné en communication avec une turbine à gaz. La turbine tourne à une fréquence variable. Si le réseau doit avoir une fréquence fixe, alors une conversion d'une vitesse variable de l'arbre de turbine à une fréquence constante dans le réseau est nécessaire. Cela peut être fait en utilisant un entraînement à vitesse constante intégré en amont du générateur, ou en utilisant l'électronique de puissance pour convertir le courant alternatif à fréquence variable en courant alternatif à fréquence constante. Il existe également des systèmes à fréquence flottante, dans lesquels la fréquence du réseau peut changer et la conversion d'énergie se produit au niveau des charges du réseau.

Chacune de ces options nécessite un générateur et des composants électroniques de puissance pour convertir l'énergie.

Nous avons une turbine à gaz qui tourne à vitesse variable. Cette turbine permet de faire tourner l'arbre du générateur, qui produit un courant alternatif à fréquence variable. Diverses options d'électronique de puissance peuvent être utilisées pour convertir cette fréquence variable en fréquence fixe. Nous aimerions évaluer ces différentes options. Cela peut être fait en utilisant SPS.

Nous pouvons modéliser chacun de ces systèmes et exécuter des simulations dans différentes conditions pour évaluer quelle option convient le mieux à notre système. Passons au modèle et voyons comment cela se fait.

Voici le modèle avec lequel nous travaillons. La vitesse variable de l'arbre de la turbine à gaz est transmise au générateur. Et le cycloconvertisseur est utilisé pour produire un courant alternatif de fréquence fixe. Si vous exécutez la simulation, vous verrez comment le modèle se comporte. Le graphique du haut montre la vitesse variable d'une turbine à gaz. Vous voyez que la fréquence change. Ce signal jaune dans le deuxième graphique est la tension de l'une des phases à la sortie du générateur. Ce courant alternatif à fréquence fixe est créé à partir d'une vitesse variable à l'aide de l'électronique de puissance.

Voyons comment les charges CA sont décrites. Le nôtre est relié à une lampe, une pompe hydraulique et un actionneur. Ces composants sont modélisés à l'aide de blocs issus de SPS.

Chacun de ces blocs dans SPS comprend des paramètres de configuration pour vous permettre de prendre en charge différentes configurations de composants et d'ajuster le niveau de détail de votre modèle.

Nous avons configuré les modèles pour exécuter une version détaillée de chaque composant. Nous disposons donc de beaucoup de puissance pour modéliser les charges CA et, en simulant des composants détaillés en mode discret, nous pouvons voir beaucoup plus de détails sur ce qui se passe dans notre réseau électrique.

L'une des tâches que nous effectuerons avec la version détaillée du modèle est l'analyse de la qualité de l'énergie électrique.

Lorsqu'une charge est introduite dans le système, elle peut provoquer une distorsion de la forme d'onde au niveau de la source de tension. Il s'agit d'une sinusoïde idéale, et un tel signal sera à la sortie du générateur si les charges sont constantes. Cependant, à mesure que le nombre de composants pouvant être activés et désactivés augmente, cette forme d'onde peut être déformée et entraîner de légers dépassements.

Ces pics dans la forme d’onde au niveau de la source de tension peuvent causer des problèmes. Cela peut entraîner une surchauffe du générateur en raison de la commutation de l'électronique de puissance, cela peut créer des courants neutres importants et également provoquer une commutation inutile de l'électronique de puissance car ils ne s'attendent pas à ce rebond du signal.

La distorsion harmonique offre une mesure de la qualité de l’énergie électrique CA. Il est important de mesurer ce rapport dans des conditions de réseau changeantes, car la qualité variera en fonction du composant activé et désactivé. Ce rapport est facile à mesurer à l'aide des outils MathWorks et peut être automatisé pour des tests dans un large éventail de conditions.

Apprenez-en davantage sur le THD sur Wikipédia.

Nous verrons ensuite comment réaliser analyse de la qualité de l’énergie par simulation.

Nous disposons d'un modèle du réseau électrique d'un avion. En raison de diverses charges dans le réseau, la forme d'onde de tension à la sortie du générateur est déformée. Cela conduit à une détérioration de la qualité des aliments. Ces charges sont déconnectées et mises en ligne à différents moments du cycle de vol.

Nous souhaitons évaluer la qualité de l'énergie de ce réseau dans différentes conditions. Pour cela nous utiliserons SPS et MATLAB pour calculer automatiquement le THD. Nous pouvons calculer le rapport de manière interactive à l'aide d'une interface graphique ou utiliser un script MATLAB pour l'automatisation.

Revenons au modèle pour vous montrer cela avec un exemple. Notre modèle de réseau électrique d'avion se compose d'un générateur, d'un bus AC, de charges AC, d'un transformateur-redresseur et de charges DC. Nous souhaitons mesurer la qualité de l’énergie à différents points du réseau dans différentes conditions. Pour commencer, je vais vous montrer comment faire cela de manière interactive uniquement pour le générateur. Ensuite, je vais vous montrer comment automatiser ce processus à l'aide de MATLAB. Nous allons d'abord exécuter une simulation pour collecter les données nécessaires au calcul du THD.

Ce graphique (Gen1_Vab) montre la tension entre les phases du générateur. Comme vous pouvez le constater, ce n’est pas une onde sinusoïdale parfaite. Cela signifie que la qualité de l'énergie du réseau est influencée par les composants du réseau. Une fois la simulation terminée, nous utiliserons la transformée de Fourier rapide pour calculer le THD. Nous allons ouvrir le bloc powergui et ouvrir l'outil d'analyse FFT. Vous pouvez voir que l'outil est automatiquement chargé avec les données que j'ai enregistrées lors de la simulation. Nous allons sélectionner la fenêtre FFT, spécifier la fréquence et la plage et afficher les résultats. Vous pouvez constater que le facteur de distorsion harmonique est de 2.8 %. Ici vous pouvez voir la contribution des différentes harmoniques. Vous avez vu comment calculer le coefficient de distorsion harmonique de manière interactive. Mais nous aimerions automatiser ce processus afin de calculer le coefficient dans différentes conditions et en différents points du réseau.

Nous allons maintenant examiner les options disponibles pour modéliser les charges DC.

Nous pouvons modéliser des charges électriques pures ainsi que des charges multidisciplinaires contenant des éléments issus de différents domaines d'ingénierie, tels que les effets électriques et thermiques, électriques, mécaniques et hydrauliques.

Notre circuit DC comprend un transformateur-redresseur, des lampes, un chauffage, une pompe à carburant et une batterie. Les modèles détaillés peuvent prendre en compte les effets d'autres domaines. Par exemple, un modèle de chauffage prend en compte les changements de comportement de la partie électrique en fonction des changements de température. La pompe à carburant prend en compte les effets d'autres domaines pour voir également leur impact sur le comportement du composant. Je reviens au modèle pour vous montrer à quoi il ressemble.

C'est le modèle avec lequel nous travaillons. Comme vous pouvez le constater, désormais le transformateur-redresseur et le réseau DC sont purement électriques, c'est-à-dire seuls les effets du domaine électrique sont pris en compte. Ils ont simplifié les modèles électriques des composants de ce réseau. Nous pouvons choisir une variante de ce système (TRU DC Loads -> Multidomain) qui prend en compte les effets d'autres domaines d'ingénierie. Vous voyez que dans le réseau nous avons les mêmes composants, mais au lieu du nombre de modèles électriques, nous avons ajouté d'autres effets - par exemple, pour le hiter, un réseau physique de température qui prend en compte l'influence de la température sur le comportement. Dans la pompe, nous prenons désormais en compte les effets hydrauliques des pompes et des autres charges du système.

Les composants que vous voyez dans le modèle sont assemblés à partir de blocs de la bibliothèque Simscape. Il existe des blocs pour prendre en compte les disciplines électriques, hydrauliques, magnétiques et autres. A l'aide de ces blocs, vous pouvez créer des modèles que nous appelons multidisciplinaires, c'est-à-dire en tenant compte des effets de diverses disciplines physiques et techniques.

Les effets d’autres domaines peuvent être intégrés dans le modèle de réseau électrique.

La bibliothèque de blocs Simscape comprend des blocs permettant de simuler les effets d'autres domaines, tels que l'hydraulique ou la température. En utilisant ces composants, vous pouvez créer des charges réseau plus réalistes, puis définir plus précisément les conditions dans lesquelles ces composants peuvent fonctionner.

En combinant ces éléments, vous pouvez créer des composants plus complexes, ainsi que créer de nouvelles disciplines ou zones personnalisées à l'aide du langage Simscape.

Des composants et des paramètres de paramétrage plus avancés sont disponibles dans les extensions Simscape spécialisées. Des composants plus complexes et détaillés sont disponibles dans ces bibliothèques, prenant en compte des effets tels que les pertes d'efficacité et les effets de température. Vous pouvez également modéliser des systèmes XNUMXD et multicorps à l'aide de SimMechanics.

Maintenant que nous avons terminé la conception détaillée, nous allons utiliser les résultats des simulations détaillées pour ajuster les paramètres du modèle abstrait. Cela nous donnera un modèle qui s'exécute rapidement tout en produisant des résultats qui correspondent à ceux d'une simulation détaillée.

Nous avons commencé le processus de développement avec des modèles de composants abstraits. Maintenant que nous disposons de modèles détaillés, nous aimerions nous assurer que ces modèles abstraits produisent des résultats similaires.

Le vert montre les exigences initiales que nous avons reçues. Nous souhaitons que les résultats du modèle abstrait, représentés ici en bleu, soient proches des résultats de la simulation du modèle détaillé, représentés en rouge.

Pour ce faire, nous définirons les puissances active et réactive du modèle abstrait en utilisant le signal d'entrée. Au lieu d'utiliser des valeurs distinctes pour la puissance active et réactive, nous allons créer un modèle paramétré et ajuster ces paramètres afin que les courbes de puissance active et réactive de la simulation du modèle abstrait correspondent au modèle détaillé.

Nous verrons ensuite comment le modèle abstrait peut être ajusté pour correspondre aux résultats du modèle détaillé.

C'est notre tâche. Nous avons un modèle abstrait d'un composant dans un réseau électrique. Lorsque nous lui appliquons un tel signal de contrôle, la sortie est le résultat suivant pour la puissance active et réactive.

Lorsque nous appliquons le même signal à l’entrée d’un modèle détaillé, nous obtenons des résultats comme ceux-ci.

Nous avons besoin que les résultats de simulation du modèle abstrait et détaillé soient cohérents afin de pouvoir utiliser le modèle abstrait pour itérer rapidement sur le modèle système. Pour ce faire, nous ajusterons automatiquement les paramètres du modèle abstrait jusqu'à ce que les résultats correspondent.

Pour ce faire, nous utiliserons SDO, qui peut modifier automatiquement les paramètres jusqu'à ce que les résultats des modèles abstraits et détaillés correspondent.

Pour configurer ces paramètres, nous suivrons les étapes suivantes.

• Tout d’abord, nous importons les sorties de simulation du modèle détaillé et sélectionnons ces données pour l’estimation des paramètres.
• Nous préciserons ensuite quels paramètres doivent être configurés et définirons les plages de paramètres.
• Ensuite, nous évaluerons les paramètres, SDO ajustant les paramètres jusqu'à ce que les résultats correspondent.
• Enfin, nous pouvons utiliser d'autres données d'entrée pour valider les résultats de l'estimation des paramètres.

Vous pouvez accélérer considérablement le processus de développement en distribuant des simulations à l'aide du calcul parallèle.

Vous pouvez exécuter des simulations distinctes sur différents cœurs d'un processeur multicœur ou sur des clusters de calcul. Si une tâche nécessite l'exécution de plusieurs simulations (par exemple, analyse Monte Carlo, ajustement de paramètres ou exécution de plusieurs cycles de vol), vous pouvez distribuer ces simulations en les exécutant sur une machine multicœur locale ou un cluster d'ordinateurs.

Dans de nombreux cas, cela ne sera pas plus difficile que de remplacer la boucle for dans le script par une boucle for parallèle, parfor. Cela peut conduire à une accélération significative de l’exécution des simulations.

Nous disposons d'un modèle du réseau électrique d'un avion. Nous aimerions tester ce réseau dans un large éventail de conditions d'exploitation, notamment les cycles de vol, les perturbations et les conditions météorologiques. Nous utiliserons PCT pour accélérer ces tests, MATLAB pour affiner le modèle pour chaque test que nous souhaitons exécuter. Nous répartirons ensuite les simulations sur différents cœurs de mon ordinateur. Nous verrons que les tests parallèles se terminent beaucoup plus rapidement que les tests séquentiels.

Voici les étapes que nous devrons suivre.

• Tout d’abord, nous allons créer un pool de processus de travail, ou appelés travailleurs MATLAB, à l’aide de la commande parpool.
• Ensuite, nous générerons des jeux de paramètres pour chaque test que nous souhaitons exécuter.
• Nous exécuterons les simulations d’abord séquentiellement, les unes après les autres.
• Et puis comparez cela à l’exécution de simulations en parallèle.

Selon les résultats, la durée totale des tests en mode parallèle est environ 4 fois inférieure à celle en mode séquentiel. Nous avons vu sur les graphiques que la consommation électrique est globalement au niveau attendu. Les pics visibles sont liés aux différentes conditions du réseau lorsque les consommateurs sont allumés et éteints.

Les simulations comprenaient de nombreux tests que nous avons pu exécuter rapidement en répartissant les simulations sur différents cœurs informatiques. Cela nous a permis d’évaluer un très large éventail de conditions de vol.

Maintenant que nous avons terminé cette partie du processus de développement, nous allons voir comment automatiser la création de documentation pour chaque étape, comment exécuter automatiquement des tests et documenter les résultats.

La conception du système est toujours un processus itératif. Nous apportons une modification à un projet, testons la modification, évaluons les résultats, puis effectuons une nouvelle modification. Le processus de documentation des résultats et des justifications des changements prend beaucoup de temps. Vous pouvez automatiser ce processus à l'aide de SLRG.

Grâce à SLRG, vous pouvez automatiser l'exécution de tests puis collecter les résultats de ces tests sous la forme d'un rapport. Le rapport peut inclure une évaluation des résultats des tests, des captures d'écran de modèles et de graphiques, du code C et MATLAB.

Je terminerai en rappelant les points clés de cette présentation.

• Nous avons vu de nombreuses opportunités d'ajuster le modèle pour trouver un équilibre entre la fidélité du modèle et la vitesse de simulation, y compris les modes de simulation et les niveaux d'abstraction du modèle.
• Nous avons vu comment accélérer les simulations à l’aide d’algorithmes d’optimisation et de calcul parallèle.
• Enfin, nous avons vu comment accélérer le processus de développement en automatisant les tâches de simulation et d'analyse dans MATLAB.

Auteur du matériel — Mikhaïl Peselnik, ingénieur Exposant CITM.

Lien vers ce webinaire https://exponenta.ru/events/razrabotka-ehlektroseti-samoleta-s-ispolzovaniem-mop

Source: habr.com