Ինքնաթիռի էլեկտրական ցանցի նախագծում` օգտագործելով մոդելային դիզայն

Այս հրապարակումը տրամադրում է վեբինարի արտագրումը «Օդանավերի էլեկտրական ցանցի մշակում՝ մոդելային դիզայնի կիրառմամբ». Վեբինարը վարում էր ինժեներ Միխայիլ Պեսելնիկը CITM ցուցահանդես.)

Այսօր մենք կսովորենք, որ մենք կարող ենք կարգավորել մոդելները, որպեսզի հասնենք օպտիմալ հավասարակշռության սիմուլյացիայի արդյունքների հավատարմության և ճշգրտության և սիմուլյացիայի գործընթացի արագության միջև: Սա սիմուլյացիայի արդյունավետ օգտագործման բանալին է և համոզվելու, որ ձեր մոդելի մանրամասների մակարդակը համապատասխանում է այն առաջադրանքին, որը դուք մտադիր եք կատարել:

Կսովորենք նաև.

• Ինչպես կարող եք արագացնել սիմուլյացիաները՝ օգտագործելով օպտիմալացման ալգորիթմներ և զուգահեռ հաշվարկներ;
• Ինչպես տարածել սիմուլյացիաները բազմաթիվ համակարգչային միջուկների վրա՝ արագացնելով այնպիսի առաջադրանքները, ինչպիսիք են պարամետրերի գնահատումը և պարամետրերի ընտրությունը;
• Ինչպես արագացնել զարգացումը` ավտոմատացնելով մոդելավորման և վերլուծության առաջադրանքները MATLAB-ի միջոցով;
• Ինչպես օգտագործել MATLAB սկրիպտները ներդաշնակ վերլուծության համար և փաստաթղթավորել ցանկացած տեսակի թեստի արդյունքները՝ օգտագործելով ավտոմատ հաշվետվությունների ստեղծում:

Մենք կսկսենք ինքնաթիռի էլեկտրական ցանցի մոդելի ակնարկից: Մենք կքննարկենք, թե որոնք են մեր մոդելավորման նպատակները և կանդրադառնանք զարգացման գործընթացին, որն օգտագործվել է մոդելի ստեղծման համար:

Այնուհետև մենք կանցնենք այս գործընթացի փուլերը, ներառյալ նախնական դիզայնը, որտեղ մենք հստակեցնում ենք պահանջները: Մանրամասն դիզայն - որտեղ մենք կդիտարկենք էլեկտրական ցանցի առանձին բաղադրիչները, և վերջապես մենք կօգտագործենք մանրամասն դիզայնի մոդելավորման արդյունքները վերացական մոդելի պարամետրերը հարմարեցնելու համար: Ի վերջո, մենք կանդրադառնանք, թե ինչպես կարող եք արձանագրել այս բոլոր քայլերի արդյունքները հաշվետվություններում:

Ահա մեր մշակած համակարգի սխեմատիկ ներկայացումը: Սա կես ինքնաթիռի մոդել է, որը ներառում է գեներատոր, AC ավտոբուս, տարբեր փոփոխական բեռներ, տրանսֆորմատոր-ուղղիչ միավոր, տարբեր բեռներով DC ավտոբուս և մարտկոց:

Անջատիչները օգտագործվում են բաղադրիչները էլեկտրական ցանցին միացնելու համար: Քանի որ բաղադրիչները միանում և անջատվում են թռիչքի ժամանակ, էլեկտրական պայմանները կարող են փոխվել: Մենք ցանկանում ենք վերլուծել օդանավի էլեկտրական ցանցի այս կեսը այս փոփոխվող պայմաններում:

Օդանավի էլեկտրական համակարգի ամբողջական մոդելը պետք է ներառի այլ բաղադրիչներ: Մենք դրանք չենք ներառել այս կիսահավասարության մոդելում, քանի որ մենք միայն ցանկանում ենք վերլուծել այս բաղադրիչների փոխազդեցությունները: Սա սովորական պրակտիկա է օդանավերի և նավաշինության մեջ:

Մոդելավորման նպատակներ.

• Որոշեք տարբեր բաղադրիչների էլեկտրական պահանջները, ինչպես նաև դրանք միացնող էլեկտրահաղորդման գծերը:
• Վերլուծել համակարգերի փոխազդեցությունները տարբեր ինժեներական առարկաների բաղադրիչների միջև, ներառյալ էլեկտրական, մեխանիկական, հիդրավլիկ և ջերմային էֆեկտները:
• Եվ ավելի մանրամասն մակարդակով կատարեք ներդաշնակ վերլուծություն:
• Վերլուծեք էլեկտրամատակարարման որակը փոփոխվող պայմաններում և դիտեք լարումները և հոսանքները ցանցի տարբեր հանգույցներում:

Մոդելավորման նպատակների այս փաթեթը լավագույնս ծառայում է՝ օգտագործելով տարբեր աստիճանի մանրամասների մոդելներ: Մենք կտեսնենք, որ զարգացման գործընթացի ընթացքում մենք կունենանք վերացական և մանրամասն մոդել:

Երբ մենք նայում ենք այս տարբեր մոդելների տարբերակների մոդելավորման արդյունքներին, տեսնում ենք, որ համակարգի մակարդակի մոդելի և մանրամասն մոդելի արդյունքները նույնն են:

Եթե ​​մենք ուշադիր նայենք սիմուլյացիայի արդյունքներին, ապա կտեսնենք, որ չնայած մեր մոդելի մանրամասն տարբերակում ուժային սարքերի միացման հետևանքով առաջացած դինամիկային, ընդհանուր մոդելավորման արդյունքները նույնն են:

Սա թույլ է տալիս մեզ արագ կրկնություններ կատարել համակարգի մակարդակով, ինչպես նաև էլեկտրական համակարգի մանրամասն վերլուծություն հատիկավոր մակարդակով: Այս կերպ մենք կարող ենք արդյունավետորեն հասնել մեր նպատակներին:

Հիմա խոսենք այն մոդելի մասին, որի հետ աշխատում ենք։ Էլեկտրական ցանցի յուրաքանչյուր բաղադրիչի համար մենք ստեղծել ենք մի քանի տարբերակ: Մենք կընտրենք բաղադրիչի որ տարբերակն օգտագործել՝ կախված այն խնդրից, որը մենք լուծում ենք։

Երբ մենք ուսումնասիրում ենք ցանցային էներգիայի արտադրության տարբերակները, մենք կարող ենք փոխարինել ինտեգրված շարժիչ գեներատորը ցիկլոկոնվեկտորի տիպի փոփոխական արագության գեներատորով կամ DC զուգակցված հաճախականության գեներատորով: Մենք կարող ենք օգտագործել վերացական կամ մանրամասն բեռի բաղադրիչներ AC շղթայում:

Նմանապես, DC ցանցի համար մենք կարող ենք օգտագործել վերացական, մանրամասն կամ բազմամասնագիտական ​​տարբերակ, որը հաշվի է առնում ֆիզիկական այլ առարկաների ազդեցությունը, ինչպիսիք են մեխանիկա, հիդրավլիկա և ջերմաստիճանի էֆեկտներ:

Մանրամասն մոդելի մասին։

Այստեղ դուք տեսնում եք գեներատորը, բաշխիչ ցանցը և ցանցի բաղադրիչները: Մոդելը ներկայումս ստեղծվել է վերացական բաղադրիչ մոդելների մոդելավորման համար: Գործարկիչը մոդելավորվում է պարզապես նշելով ակտիվ և ռեակտիվ հզորությունը, որը սպառում է բաղադրիչը:

Եթե ​​մենք կարգավորենք այս մոդելը այնպես, որ օգտագործի բաղադրիչների մանրամասն տարբերակներ, ապա շարժիչն արդեն մոդելավորված է որպես էլեկտրական մեքենա: Մենք ունենք մշտական ​​մագնիս համաժամանակյա շարժիչ, փոխարկիչներ և DC ավտոբուս և կառավարման համակարգ: Եթե ​​նայենք տրանսֆորմատոր-ուղղիչ միավորին, ապա կտեսնենք, որ այն մոդելավորվում է տրանսֆորմատորների և ունիվերսալ կամուրջների միջոցով, որոնք օգտագործվում են ուժային էլեկտրոնիկայի մեջ:

Մենք կարող ենք նաև ընտրել համակարգի տարբերակ (TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain), որը հաշվի է առնում այլ ֆիզիկական երևույթների հետ կապված ազդեցությունները (Fel Pump-ում): Վառելիքի պոմպի համար մենք տեսնում ենք, որ մենք ունենք հիդրավլիկ պոմպ, հիդրավլիկ բեռներ: Ջեռուցիչի համար մենք դիտարկում ենք ջերմաստիճանի ազդեցությունները, որոնք ազդում են այդ բաղադրիչի վարքագծի վրա, երբ ջերմաստիճանը փոխվում է: Մեր գեներատորը մոդելավորվում է համաժամանակյա մեքենայի միջոցով, և մենք ունենք կառավարման համակարգ այս մեքենայի համար լարման դաշտը սահմանելու համար:

Թռիչքի ցիկլերը ընտրվում են MATLAB փոփոխականի միջոցով, որը կոչվում է Flight_Cycle_Num: Եվ այստեղ մենք տեսնում ենք տվյալներ MATLAB-ի աշխատանքային տարածքից, որը վերահսկում է էլեկտրական ցանցի որոշ բաղադրիչների միացումը և անջատումը: Այս գծապատկերը (Plot_FC) ցույց է տալիս առաջին թռիչքի ցիկլի համար, երբ բաղադրիչները միացված կամ անջատված են:

Եթե ​​մոդելը հարմարեցնենք Tuned տարբերակին, մենք կարող ենք օգտագործել այս սկրիպտը (Test_APN_Model_SHORT) մոդելը գործարկելու և այն երեք տարբեր թռիչքային ցիկլերում փորձարկելու համար: Ընթացքի մեջ է առաջին թռիչքային ցիկլը, և մենք փորձարկում ենք համակարգը տարբեր պայմաններում։ Այնուհետև մենք ավտոմատ կերպով կարգավորում ենք մոդելը, որպեսզի գործարկի երկրորդ թռիչքի ցիկլը և երրորդը: Այս թեստերն ավարտելուց հետո մենք ունենք հաշվետվություն, որը ցույց է տալիս այս երեք թեստերի արդյունքները՝ համեմատած նախորդ թեստային փորձարկումների հետ: Զեկույցում կարող եք տեսնել մոդելի սքրինշոթեր, գրաֆիկների սքրինշոթներ, որոնք ցույց են տալիս գեներատորի ելքի արագությունը, լարումը և արտադրված հզորությունը, համեմատական ​​գրաֆիկները նախորդ թեստերի հետ, ինչպես նաև էլեկտրական ցանցի որակի վերլուծության արդյունքները:

Մոդելի հավատարմության և սիմուլյացիայի արագության միջև փոխզիջում գտնելը առանցքային է սիմուլյացիայի արդյունավետ օգտագործման համար: Քանի որ ավելի շատ մանրամասներ եք ավելացնում ձեր մոդելին, մոդելը հաշվարկելու և մոդելավորելու համար պահանջվող ժամանակը մեծանում է: Կարևոր է մոդելը հարմարեցնել այն կոնկրետ խնդրին, որը դուք լուծում եք:

Երբ մեզ հետաքրքրում են այնպիսի մանրամասներ, ինչպիսիք են հոսանքի որակը, մենք ավելացնում ենք էֆեկտներ, ինչպիսիք են էլեկտրական էլեկտրոնիկայի միացումը և իրատեսական բեռները: Այնուամենայնիվ, երբ մեզ հետաքրքրում են այնպիսի հարցեր, ինչպիսիք են էլեկտրական ցանցում տարբեր բաղադրիչների կողմից էներգիայի արտադրությունը կամ սպառումը, մենք կօգտագործենք մոդելավորման բարդ մեթոդ, վերացական բեռներ և միջին լարման մոդելներ:

Օգտագործելով Mathworks-ի արտադրանքները, դուք կարող եք ընտրել ճիշտ մակարդակի մանրամասները առկա խնդրի համար:

Արդյունավետ նախագծման համար մեզ անհրաժեշտ են բաղադրիչների և՛ վերացական, և՛ մանրամասն մոդելներ: Ահա, թե ինչպես են այս տարբերակները տեղավորվում մեր զարգացման գործընթացում.

• Նախ, մենք հստակեցնում ենք պահանջները՝ օգտագործելով մոդելի վերացական տարբերակը:
• Այնուհետև մենք օգտագործում ենք ճշգրտված պահանջները՝ բաղադրիչը մանրամասն նախագծելու համար:
• Մենք կարող ենք համատեղել բաղադրիչի վերացական և մանրամասն տարբերակը մեր մոդելում՝ թույլ տալով ստուգել և համադրել բաղադրիչը մեխանիկական համակարգերի և կառավարման համակարգերի հետ:
• Վերջապես, մենք կարող ենք օգտագործել մանրամասն մոդելի մոդելավորման արդյունքները վերացական մոդելի պարամետրերը կարգավորելու համար: Սա մեզ կտա այնպիսի մոդել, որն արագ կաշխատի և ճշգրիտ արդյունքներ կտա:

Դուք կարող եք տեսնել, որ այս երկու տարբերակները՝ համակարգը և մանրամասն մոդելը, լրացնում են միմյանց: Աշխատանքը, որը մենք անում ենք վերացական մոդելի հետ՝ պահանջները պարզաբանելու համար, նվազեցնում է մանրամասն նախագծման համար պահանջվող կրկնությունների քանակը: Սա արագացնում է մեր զարգացման գործընթացը: Մանրամասն մոդելի մոդելավորման արդյունքները մեզ տալիս են վերացական մոդել, որն արագ աշխատում է և տալիս է ճշգրիտ արդյունքներ: Սա թույլ է տալիս մեզ հասնել մոդելի մանրամասնության մակարդակի և այն առաջադրանքի միջև, որը կատարում է սիմուլյացիան:

Աշխարհի շատ ընկերություններ օգտագործում են MOS բարդ համակարգեր մշակելու համար: Airbus-ը A380-ի համար վառելիքի կառավարման համակարգ է մշակում MOP-ի հիման վրա: Այս համակարգը պարունակում է ավելի քան 20 պոմպեր և ավելի քան 40 փական: Դուք կարող եք պատկերացնել ձախողման տարբեր սցենարների քանակը, որոնք կարող են տեղի ունենալ: Օգտագործելով սիմուլյացիան՝ նրանք կարող են ամեն շաբաթավերջին կատարել ավելի քան հարյուր հազար թեստ: Սա նրանց վստահություն է տալիս, որ, անկախ ձախողման սցենարից, իրենց կառավարման համակարգը կարող է հաղթահարել այն:

Այժմ, երբ մենք տեսանք մեր մոդելի ակնարկը և մեր մոդելավորման նպատակները, մենք կանցնենք նախագծման գործընթացին: Մենք կսկսենք օգտագործելով վերացական մոդել՝ համակարգի պահանջները պարզաբանելու համար: Այս ճշգրտված պահանջները կօգտագործվեն մանրամասն նախագծման համար:

Մենք կտեսնենք, թե ինչպես կարելի է ինտեգրել պահանջների փաստաթղթերը զարգացման գործընթացում: Մենք ունենք մեծ պահանջների փաստաթուղթ, որը նախանշում է մեր համակարգի բոլոր պահանջները: Շատ դժվար է պահանջները համեմատել նախագծի հետ որպես ամբողջություն և համոզվել, որ նախագիծը համապատասխանում է այդ պահանջներին:

Օգտագործելով SLVNV, դուք կարող եք ուղղակիորեն կապել պահանջների փաստաթղթերը և մոդելը Simulink-ում: Դուք կարող եք հղումներ ստեղծել անմիջապես մոդելից անմիջապես պահանջներին: Սա հեշտացնում է ստուգել, ​​որ մոդելի որոշակի մասը վերաբերում է կոնկրետ պահանջին և հակառակը: Այս հաղորդակցությունը երկկողմանի է: Այսպիսով, եթե մենք դիտարկում ենք պահանջը, մենք կարող ենք արագ անցնել մոդելի վրա՝ տեսնելու, թե ինչպես է այդ պահանջը բավարարվում:

Այժմ, երբ մենք ինտեգրեցինք պահանջների փաստաթուղթը աշխատանքային գործընթացում, մենք կհստակեցնենք էլեկտրական ցանցի պահանջները: Մասնավորապես, մենք կանդրադառնանք գեներատորների և էլեկտրահաղորդման գծերի աշխատանքային, առավելագույն և նախագծային բեռնվածության պահանջներին: Մենք դրանք կփորձարկենք ցանցի պայմանների լայն շրջանակում: Նրանք. թռիչքի տարբեր ցիկլերի ժամանակ, երբ տարբեր բեռներ միացվում և անջատվում են: Քանի որ մենք կենտրոնանում ենք միայն էներգիայի վրա, մենք անտեսելու ենք ուժային էլեկտրոնիկայի անցումը: Հետևաբար, մենք կօգտագործենք վերացական մոդելներ և պարզեցված մոդելավորման մեթոդներ: Սա նշանակում է, որ մենք կկարգավորենք մոդելը, որպեսզի անտեսենք մանրամասները, որոնք մեզ պետք չեն: Սա թույլ կտա սիմուլյացիան ավելի արագ աշխատել և թույլ կտա մեզ փորձարկել պայմանները երկար թռիչքների ընթացքում:

Մենք ունենք փոփոխական հոսանքի աղբյուր, որն անցնում է դիմադրությունների, հզորությունների և ինդուկտիվությունների շղթայով: Շղթայում կա անջատիչ, որը որոշ ժամանակ անց բացվում է և նորից փակվում: Եթե ​​դուք գործարկում եք սիմուլյացիան, կարող եք տեսնել արդյունքները շարունակական լուծիչով: (V1) Դուք կարող եք տեսնել, որ անջատիչի բացման և փակման հետ կապված տատանումները ճշգրիտ ցուցադրվում են:

Հիմա եկեք անցնենք դիսկրետ ռեժիմի։ Կրկնակի սեղմեք PowerGui բլոկի վրա և ներդիրում ընտրեք դիսկրետ լուծիչը: Դուք կարող եք տեսնել, որ այժմ ընտրված է դիսկրետ լուծիչը: Սկսենք սիմուլյացիան։ Դուք կտեսնեք, որ արդյունքներն այժմ գրեթե նույնն են, բայց ճշգրտությունը կախված է ընտրված ընտրանքի արագությունից:

Այժմ ես կարող եմ ընտրել բարդ մոդելավորման ռեժիմը, սահմանել հաճախականությունը, քանի որ լուծումը ստացվում է միայն որոշակի հաճախականությամբ, և նորից գործարկել սիմուլյացիան: Դուք կտեսնեք, որ ցուցադրվում են միայն ազդանշանի ամպլիտուդները: Սեղմելով այս բլոկի վրա՝ ես կարող եմ գործարկել MATLAB սկրիպտը, որը հաջորդաբար կաշխատի մոդելը բոլոր երեք սիմուլյացիոն ռեժիմներում և արդյունքում ստացված սյուժեները գծագրելու է միմյանց վրա: Եթե ​​ավելի ուշադիր նայենք հոսանքին և լարմանը, ապա կտեսնենք, որ դիսկրետ արդյունքները մոտ են շարունակականին, բայց լիովին համընկնում են։ Եթե ​​նայեք հոսանքին, կարող եք տեսնել, որ կա մի գագաթ, որը չի նշվել սիմուլյացիայի դիսկրետ ռեժիմում: Եվ մենք տեսնում ենք, որ բարդ ռեժիմը թույլ է տալիս տեսնել միայն ամպլիտուդան: Եթե ​​նայեք լուծիչի քայլին, կարող եք տեսնել, որ բարդ լուծիչը պահանջում էր ընդամենը 56 քայլ, մինչդեռ մյուս լուծողները պահանջում էին շատ ավելի շատ քայլեր՝ սիմուլյացիան ավարտելու համար: Սա թույլ տվեց բարդ սիմուլյացիայի ռեժիմին շատ ավելի արագ աշխատել, քան մյուս ռեժիմները:

Ի լրումն սիմուլյացիայի համապատասխան ռեժիմի ընտրության, մեզ անհրաժեշտ են մանրուքների համապատասխան մակարդակ ունեցող մոդելներ: Էլեկտրական ցանցում բաղադրիչների հզորության պահանջները պարզաբանելու համար մենք կօգտագործենք ընդհանուր կիրառման վերացական մոդելներ: Dynamic Load բլոկը թույլ է տալիս մեզ նշել ակտիվ և ռեակտիվ հզորությունը, որը բաղադրիչը սպառում կամ առաջացնում է ցանցում:

Մենք կսահմանենք ռեակտիվ և ակտիվ հզորության նախնական վերացական մոդել՝ հիմնվելով նախնական պահանջների վրա: Որպես աղբյուր մենք կօգտագործենք Իդեալական աղբյուրի բլոկը: Սա թույլ կտա ձեզ սահմանել լարումը ցանցում, և դուք կարող եք դա օգտագործել գեներատորի պարամետրերը որոշելու և հասկանալու համար, թե որքան հզորություն այն պետք է արտադրի:

Հաջորդը, դուք կտեսնեք, թե ինչպես կարելի է օգտագործել սիմուլյացիա՝ գեներատորի և հաղորդման գծերի էներգիայի պահանջները ճշգրտելու համար:

Մենք ունենք պահանջների նախնական փաթեթ, որը ներառում է ցանցի բաղադրիչների հզորության վարկանիշը և հզորության գործակիցը: Մենք նաև ունենք մի շարք պայմաններ, որոնց դեպքում այս ցանցը կարող է գործել: Մենք ցանկանում ենք կատարելագործել այս նախնական պահանջները՝ փորձարկելով պայմանների լայն շրջանակ: Մենք դա կանենք՝ կարգավորելով մոդելը, որպեսզի օգտագործի վերացական բեռներ և աղբյուրներ և փորձարկենք պահանջները շահագործման լայն շրջանակի պայմաններում:

Մենք կկազմաձևենք մոդելը, որպեսզի օգտագործի աբստրակտ բեռնվածքի և գեներատորի մոդելներ, ինչպես նաև կտեսնենք արտադրվող և սպառվող էներգիան աշխատանքային պայմանների լայն շրջանակում:

Այժմ մենք կանցնենք մանրամասն դիզայն. Մենք կօգտագործենք հստակեցված պահանջները դիզայնը մանրամասնելու համար, և մենք կհամատեղենք այս մանրամասն բաղադրիչները համակարգի մոդելի հետ՝ ինտեգրման խնդիրները հայտնաբերելու համար:

Այսօր օդանավում էլեկտրաէներգիա արտադրելու մի քանի տարբերակներ կան։ Սովորաբար գեներատորը շարժվում է գազատուրբինի հետ հաղորդակցությամբ: Տուրբինը պտտվում է փոփոխական հաճախականությամբ։ Եթե ​​ցանցը պետք է ունենա ֆիքսված հաճախականություն, ապա անհրաժեշտ է փոխակերպում տուրբինային լիսեռի փոփոխական արագությունից ցանցում հաստատուն հաճախականության: Դա կարելի է անել՝ օգտագործելով գեներատորի վերևում ինտեգրված հաստատուն արագության շարժիչ, կամ օգտագործելով ուժային էլեկտրոնիկա՝ փոփոխական հաճախականության AC-ը հաստատուն հաճախականության AC փոխակերպելու համար: Կան նաև լողացող հաճախականությամբ համակարգեր, որտեղ հաճախականությունը ցանցում կարող է փոխվել և էներգիայի փոխակերպում տեղի է ունենում ցանցի բեռների ժամանակ:

Այս տարբերակներից յուրաքանչյուրը պահանջում է գեներատոր և ուժային էլեկտրոնիկա՝ էներգիան փոխարկելու համար:

Մենք ունենք գազատուրբին, որը պտտվում է փոփոխական արագությամբ։ Այս տուրբինը օգտագործվում է գեներատորի լիսեռը պտտելու համար, որն արտադրում է փոփոխական հաճախականության փոփոխական հոսանք։ Այս փոփոխական հաճախականությունը հաստատուն հաճախականության փոխարկելու համար կարող են օգտագործվել էներգիայի էլեկտրոնիկայի տարբեր տարբերակներ: Մենք կցանկանայինք գնահատել այս տարբեր տարբերակները: Դա կարելի է անել SPS-ի միջոցով:

Մենք կարող ենք մոդելավորել այս համակարգերից յուրաքանչյուրը և իրականացնել սիմուլյացիաներ տարբեր պայմաններում՝ գնահատելու համար, թե որ տարբերակն է լավագույնը մեր համակարգի համար: Եկեք անցնենք մոդելին և տեսնենք, թե ինչպես է դա արվում:

Ահա այն մոդելը, որի հետ մենք աշխատում ենք: Գազատուրբինային լիսեռից փոփոխական արագությունը փոխանցվում է գեներատորին: Իսկ ցիկլոկոնվերտորն օգտագործվում է ֆիքսված հաճախականության փոփոխական հոսանք արտադրելու համար։ Եթե ​​դուք գործարկեք սիմուլյացիան, կտեսնեք, թե ինչպես է իրեն պահում մոդելը: Վերևի գրաֆիկը ցույց է տալիս գազատուրբինի փոփոխական արագությունը: Դուք տեսնում եք, որ հաճախականությունը փոխվում է: Երկրորդ գրաֆիկի այս դեղին ազդանշանը գեներատորի ելքի փուլերից մեկի լարումն է: Այս ֆիքսված հաճախականության փոփոխական հոսանքը ստեղծվում է փոփոխական արագությունից՝ օգտագործելով ուժային էլեկտրոնիկա:

Եկեք նայենք, թե ինչպես են նկարագրված AC բեռները: Մերը միացված է լամպին, հիդրավլիկ պոմպին և մղիչին։ Այս բաղադրիչները մոդելավորվում են SPS-ի բլոկների միջոցով:

SPS-ում այս բլոկներից յուրաքանչյուրը ներառում է կազմաձևման կարգավորումներ, որոնք թույլ են տալիս ձեզ տեղավորել տարբեր բաղադրիչների կոնֆիգուրացիաներ և հարմարեցնել ձեր մոդելի մանրամասների մակարդակը:

Մենք կարգավորել ենք մոդելները, որպեսզի գործարկեն յուրաքանչյուր բաղադրիչի մանրամասն տարբերակը: Այսպիսով, մենք ունենք մեծ ուժ՝ մոդելավորելու AC բեռները, և դիսկրետ ռեժիմում մանրամասն բաղադրիչները մոդելավորելով՝ մենք կարող ենք շատ ավելի մանրամասն տեսնել, թե ինչ է կատարվում մեր էլեկտրական ցանցում:

Առաջադրանքներից մեկը, որը մենք կկատարենք մոդելի մանրամասն տարբերակով, էլեկտրական էներգիայի որակի վերլուծությունն է։

Երբ բեռը ներմուծվում է համակարգ, այն կարող է առաջացնել ալիքի ձևի աղավաղում լարման աղբյուրում: Սա իդեալական սինուսոիդ է, և նման ազդանշանը կլինի գեներատորի ելքում, եթե բեռները մշտական ​​են: Այնուամենայնիվ, քանի որ միացված և անջատվող բաղադրիչների թիվը մեծանում է, այս ալիքի ձևը կարող է խեղաթյուրվել և հանգեցնել նման փոքր գերազանցումների:

Լարման աղբյուրի ալիքի այս ցատկերը կարող են խնդիրներ առաջացնել: Սա կարող է հանգեցնել գեներատորի գերտաքացման՝ հոսանքի էլեկտրոնիկայի միացման պատճառով, դա կարող է ստեղծել մեծ չեզոք հոսանքներ, ինչպես նաև առաջացնել էներգիայի էլեկտրոնիկայի անհարկի միացում, քանի որ նրանք չեն սպասում այս ցատկում ազդանշանի մեջ:

Harmonic Distortion-ն առաջարկում է AC էլեկտրական էներգիայի որակի չափում: Կարևոր է չափել այս հարաբերակցությունը ցանցի փոփոխվող պայմաններում, քանի որ որակը տարբեր կլինի՝ կախված նրանից, թե որ բաղադրիչն է միացված և անջատված: Այս հարաբերակցությունը հեշտ է չափել MathWorks գործիքների միջոցով և կարող է ավտոմատացվել՝ փորձարկելու համար տարբեր պայմաններում:

Իմացեք ավելին THD-ի մասին այստեղ Վիքիփեդիա, ազատ հանրագիտարան.

Հաջորդը մենք կտեսնենք, թե ինչպես պետք է իրականացնել էներգիայի որակի վերլուծություն՝ օգտագործելով մոդելավորում:

Մենք ունենք ինքնաթիռի էլեկտրական ցանցի մոդել։ Ցանցում տարբեր բեռների պատճառով գեներատորի ելքի վրա լարման ալիքի ձևը խեղաթյուրված է: Սա հանգեցնում է սննդի որակի վատթարացման։ Այս բեռներն անջատվում և առցանց են ուղարկվում թռիչքի ցիկլի տարբեր ժամանակներում:

Մենք ցանկանում ենք գնահատել այս ցանցի հզորության որակը տարբեր պայմաններում: Դրա համար մենք կօգտագործենք SPS և MATLAB՝ THD-ն ավտոմատ հաշվարկելու համար: Մենք կարող ենք հաշվարկել հարաբերակցությունը ինտերակտիվ կերպով՝ օգտագործելով GUI կամ օգտագործել MATLAB սկրիպտը ավտոմատացման համար:

Եկեք վերադառնանք մոդելին, որպեսզի ցույց տանք սա օրինակով: Օդանավերի էլեկտրական ցանցի մեր մոդելը բաղկացած է գեներատորից, AC ավտոբուսից, AC բեռներից և տրանսֆորմատոր-ուղղիչից և DC բեռներից: Մենք ցանկանում ենք չափել էներգիայի որակը ցանցի տարբեր կետերում՝ տարբեր պայմաններում: Սկսելու համար ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես դա անել ինտերակտիվ կերպով միայն գեներատորի համար: Այնուհետև ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես ավտոմատացնել այս գործընթացը MATLAB-ի միջոցով: Մենք նախ սիմուլյացիա կկատարենք՝ հավաքելու THD-ի հաշվարկման համար անհրաժեշտ տվյալները:

Այս գրաֆիկը (Gen1_Vab) ցույց է տալիս լարումը գեներատորի փուլերի միջև: Ինչպես տեսնում եք, սա կատարյալ սինուսային ալիք չէ: Սա նշանակում է, որ ցանցի հզորության որակի վրա ազդում են ցանցի բաղադրիչները: Մոդելավորումն ավարտվելուց հետո մենք կօգտագործենք Fast Fourier Transform-ը՝ THD-ը հաշվարկելու համար: Մենք կբացենք powergui բլոկը և կբացենք FFT վերլուծության գործիքը։ Դուք կարող եք տեսնել, որ գործիքը ավտոմատ կերպով բեռնվում է այն տվյալների հետ, որոնք ես գրանցել եմ սիմուլյացիայի ընթացքում: Մենք կընտրենք FFT պատուհանը, կսահմանենք հաճախականությունը և տիրույթը և կցուցադրենք արդյունքները: Դուք կարող եք տեսնել, որ ներդաշնակ աղավաղման գործակիցը 2.8% է: Այստեղ դուք կարող եք տեսնել տարբեր ներդաշնակությունների ներդրումը: Դուք տեսաք, թե ինչպես կարող եք ինտերակտիվ կերպով հաշվարկել ներդաշնակ աղավաղման գործակիցը: Բայց մենք կցանկանայինք ավտոմատացնել այս գործընթացը, որպեսզի հաշվարկենք գործակիցը տարբեր պայմաններում և ցանցի տարբեր կետերում:

Այժմ մենք կանդրադառնանք DC բեռների մոդելավորման համար մատչելի տարբերակներին:

Մենք կարող ենք մոդելավորել մաքուր էլեկտրական բեռներ, ինչպես նաև բազմամասնագիտական ​​բեռներ, որոնք պարունակում են տարրեր տարբեր ինժեներական ոլորտներից, ինչպիսիք են էլեկտրական և ջերմային էֆեկտները, էլեկտրական, մեխանիկական և հիդրավլիկները:

Մեր DC միացումը ներառում է տրանսֆորմատոր-ուղղիչ, լամպեր, ջեռուցիչ, վառելիքի պոմպ և մարտկոց: Մանրամասն մոդելները կարող են հաշվի առնել այլ ոլորտների ազդեցությունները, օրինակ, ջեռուցիչի մոդելը հաշվի է առնում էլեկտրական մասի վարքագծի փոփոխությունները ջերմաստիճանի փոփոխության ժամանակ: Վառելիքի պոմպը հաշվի է առնում այլ տարածքների ազդեցությունները՝ տեսնելու դրանց ազդեցությունը բաղադրիչի վարքագծի վրա: Ես կվերադառնամ մոդելին, որպեսզի ցույց տամ, թե ինչ տեսք ունի այն:

Սա այն մոդելն է, որի հետ մենք աշխատում ենք: Ինչպես տեսնում եք, այժմ տրանսֆորմատոր-ուղղիչը և DC ցանցը զուտ էլեկտրական են, այսինքն. հաշվի են առնվում միայն էլեկտրական տիրույթի ազդեցությունները: Նրանք այս ցանցի բաղադրիչների պարզեցված էլեկտրական մոդելներ ունեն: Մենք կարող ենք ընտրել այս համակարգի տարբերակ (TRU DC Loads -> Multidomain), որը հաշվի է առնում այլ ինժեներական ոլորտների ազդեցությունները: Դուք տեսնում եք, որ ցանցում մենք ունենք նույն բաղադրիչները, բայց էլեկտրական մոդելների քանակի փոխարեն մենք ավելացրել ենք այլ էֆեկտներ, օրինակ՝ հիթերի համար՝ ջերմաստիճանի ֆիզիկական ցանց, որը հաշվի է առնում ջերմաստիճանի ազդեցությունը վարքի վրա: Պոմպում մենք այժմ հաշվի ենք առնում պոմպերի և համակարգի այլ բեռների հիդրավլիկ ազդեցությունները:

Բաղադրիչները, որոնք տեսնում եք մոդելում, հավաքված են Simscape գրադարանի բլոկներից: Կան էլեկտրական, հիդրավլիկ, մագնիսական և այլ առարկաների հաշվառման բլոկներ: Օգտագործելով այս բլոկները, դուք կարող եք ստեղծել մոդելներ, որոնք մենք անվանում ենք բազմամասնագիտական, այսինքն. հաշվի առնելով տարբեր ֆիզիկական և ճարտարագիտական ​​առարկաների ազդեցությունները:

Այլ տարածքների ազդեցությունները կարող են ինտեգրվել էլեկտրական ցանցի մոդելին:

Simscape բլոկների գրադարանը ներառում է բլոկներ այլ տիրույթներից էֆեկտներ մոդելավորելու համար, ինչպիսիք են հիդրավլիկները կամ ջերմաստիճանը: Օգտագործելով այս բաղադրիչները, դուք կարող եք ստեղծել ավելի իրատեսական ցանցային բեռներ, ապա ավելի ճշգրիտ սահմանել այն պայմանները, որոնց ներքո այդ բաղադրիչները կարող են աշխատել:

Համատեղելով այս տարրերը՝ դուք կարող եք ստեղծել ավելի բարդ բաղադրիչներ, ինչպես նաև ստեղծել նոր հատուկ դիսցիպլիններ կամ տարածքներ՝ օգտագործելով Simscape լեզուն:

Ավելի առաջադեմ բաղադրիչներ և պարամետրացման կարգավորումներ հասանելի են մասնագիտացված Simscape ընդլայնումներում: Այս գրադարաններում հասանելի են ավելի բարդ և մանրամասն բաղադրիչներ՝ հաշվի առնելով այնպիսի ազդեցությունները, ինչպիսիք են արդյունավետության կորուստները և ջերմաստիճանի ազդեցությունները: Դուք կարող եք նաև մոդելավորել XNUMXD և բազմամարմին համակարգեր՝ օգտագործելով SimMechanics:

Այժմ, երբ մենք ավարտեցինք մանրամասն դիզայնը, մենք կօգտագործենք մանրամասն սիմուլյացիաների արդյունքները վերացական մոդելի պարամետրերը հարմարեցնելու համար: Սա մեզ կտա մի մոդել, որն արագ է աշխատում՝ միաժամանակ արտադրելով արդյունքներ, որոնք համապատասխանում են մանրամասն սիմուլյացիայի արդյունքներին:

Մենք մշակման գործընթացը սկսել ենք վերացական բաղադրիչ մոդելներով: Այժմ, երբ մենք ունենք մանրամասն մոդելներ, մենք կցանկանայինք համոզվել, որ այս վերացական մոդելները նման արդյունքներ են տալիս:

Կանաչը ցույց է տալիս մեր ստացած նախնական պահանջները: Մենք կցանկանայինք, որ այստեղ կապույտ գույնով ցուցադրված վերացական մոդելի արդյունքները մոտենան կարմիրով ցուցադրված մանրամասն մոդելի մոդելավորման արդյունքներին:

Դա անելու համար մենք կսահմանենք ակտիվ և ռեակտիվ հզորությունները վերացական մոդելի համար՝ օգտագործելով մուտքային ազդանշանը: Ակտիվ և ռեակտիվ հզորության համար առանձին արժեքներ օգտագործելու փոխարեն մենք կստեղծենք պարամետրացված մոդել և կկարգավորենք այս պարամետրերը, որպեսզի վերացական մոդելի մոդելավորման ակտիվ և ռեակտիվ հզորության կորերը համապատասխանեն մանրամասն մոդելին:

Հաջորդը, մենք կտեսնենք, թե ինչպես կարելի է վերացական մոդելը կարգավորել մանրամասն մոդելի արդյունքներին համապատասխանելու համար:

Սա մեր խնդիրն է։ Էլեկտրական ցանցում մենք ունենք բաղադրիչի վերացական մոդել: Երբ մենք դրա վրա կիրառում ենք նման կառավարման ազդանշան, ելքը հետևյալ արդյունքն է ակտիվ և ռեակտիվ հզորության համար.

Երբ մենք կիրառում ենք նույն ազդանշանը մանրամասն մոդելի մուտքագրման վրա, մենք ստանում ենք նման արդյունքներ:

Մեզ անհրաժեշտ է, որ վերացական և մանրամասն մոդելի մոդելավորման արդյունքները լինեն համահունչ, որպեսզի կարողանանք օգտագործել վերացական մոդելը համակարգային մոդելի վրա արագ կրկնելու համար: Դա անելու համար մենք ավտոմատ կերպով կկարգավորենք վերացական մոդելի պարամետրերը, մինչև արդյունքները համընկնեն:

Դա անելու համար մենք կօգտագործենք SDO, որը կարող է ավտոմատ կերպով փոխել պարամետրերը, մինչև վերացական և մանրամասն մոդելների արդյունքները համընկնեն:

Այս կարգավորումները կարգավորելու համար մենք կհետևենք հետևյալ քայլերին.

• Նախ, մենք ներմուծում ենք մանրամասն մոդելի մոդելավորման արդյունքները և ընտրում այս տվյալները պարամետրերի գնահատման համար:
• Այնուհետև մենք կնշենք, թե որ պարամետրերը պետք է կազմաձևվեն և կսահմանենք պարամետրերի միջակայքերը:
• Հաջորդը, մենք կգնահատենք պարամետրերը, SDO-ն կկարգավորի պարամետրերը, մինչև արդյունքները համընկնեն:
• Ի վերջո, մենք կարող ենք օգտագործել այլ մուտքային տվյալներ՝ պարամետրերի գնահատման արդյունքները վավերացնելու համար:

Դուք կարող եք զգալիորեն արագացնել զարգացման գործընթացը՝ տարածելով սիմուլյացիաներ՝ օգտագործելով զուգահեռ հաշվարկներ:

Դուք կարող եք գործարկել առանձին սիմուլյացիաներ բազմամիջուկ պրոցեսորի տարբեր միջուկների կամ հաշվողական կլաստերների վրա: Եթե ​​ունեք առաջադրանք, որը պահանջում է մի քանի սիմուլյացիաներ գործարկել, օրինակ՝ Մոնտե Կառլոյի վերլուծություն, պարամետրերի տեղադրում կամ թռիչքի մի քանի ցիկլեր, կարող եք տարածել այս սիմուլյացիան՝ դրանք գործարկելով տեղական բազմամիջուկ մեքենայի կամ համակարգչային կլաստերի վրա:

Շատ դեպքերում դա ավելի դժվար չի լինի, քան սկրիպտում for-ի օղակը փոխարինելը զուգահեռ for loop-ով, parfor: Սա կարող է հանգեցնել սիմուլյացիաների զգալի արագացման:

Մենք ունենք ինքնաթիռի էլեկտրական ցանցի մոդել։ Մենք ցանկանում ենք փորձարկել այս ցանցը աշխատանքային պայմանների լայն շրջանակի ներքո՝ ներառյալ թռիչքի ցիկլերը, խափանումները և եղանակը: Մենք կօգտագործենք PCT՝ այս թեստերն արագացնելու համար, MATLAB՝ մոդելը կարգավորելու յուրաքանչյուր թեստի համար, որը ցանկանում ենք կատարել: Այնուհետև մենք սիմուլյացիաները կտարածենք իմ համակարգչի տարբեր միջուկներում: Մենք կտեսնենք, որ զուգահեռ թեստերն ավարտվում են շատ ավելի արագ, քան հաջորդականները:

Ահա այն քայլերը, որոնք մենք պետք է հետևենք:

• Նախ, մենք կստեղծենք աշխատանքային պրոցեսների կամ այսպես կոչված MATLAB աշխատողների մի խումբ՝ օգտագործելով parpool հրամանը:
• Հաջորդը, մենք կստեղծենք պարամետրերի հավաքածուներ յուրաքանչյուր թեստի համար, որը ցանկանում ենք կատարել:
• Մենք սիմուլյացիաները կկատարենք նախ հաջորդաբար, մեկը մյուսի հետևից:
• Եվ հետո համեմատեք սա զուգահեռ սիմուլյացիաների հետ:

Արդյունքների համաձայն, զուգահեռ ռեժիմում փորձարկման ընդհանուր ժամանակը մոտավորապես 4 անգամ պակաս է, քան հաջորդական ռեժիմում: Գծապատկերներում մենք տեսանք, որ էներգիայի սպառումը ընդհանուր առմամբ ակնկալվող մակարդակի վրա է: Տեսանելի գագաթները կապված են ցանցի տարբեր պայմանների հետ, երբ սպառողները միացված և անջատված են:

Մոդելավորումները ներառում էին բազմաթիվ թեստեր, որոնք մենք կարողացանք արագ իրականացնել՝ սիմուլյացիաները բաշխելով տարբեր համակարգչային միջուկների վրա: Սա մեզ թույլ տվեց գնահատել թռիչքի պայմանների իսկապես լայն շրջանակ:

Այժմ, երբ մենք ավարտեցինք մշակման գործընթացի այս մասը, կտեսնենք, թե ինչպես կարող ենք ավտոմատացնել փաստաթղթերի ստեղծումը յուրաքանչյուր քայլի համար, ինչպես կարող ենք ավտոմատ կերպով կատարել թեստեր և փաստաթղթավորել արդյունքները:

Համակարգի դիզայնը միշտ կրկնվող գործընթաց է: Մենք փոփոխություն ենք կատարում նախագծի մեջ, փորձարկում ենք փոփոխությունը, գնահատում արդյունքները, հետո նոր փոփոխություն ենք կատարում: Արդյունքների և փոփոխությունների հիմնավորման փաստագրման գործընթացը երկար է տևում: Դուք կարող եք ավտոմատացնել այս գործընթացը՝ օգտագործելով SLRG:

Օգտագործելով SLRG, դուք կարող եք ավտոմատացնել թեստերի կատարումը, ապա հավաքել այդ թեստերի արդյունքները հաշվետվության տեսքով: Զեկույցը կարող է ներառել թեստի արդյունքների գնահատում, մոդելների և գրաֆիկների սքրինշոթեր, C և MATLAB կոդ:

Ավարտեմ՝ հիշեցնելով այս ներկայացման առանցքային կետերը։

• Մենք տեսանք մոդելը կարգավորելու բազմաթիվ հնարավորություններ՝ մոդելի հավատարմության և սիմուլյացիայի արագության միջև հավասարակշռություն գտնելու համար, ներառյալ մոդելավորման ռեժիմները և մոդելի աբստրակցիայի մակարդակները:
• Մենք տեսանք, թե ինչպես կարող ենք արագացնել սիմուլյացիաները՝ օգտագործելով օպտիմալացման ալգորիթմները և զուգահեռ հաշվարկները:
• Վերջապես, մենք տեսանք, թե ինչպես կարող ենք արագացնել զարգացման գործընթացը՝ ավտոմատացնելով մոդելավորման և վերլուծության առաջադրանքները MATLAB-ում:

Автор материјала — Միխայիլ Պեսելնիկ, ինժեներ CITM ցուցահանդես.

Հղում այս վեբինարին https://exponenta.ru/events/razrabotka-ehlektroseti-samoleta-s-ispolzovaniem-mop

Source: www.habr.com