Questa pubblicazione fornisce una trascrizione del webinar . Il webinar è stato condotto da Mikhail Peselnik, ingegnere .)
Oggi impareremo che possiamo ottimizzare i modelli per raggiungere l'equilibrio ottimale tra la fedeltà e l'accuratezza dei risultati della simulazione e la velocità del processo di simulazione. Questa è la chiave per utilizzare la simulazione in modo efficace e assicurarsi che il livello di dettaglio del modello sia appropriato per l'attività che si intende eseguire.
Impareremo anche:
- Come velocizzare le simulazioni utilizzando algoritmi di ottimizzazione e calcolo parallelo;
- Come distribuire le simulazioni su più core di computer, accelerando attività come la stima e la selezione dei parametri;
- Come accelerare lo sviluppo automatizzando le attività di simulazione e analisi utilizzando MATLAB;
- Come utilizzare gli script MATLAB per l'analisi armonica e documentare i risultati di qualsiasi tipo di test utilizzando la generazione automatica di report.
Inizieremo con una panoramica del modello della rete elettrica dell'aeromobile. Discuteremo quali sono i nostri obiettivi di simulazione e esamineremo il processo di sviluppo utilizzato per creare il modello.
Successivamente esamineremo le fasi di questo processo, inclusa la progettazione iniziale, in cui chiariremo i requisiti. Progettazione dettagliata - dove esamineremo i singoli componenti della rete elettrica e infine utilizzeremo i risultati della simulazione della progettazione dettagliata per adattare i parametri del modello astratto. Infine, vedremo come documentare i risultati di tutti questi passaggi nei report.
Ecco una rappresentazione schematica del sistema che stiamo sviluppando. Questo è un modello di mezzo aeroplano che include un generatore, un bus CA, vari carichi CA, un'unità trasformatore-raddrizzatore, un bus CC con vari carichi e una batteria.
Gli interruttori vengono utilizzati per collegare i componenti alla rete elettrica. Poiché i componenti si accendono e si spengono durante il volo, le condizioni elettriche possono cambiare. Vogliamo analizzare questa metà della rete elettrica dell'aereo in queste condizioni mutevoli.
Un modello completo dell'impianto elettrico dell'aeromobile deve includere altri componenti. Non li abbiamo inclusi in questo modello a semipiano perché vogliamo solo analizzare le interazioni tra questi componenti. Questa è una pratica comune nella costruzione aeronautica e navale.
Obiettivi della simulazione:
- Determinare i requisiti elettrici dei vari componenti e delle linee elettriche che li collegano.
- Analizza le interazioni del sistema tra componenti di diverse discipline ingegneristiche, inclusi gli effetti elettrici, meccanici, idraulici e termici.
- E a un livello più dettagliato, esegui l'analisi armonica.
- Analizza la qualità dell'alimentazione in condizioni mutevoli e osserva tensioni e correnti nei diversi nodi della rete.
Questo insieme di obiettivi di simulazione viene raggiunto al meglio utilizzando modelli con vari gradi di dettaglio. Vedremo che man mano che avanziamo nel processo di sviluppo, avremo un modello astratto e uno dettagliato.
Quando osserviamo i risultati della simulazione di queste diverse varianti del modello, vediamo che i risultati del modello a livello di sistema e del modello dettagliato sono gli stessi.
Se osserviamo più da vicino i risultati della simulazione, vediamo che nonostante la dinamica causata dalla commutazione dei dispositivi di potenza nella versione dettagliata del nostro modello, i risultati complessivi della simulazione sono gli stessi.
Ciò ci consente di eseguire iterazioni rapide a livello di sistema, nonché analisi dettagliate del sistema elettrico a livello granulare. In questo modo possiamo raggiungere i nostri obiettivi in modo efficace.
Ora parliamo del modello con cui stiamo lavorando. Abbiamo creato diverse opzioni per ciascun componente della rete elettrica. Sceglieremo quale variante di componente utilizzare a seconda del problema che stiamo risolvendo.
Quando esploriamo le opzioni di generazione di energia dalla rete, possiamo sostituire il generatore di azionamento integrato con un generatore a velocità variabile di tipo cicloconvettore o un generatore di frequenza accoppiato in CC. Possiamo utilizzare componenti di carico astratti o dettagliati in un circuito CA.
Allo stesso modo, per una rete CC, possiamo utilizzare un'opzione astratta, dettagliata o multidisciplinare che tenga conto dell'influenza di altre discipline fisiche come la meccanica, l'idraulica e gli effetti della temperatura.
Maggiori dettagli sul modello.
Qui vedi il generatore, la rete di distribuzione e i componenti della rete. Il modello è attualmente impostato per la simulazione con modelli di componenti astratti. L'attuatore viene modellato semplicemente specificando la potenza attiva e reattiva consumata dal componente.
Se configuriamo questo modello per utilizzare varianti dettagliate dei componenti, l'attuatore è già modellato come una macchina elettrica. Disponiamo di motore sincrono a magnete permanente, convertitori, bus CC e sistema di controllo. Se osserviamo l'unità trasformatore-raddrizzatore, vediamo che è modellato utilizzando trasformatori e ponti universali utilizzati nell'elettronica di potenza.
Possiamo anche selezionare un'opzione di sistema (su TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain) che tenga conto degli effetti associati ad altri fenomeni fisici (in Fuel Pump). Per la pompa del carburante, vediamo che abbiamo una pompa idraulica, carichi idraulici. Per il riscaldatore, consideriamo gli effetti della temperatura che influenzano il comportamento di quel componente al variare della temperatura. Il nostro generatore è modellato utilizzando una macchina sincrona e disponiamo di un sistema di controllo per impostare il campo di tensione per questa macchina.
I cicli di volo vengono selezionati utilizzando una variabile MATLAB denominata Flight_Cycle_Num. E qui vediamo i dati dell'area di lavoro MATLAB che controlla quando alcuni componenti della rete elettrica si accendono e si spengono. Questo grafico (Plot_FC) mostra per il primo ciclo di volo quando i componenti vengono attivati o disattivati.
Se ottimizziamo il modello sulla versione Tuned, possiamo utilizzare questo script (Test_APN_Model_SHORT) per eseguire il modello e testarlo in tre diversi cicli di volo. Il primo ciclo di volo è in corso e stiamo testando il sistema in varie condizioni. Quindi configuriamo automaticamente il modello per eseguire un secondo ciclo di volo e un terzo. Al termine di questi test, abbiamo un rapporto che mostra i risultati di questi tre test rispetto alle esecuzioni di test precedenti. Nel rapporto è possibile vedere schermate del modello, schermate di grafici che mostrano la velocità, la tensione e la potenza generata all'uscita del generatore, grafici di confronto con test precedenti, nonché i risultati di un'analisi della qualità della rete elettrica.
Trovare un compromesso tra fedeltà del modello e velocità di simulazione è fondamentale per utilizzare la simulazione in modo efficace. Man mano che aggiungi ulteriori dettagli al tuo modello, il tempo necessario per calcolare e simulare il modello aumenta. È importante personalizzare il modello per il problema specifico che stai risolvendo.
Quando siamo interessati a dettagli come la qualità dell'energia, aggiungiamo effetti come la commutazione dell'elettronica di potenza e carichi realistici. Tuttavia, quando siamo interessati a questioni come la generazione o il consumo di energia da parte di vari componenti della rete elettrica, utilizzeremo metodi di simulazione complessi, carichi astratti e modelli di tensione media.
Utilizzando i prodotti Mathworks, puoi scegliere il giusto livello di dettaglio per il problema in questione.
Per progettare in modo efficace, abbiamo bisogno sia di modelli astratti che dettagliati dei componenti. Ecco come queste opzioni si inseriscono nel nostro processo di sviluppo:
- Innanzitutto, chiariamo i requisiti utilizzando una versione astratta del modello.
- Utilizziamo quindi i requisiti perfezionati per progettare il componente in dettaglio.
- Possiamo combinare una versione astratta e dettagliata di un componente nel nostro modello, consentendo la verifica e la combinazione del componente con sistemi meccanici e sistemi di controllo.
- Infine, possiamo utilizzare i risultati della simulazione del modello dettagliato per ottimizzare i parametri del modello astratto. Questo ci fornirà un modello che viene eseguito rapidamente e produce risultati accurati.
Puoi vedere che queste due opzioni, sistema e modello dettagliato, si completano a vicenda. Il lavoro che svolgiamo con il modello astratto per chiarire i requisiti riduce il numero di iterazioni richieste per la progettazione dettagliata. Ciò accelera il nostro processo di sviluppo. I risultati della simulazione del modello dettagliato ci forniscono un modello astratto che viene eseguito rapidamente e produce risultati accurati. Ciò ci consente di ottenere una corrispondenza tra il livello di dettaglio del modello e il compito che la simulazione sta eseguendo.
Molte aziende in tutto il mondo utilizzano MOS per sviluppare sistemi complessi. Airbus sta sviluppando un sistema di gestione del carburante per l'A380 basato su MOP. Questo sistema contiene più di 20 pompe e più di 40 valvole. Puoi immaginare il numero di diversi scenari di guasto che potrebbero verificarsi. Utilizzando la simulazione, possono eseguire oltre centomila test ogni fine settimana. Ciò dà loro la certezza che, indipendentemente dallo scenario di guasto, il loro sistema di controllo sarà in grado di gestirlo.
Ora che abbiamo visto una panoramica del nostro modello e dei nostri obiettivi di simulazione, analizzeremo il processo di progettazione. Inizieremo utilizzando un modello astratto per chiarire i requisiti di sistema. Questi requisiti perfezionati verranno utilizzati per la progettazione dettagliata.
Vedremo come integrare i documenti dei requisiti nel processo di sviluppo. Abbiamo un ampio documento sui requisiti che delinea tutti i requisiti per il nostro sistema. È molto difficile confrontare i requisiti con il progetto nel suo insieme e assicurarsi che il progetto soddisfi questi requisiti.
Utilizzando SLVNV, puoi collegare direttamente i documenti dei requisiti e il modello in Simulink. È possibile creare collegamenti direttamente dal modello direttamente ai requisiti. Ciò rende più semplice verificare che una determinata parte del modello si riferisca a un requisito specifico e viceversa. Questa comunicazione è bidirezionale. Pertanto, se stiamo esaminando un requisito, possiamo passare rapidamente a un modello per vedere come tale requisito viene soddisfatto.
Ora che abbiamo integrato il documento sui requisiti nel flusso di lavoro, perfezioneremo i requisiti per la rete elettrica. Nello specifico, esamineremo i requisiti di carico operativo, di picco e di progettazione per generatori e linee di trasmissione. Li testeremo su un’ampia gamma di condizioni di rete. Quelli. durante diversi cicli di volo, quando vengono accesi e spenti carichi diversi. Poiché ci concentreremo solo sulla potenza, trascureremo il passaggio all'elettronica di potenza. Utilizzeremo quindi modelli astratti e metodi di simulazione semplificati. Ciò significa che ottimizzeremo il modello per ignorare i dettagli di cui non abbiamo bisogno. Ciò renderà la simulazione più veloce e ci consentirà di testare le condizioni durante lunghi cicli di volo.
Abbiamo una sorgente di corrente alternata che passa attraverso una catena di resistenze, capacità e induttanze. C'è un interruttore nel circuito che dopo un po' si apre e poi si chiude di nuovo. Se esegui la simulazione, puoi vedere i risultati con il risolutore continuo. (V1) Si può notare che le oscillazioni legate all'apertura e chiusura dell'interruttore vengono visualizzate con precisione.
Passiamo ora alla modalità discreta. Fare doppio clic sul blocco PowerGui e selezionare il risolutore discreto nella scheda Risolutore. Puoi vedere che il risolutore discreto è ora selezionato. Iniziamo la simulazione. Vedrai che i risultati ora sono quasi gli stessi, ma la precisione dipende dalla frequenza di campionamento selezionata.
Ora posso selezionare la modalità di simulazione complessa, impostare la frequenza (poiché la soluzione si ottiene solo a una determinata frequenza) ed eseguire nuovamente la simulazione. Vedrai che vengono visualizzate solo le ampiezze del segnale. Facendo clic su questo blocco, posso eseguire uno script MATLAB che eseguirà il modello in sequenza in tutte e tre le modalità di simulazione e traccerà i grafici risultanti uno sopra l'altro. Se osserviamo più da vicino la corrente e la tensione, vedremo che i risultati discreti sono vicini a quelli continui, ma coincidono completamente. Se guardi la corrente, puoi vedere che c'è un picco che non è stato notato nella modalità discreta della simulazione. E vediamo che la modalità complessa ti permette di vedere solo l'ampiezza. Se osservi il passaggio del risolutore, puoi vedere che il risolutore complesso richiedeva solo 56 passaggi, mentre gli altri solutori richiedevano molti più passaggi per completare la simulazione. Ciò ha consentito alla complessa modalità di simulazione di funzionare molto più velocemente rispetto ad altre modalità.
Oltre a scegliere una modalità di simulazione adeguata, abbiamo bisogno di modelli con un livello di dettaglio adeguato. Per chiarire i requisiti di potenza dei componenti di una rete elettrica, utilizzeremo modelli astratti di applicazione generale. Il blocco Carico Dinamico ci permette di specificare la potenza attiva e reattiva che un componente consuma o genera nella rete.
Definiremo un primo modello astratto per la potenza reattiva e attiva basato su una serie iniziale di requisiti. Utilizzeremo il blocco sorgente Ideale come sorgente. Questo ti permetterà di impostare la tensione sulla rete e potrai usarla per determinare i parametri del generatore e capire quanta potenza dovrebbe produrre.
Successivamente vedrai come utilizzare la simulazione per perfezionare i requisiti di alimentazione di un generatore e di linee di trasmissione.
Disponiamo di una serie iniziale di requisiti che includono la potenza nominale e il fattore di potenza per i componenti della rete. Abbiamo anche una serie di condizioni in cui questa rete può operare. Vogliamo perfezionare questi requisiti iniziali testando in un'ampia gamma di condizioni. Lo faremo ottimizzando il modello per utilizzare carichi e fonti astratti e testando i requisiti in un'ampia gamma di condizioni operative.
Configureremo il modello per utilizzare modelli astratti di carico e generatore e vedremo la potenza generata e consumata in un'ampia gamma di condizioni operative.
Ora passeremo a design dettagliato. Utilizzeremo i requisiti perfezionati per dettagliare la progettazione e combineremo questi componenti dettagliati con il modello del sistema per rilevare problemi di integrazione.
Oggi sono disponibili diverse opzioni per generare elettricità a bordo di un aereo. Tipicamente il generatore è azionato dalla comunicazione con una turbina a gas. La turbina ruota a frequenza variabile. Se la rete deve avere una frequenza fissa, è necessaria una conversione dalla velocità variabile dell'albero della turbina a una frequenza costante nella rete. Ciò può essere fatto utilizzando un azionamento a velocità costante integrato a monte del generatore o utilizzando l'elettronica di potenza per convertire la CA a frequenza variabile in CA a frequenza costante. Esistono anche sistemi a frequenza variabile, in cui la frequenza nella rete può cambiare e la conversione dell'energia avviene sui carichi della rete.
Ognuna di queste opzioni richiede un generatore e un'elettronica di potenza per convertire l'energia.
Abbiamo una turbina a gas che ruota a velocità variabile. Questa turbina viene utilizzata per ruotare l'albero del generatore, che produce corrente alternata di frequenza variabile. È possibile utilizzare varie opzioni dell'elettronica di potenza per convertire questa frequenza variabile in una frequenza fissa. Vorremmo valutare queste diverse opzioni. Questo può essere fatto utilizzando SPS.
Possiamo modellare ciascuno di questi sistemi ed eseguire simulazioni in diverse condizioni per valutare quale sia l'opzione migliore per il nostro sistema. Passiamo al modello e vediamo come è fatto.
Ecco il modello con cui stiamo lavorando. La velocità variabile dall'albero della turbina a gas viene trasmessa al generatore. E il cicloconvertitore viene utilizzato per produrre corrente alternata a frequenza fissa. Se esegui la simulazione, vedrai come si comporta il modello. Il grafico in alto mostra la velocità variabile di una turbina a gas. Vedi che la frequenza sta cambiando. Questo segnale giallo nel secondo grafico è la tensione di una delle fasi all'uscita del generatore. Questa corrente alternata a frequenza fissa viene creata dalla velocità variabile utilizzando l'elettronica di potenza.
Diamo un'occhiata a come vengono descritti i carichi CA. Il nostro è collegato ad una lampada, una pompa idraulica e un attuatore. Questi componenti sono modellati utilizzando i blocchi di SPS.
Ciascuno di questi blocchi in SPS include impostazioni di configurazione per consentire di accogliere diverse configurazioni dei componenti e regolare il livello di dettaglio nel modello.
Abbiamo configurato i modelli per eseguire una versione dettagliata di ciascun componente. Quindi abbiamo molta potenza per modellare i carichi CA e simulando componenti dettagliati in modalità discreta possiamo vedere molti più dettagli di ciò che accade nella nostra rete elettrica.
Uno dei compiti che eseguiremo con la versione dettagliata del modello è l'analisi della qualità dell'energia elettrica.
Quando un carico viene introdotto nel sistema, può causare una distorsione della forma d'onda sulla sorgente di tensione. Questa è una sinusoide ideale e tale segnale sarà all'uscita del generatore se i carichi sono costanti. Tuttavia, con l'aumento del numero di componenti che possono essere accesi e spenti, questa forma d'onda può diventare distorta e provocare sovraelongazioni così piccole.
Questi picchi nella forma d'onda della sorgente di tensione possono causare problemi. Ciò può portare al surriscaldamento del generatore a causa della commutazione dell'elettronica di potenza, ciò può creare grandi correnti neutre e anche causare commutazioni inutili nell'elettronica di potenza perché non si aspettano questo rimbalzo del segnale.
La distorsione armonica offre una misura della qualità dell'energia elettrica CA. È importante misurare questo rapporto in condizioni di rete variabili perché la qualità varierà a seconda del componente acceso e spento. Questo rapporto è facile da misurare utilizzando gli strumenti MathWorks e può essere automatizzato per i test in un'ampia gamma di condizioni.
Ulteriori informazioni su THD su .
Successivamente vedremo come effettuare analisi della qualità dell'energia mediante simulazione.
Abbiamo un modello della rete elettrica di un aereo. A causa dei vari carichi nella rete, la forma d'onda della tensione all'uscita del generatore è distorta. Ciò porta ad un deterioramento della qualità del cibo. Questi carichi vengono disconnessi e portati online in vari momenti durante il ciclo di volo.
Vogliamo valutare la qualità dell'energia di questa rete in diverse condizioni. Per questo utilizzeremo SPS e MATLAB per calcolare automaticamente il THD. Possiamo calcolare il rapporto in modo interattivo utilizzando una GUI o utilizzare uno script MATLAB per l'automazione.
Torniamo al modello per mostrarvelo con un esempio. Il nostro modello di rete elettrica dell'aereo è costituito da un generatore, un bus CA, carichi CA, un trasformatore-raddrizzatore e carichi CC. Vogliamo misurare la qualità dell'energia in diversi punti della rete in condizioni diverse. Per iniziare, ti mostrerò come farlo in modo interattivo solo per il generatore. Quindi ti mostrerò come automatizzare questo processo utilizzando MATLAB. Eseguiremo prima una simulazione per raccogliere i dati necessari per calcolare il THD.
Questo grafico (Gen1_Vab) mostra la tensione tra le fasi del generatore. Come puoi vedere, questa non è un'onda sinusoidale perfetta. Ciò significa che la qualità dell'energia della rete è influenzata dai componenti della rete. Una volta completata la simulazione, utilizzeremo la trasformata veloce di Fourier per calcolare il THD. Apriremo il blocco powergui e apriremo lo strumento di analisi FFT. Puoi vedere che lo strumento viene caricato automaticamente con i dati che ho registrato durante la simulazione. Selezioneremo la finestra FFT, specificheremo la frequenza e l'intervallo e visualizzeremo i risultati. Puoi vedere che il fattore di distorsione armonica è del 2.8%. Qui potete vedere il contributo delle varie armoniche. Hai visto come calcolare in modo interattivo il coefficiente di distorsione armonica. Ma vorremmo automatizzare questo processo per calcolare il coefficiente in condizioni diverse e in diversi punti della rete.
Esamineremo ora le opzioni disponibili per la modellazione dei carichi CC.
Possiamo modellare carichi elettrici puri così come carichi multidisciplinari che contengono elementi provenienti da diversi campi dell'ingegneria, come effetti elettrici e termici, elettrici, meccanici e idraulici.
Il nostro circuito CC comprende un trasformatore-raddrizzatore, lampade, riscaldatore, pompa del carburante e batteria. I modelli dettagliati possono tenere conto degli effetti di altre aree, ad esempio un modello di riscaldatore tiene conto dei cambiamenti nel comportamento della parte elettrica al variare della temperatura. La pompa del carburante tiene conto degli effetti di altre aree per vederne anche l'impatto sul comportamento del componente. Tornerò al modello per mostrarti come appare.
Questo è il modello con cui lavoriamo. Come puoi vedere, ora il trasformatore-raddrizzatore e la rete CC sono puramente elettrici, ad es. vengono presi in considerazione solo gli effetti del dominio elettrico. Hanno modelli elettrici semplificati dei componenti di questa rete. Possiamo scegliere una variante di questo sistema (TRU DC Loads -> Multidomain) che tenga conto degli effetti di altri campi dell'ingegneria. Vedete che nella rete abbiamo gli stessi componenti, ma invece del numero di modelli elettrici abbiamo aggiunto altri effetti, ad esempio per l'hiter, una rete fisica della temperatura che tiene conto dell'influenza della temperatura sul comportamento. Nella pompa ora prendiamo in considerazione gli effetti idraulici delle pompe e degli altri carichi nel sistema.
I componenti che vedi nel modello sono assemblati dai blocchi della libreria Simscape. Esistono blocchi per la contabilità di discipline elettriche, idrauliche, magnetiche e di altro tipo. Utilizzando questi blocchi è possibile creare modelli che chiamiamo multidisciplinari, ovvero tenendo conto degli effetti di varie discipline fisiche e ingegneristiche.
Gli effetti di altri settori possono essere integrati nel modello della rete elettrica.
La libreria di blocchi Simscape include blocchi per simulare effetti di altri domini, come l'idraulica o la temperatura. Utilizzando questi componenti, è possibile creare carichi di rete più realistici e quindi definire con maggiore precisione le condizioni in cui questi componenti possono funzionare.
Combinando questi elementi, puoi creare componenti più complessi, nonché creare nuove discipline o aree personalizzate utilizzando il linguaggio Simscape.
Componenti e impostazioni di parametrizzazione più avanzati sono disponibili nelle estensioni specializzate di Simscape. In queste librerie sono disponibili componenti più complessi e dettagliati, che tengono conto di effetti quali perdite di efficienza ed effetti della temperatura. Puoi anche modellare sistemi XNUMXD e multicorpo utilizzando SimMechanics.
Ora che abbiamo completato la progettazione dettagliata, utilizzeremo i risultati delle simulazioni dettagliate per regolare i parametri del modello astratto. Questo ci fornirà un modello che funziona velocemente pur producendo risultati che corrispondono ai risultati di una simulazione dettagliata.
Abbiamo iniziato il processo di sviluppo con modelli di componenti astratti. Ora che disponiamo di modelli dettagliati, vorremmo assicurarci che questi modelli astratti producano risultati simili.
Il verde mostra i requisiti iniziali che abbiamo ricevuto. Vorremmo che i risultati del modello astratto, mostrato qui in blu, fossero vicini ai risultati della simulazione del modello dettagliato, mostrato in rosso.
Per fare ciò, definiremo le potenze attiva e reattiva per il modello astratto utilizzando il segnale di ingresso. Invece di utilizzare valori separati per la potenza attiva e reattiva, creeremo un modello parametrizzato e regoleremo questi parametri in modo che le curve di potenza attiva e reattiva della simulazione del modello astratto corrispondano al modello dettagliato.
Successivamente vedremo come il modello astratto può essere ottimizzato per corrispondere ai risultati del modello dettagliato.
Questo è il nostro compito. Abbiamo un modello astratto di un componente in una rete elettrica. Quando gli applichiamo un tale segnale di controllo, l'uscita è il seguente risultato per la potenza attiva e reattiva.
Quando applichiamo lo stesso segnale all'input di un modello dettagliato, otteniamo risultati come questi.
È necessario che i risultati della simulazione del modello astratto e dettagliato siano coerenti in modo da poter utilizzare il modello astratto per eseguire rapidamente l'iterazione del modello di sistema. Per fare ciò, regoleremo automaticamente i parametri del modello astratto finché i risultati non corrisponderanno.
Per fare ciò, utilizzeremo SDO, che può modificare automaticamente i parametri fino a quando i risultati del modello astratto e dettagliato coincidono.
Per configurare queste impostazioni, seguiremo i seguenti passaggi.
- Innanzitutto, importiamo i risultati della simulazione del modello dettagliato e selezioniamo questi dati per la stima dei parametri.
- Successivamente specificheremo quali parametri devono essere configurati e imposteremo gli intervalli dei parametri.
- Successivamente, valuteremo i parametri, con SDO che aggiusterà i parametri fino a quando i risultati non corrisponderanno.
- Infine, possiamo utilizzare altri dati di input per convalidare i risultati della stima dei parametri.
Puoi accelerare notevolmente il processo di sviluppo distribuendo le simulazioni utilizzando il calcolo parallelo.
Puoi eseguire simulazioni separate su core diversi di un processore multi-core o su cluster di elaborazione. Se hai un'attività che richiede l'esecuzione di più simulazioni, ad esempio analisi Monte Carlo, adattamento dei parametri o esecuzione di più cicli di volo, puoi distribuire queste simulazioni eseguendole su una macchina multi-core locale o su un cluster di computer.
In molti casi, questo non sarà più difficile che sostituire il ciclo for nello script con un ciclo for parallelo, parfor. Ciò può portare ad una notevole accelerazione nell'esecuzione delle simulazioni.
Abbiamo un modello della rete elettrica di un aereo. Vorremmo testare questa rete in un'ampia gamma di condizioni operative, inclusi cicli di volo, interruzioni e condizioni meteorologiche. Utilizzeremo PCT per velocizzare questi test, MATLAB per ottimizzare il modello per ogni test che vogliamo eseguire. Distribuiremo quindi le simulazioni su diversi core del mio computer. Vedremo che i test paralleli si completano molto più velocemente di quelli sequenziali.
Ecco i passaggi che dovremo seguire.
- Per prima cosa creeremo un pool di processi di lavoro, o i cosiddetti lavoratori MATLAB, utilizzando il comando parpool.
- Successivamente, genereremo set di parametri per ogni test che vogliamo eseguire.
- Eseguiremo prima le simulazioni in sequenza, una dopo l'altra.
- E poi confrontalo con l'esecuzione di simulazioni in parallelo.
Secondo i risultati, il tempo totale di test in modalità parallela è circa 4 volte inferiore rispetto alla modalità sequenziale. Abbiamo visto nei grafici che il consumo energetico è generalmente al livello previsto. I picchi visibili sono legati alle diverse condizioni della rete quando i consumatori sono accesi e spenti.
Le simulazioni includevano molti test che siamo stati in grado di eseguire rapidamente distribuendo le simulazioni su diversi core del computer. Questo ci ha permesso di valutare una gamma davvero ampia di condizioni di volo.
Ora che abbiamo completato questa parte del processo di sviluppo, vedremo come automatizzare la creazione della documentazione per ogni passaggio, come eseguire automaticamente i test e documentare i risultati.
La progettazione del sistema è sempre un processo iterativo. Apportiamo una modifica a un progetto, testiamo la modifica, valutiamo i risultati, quindi apportiamo una nuova modifica. Il processo di documentazione dei risultati e delle motivazioni alla base dei cambiamenti richiede molto tempo. Puoi automatizzare questo processo utilizzando SLRG.
Utilizzando SLRG, puoi automatizzare l'esecuzione dei test e quindi raccogliere i risultati di tali test sotto forma di report. Il rapporto può includere la valutazione dei risultati dei test, screenshot di modelli e grafici, codice C e MATLAB.
Concludo ricordando i punti chiave di questa presentazione.
- Abbiamo visto molte opportunità per ottimizzare il modello per trovare un equilibrio tra fedeltà del modello e velocità di simulazione, comprese le modalità di simulazione e i livelli di astrazione del modello.
- Abbiamo visto come possiamo velocizzare le simulazioni utilizzando algoritmi di ottimizzazione e calcolo parallelo.
- Infine, abbiamo visto come possiamo accelerare il processo di sviluppo automatizzando le attività di simulazione e analisi in MATLAB.
Autore materiale — Michail Peselnik, ingegnere .
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Fonte: habr.com