Бұл басылым вебинардың транскрипциясын ұсынады . Вебинарды инженер Михаил Песельник жүргізді .)
Бүгін біз модельдеу нәтижелерінің дәлдігі мен дәлдігі мен модельдеу процесінің жылдамдығы арасындағы оңтайлы тепе-теңдікке қол жеткізу үшін модельдерді баптай алатынымызды білеміз. Бұл модельдеуді тиімді пайдаланудың кілті және сіздің үлгідегі егжей-тегжей деңгейі орындағыңыз келетін тапсырмаға сәйкес келетініне көз жеткізу.
Біз сондай-ақ үйренеміз:
- Оңтайландыру алгоритмдерін және параллельді есептеулерді қолдану арқылы модельдеуді қалай жылдамдатуға болады;
- Параметрлерді бағалау және параметрді таңдау сияқты тапсырмаларды жылдамдату арқылы бірнеше компьютер өзектерінде модельдеуді қалай таратуға болады;
- MATLAB көмегімен модельдеу және талдау тапсырмаларын автоматтандыру арқылы дамуды қалай тездетуге болады;
- Гармоникалық талдау үшін MATLAB сценарийлерін қалай пайдалану керек және есептерді автоматты түрде жасау арқылы кез келген сынақ түрінің нәтижелерін құжаттау.
Біз әуе кемесінің электр желісінің моделіне шолу жасаудан бастаймыз. Модельдеу мақсаттары қандай екенін талқылаймыз және модельді жасау үшін пайдаланылған әзірлеу процесін қарастырамыз.
Содан кейін біз осы процестің кезеңдерінен өтеміз, оның ішінде бастапқы дизайн - мұнда біз талаптарды нақтылаймыз. Егжей-тегжейлі дизайн - мұнда біз электр желісінің жеке құрамдас бөліктерін қарастырамыз, ең соңында дерексіз модельдің параметрлерін реттеу үшін егжей-тегжейлі жобалаудың модельдеу нәтижелерін қолданамыз. Соңында, есептерде осы қадамдардың барлығының нәтижелерін құжаттау жолын қарастырамыз.
Міне, біз жасап жатқан жүйенің схемалық көрінісі. Бұл генераторды, айнымалы ток шинасын, әртүрлі айнымалы ток жүктемелерін, трансформатор-түзеткіш блогын, әртүрлі жүктемелері бар тұрақты ток шинасын және аккумуляторды қамтитын жарты ұшақ моделі.
Коммутаторлар компоненттерді электр желісіне қосу үшін қолданылады. Құрамдас бөліктер ұшу кезінде қосылып-өшетіндіктен, электрлік жағдайлар өзгеруі мүмкін. Біз осы өзгермелі жағдайларда ұшақтың электр желісінің осы жартысын талдағымыз келеді.
Әуе кемесінің электр жүйесінің толық үлгісі басқа компоненттерді қамтуы керек. Біз оларды осы жартылай жазықтық модельге қоспадық, өйткені біз тек осы компоненттер арасындағы өзара әрекеттесулерді талдағымыз келеді. Бұл әуе кемелері мен кеме жасауда кең таралған тәжірибе.
Модельдеу мақсаттары:
- Әртүрлі компоненттерге, сондай-ақ оларды қосатын электр желілеріне қойылатын электрлік талаптарды анықтаңыз.
- Электрлік, механикалық, гидравликалық және жылулық әсерлерді қоса алғанда, әртүрлі инженерлік пәндердегі компоненттер арасындағы жүйелік өзара әрекеттесуді талдаңыз.
- Ал неғұрлым егжей-тегжейлі деңгейде гармоникалық талдау жүргізіңіз.
- Өзгеретін жағдайларда электрмен жабдықтау сапасын талдаңыз және әртүрлі желі түйіндеріндегі кернеулер мен токтарды қараңыз.
Модельдеу мақсаттарының бұл жинағы әртүрлі дәрежедегі егжей-тегжейлі үлгілерді пайдалану арқылы жақсы орындалады. Даму процесінде бізде дерексіз және егжей-тегжейлі үлгі болатынын көреміз.
Осы әртүрлі модель нұсқаларының имитациялық нәтижелерін қарастырғанда, біз жүйе деңгейіндегі модель мен егжей-тегжейлі модельдің нәтижелері бірдей екенін көреміз.
Модельдеу нәтижелерін мұқият қарастыратын болсақ, біздің модельдің егжей-тегжейлі нұсқасында қуат құрылғыларының ауысуынан туындаған динамикаға қарамастан, жалпы модельдеу нәтижелері бірдей екенін көреміз.
Бұл жүйе деңгейінде жылдам итерацияларды орындауға, сондай-ақ түйіршікті деңгейде электр жүйесін егжей-тегжейлі талдауға мүмкіндік береді. Осылайша біз өз мақсаттарымызға тиімді түрде қол жеткізе аламыз.
Енді біз жұмыс істеп жатқан модель туралы сөйлесейік. Біз электр желісіндегі әрбір компонент үшін бірнеше опцияларды жасадық. Біз шешіп жатқан мәселеге байланысты қандай компонент нұсқасын пайдалану керектігін таңдаймыз.
Торлық электр қуатын өндіру опцияларын зерттеген кезде біз біріктірілген жетек генераторын циклоконвектор түріндегі айнымалы жылдамдық генераторымен немесе тұрақты токпен біріктірілген жиілік генераторымен алмастыра аламыз. Біз айнымалы ток тізбегінде дерексіз немесе егжей-тегжейлі жүктеме құрамдастарын пайдалана аламыз.
Сол сияқты, тұрақты ток желісі үшін механика, гидравлика және температуралық әсерлер сияқты басқа физикалық пәндердің әсерін ескеретін дерексіз, егжей-тегжейлі немесе көп салалы опцияны пайдалана аламыз.
Модель туралы толығырақ.
Мұнда сіз генераторды, тарату желісін және желідегі құрамдастарды көресіз. Модель қазіргі уақытта дерексіз құрамдас модельдермен модельдеу үшін орнатылған. Жетек құрамдас тұтынатын белсенді және реактивті қуатты көрсету арқылы жай ғана модельденеді.
Егер біз бұл модельді егжей-тегжейлі құрамдас нұсқаларды пайдалану үшін конфигурацияласақ, жетек электр машинасы ретінде үлгіленген. Бізде тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш, түрлендіргіштер және тұрақты ток шинасы және басқару жүйесі бар. Трансформатор-түзеткіш қондырғыны қарастыратын болсақ, онда ол күштік электроникада қолданылатын трансформаторлар мен әмбебап көпірлер арқылы модельденгенін көреміз.
Біз сондай-ақ басқа физикалық құбылыстармен (отын сорғысында) байланысты әсерлерді ескеретін жүйе опциясын таңдай аламыз (TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain бойынша). Жанармай сорғысы үшін бізде гидравликалық сорғы, гидравликалық жүктемелер бар екенін көреміз. Қыздырғыш үшін біз температура өзгерген кезде осы құрамдастың әрекетіне әсер ететін температура әсерлерін қарастырамыз. Біздің генератор синхронды машина арқылы модельденеді және бізде осы машина үшін кернеу өрісін орнату үшін басқару жүйесі бар.
Ұшу циклдері Flight_Cycle_Num деп аталатын MATLAB айнымалысы арқылы таңдалады. Және бұл жерде біз белгілі бір электр желісінің құрамдастары қосылған және өшірілген кезде басқаратын MATLAB жұмыс кеңістігінен деректерді көреміз. Бұл сызба (Plot_FC) құрамдас бөліктер қосылған немесе өшірілген кезде бірінші ұшу циклін көрсетеді.
Модельді Бапталған нұсқаға баптайтын болсақ, модельді іске қосу және оны үш түрлі ұшу циклінде тексеру үшін осы сценарийді (Test_APN_Model_SHORT) пайдалана аламыз. Бірінші ұшу циклі жүріп жатыр және біз әртүрлі жағдайларда жүйені сынап жатырмыз. Содан кейін біз модельді екінші ұшу циклін және үшінші циклді іске қосу үшін автоматты түрде конфигурациялаймыз. Осы сынақтарды аяқтағаннан кейін бізде алдыңғы сынақ сынақтарымен салыстырғанда осы үш сынақтың нәтижелерін көрсететін есеп бар. Есепте сіз модельдің скриншоттарын, генератордың шығысындағы жылдамдықты, кернеуді және өндірілген қуатты көрсететін графиктердің скриншоттарын, алдыңғы сынақтармен салыстыру графиктерін, сондай-ақ электр желісінің сапасын талдау нәтижелерін көре аласыз.
Модельдің дәлдігі мен модельдеу жылдамдығы арасындағы сәйкестікті табу модельдеуді тиімді пайдаланудың кілті болып табылады. Үлгіңізге қосымша мәліметтерді қосқанда, модельді есептеу және имитациялау үшін қажетті уақыт артады. Сіз шешіп жатқан нақты мәселе үшін үлгіні теңшеу маңызды.
Қуат сапасы сияқты мәліметтерді қызықтырғанда, біз қуат электроникасын ауыстыру және нақты жүктемелер сияқты әсерлерді қосамыз. Дегенмен, бізді электр желісіндегі әртүрлі компоненттермен энергияны өндіру немесе тұтыну сияқты мәселелер қызықтырғанда, біз күрделі модельдеу әдісін, дерексіз жүктемелерді және орташа кернеу модельдерін қолданамыз.
Mathworks өнімдерін пайдалана отырып, қарастырылып отырған мәселе үшін қажетті мәліметтер деңгейін таңдауға болады.
Тиімді жобалау үшін бізге компоненттердің дерексіз және егжей-тегжейлі үлгілері қажет. Міне, бұл опциялар әзірлеу үдерісіне қалай сәйкес келеді:
- Біріншіден, модельдің абстрактілі нұсқасын пайдаланып талаптарды нақтылаймыз.
- Содан кейін біз компонентті егжей-тегжейлі жобалау үшін нақтыланған талаптарды қолданамыз.
- Біз модельде компоненттің дерексіз және егжей-тегжейлі нұсқасын біріктіре аламыз, бұл компонентті механикалық жүйелермен және басқару жүйелерімен тексеруге және біріктіруге мүмкіндік береді.
- Соңында біз дерексіз модельдің параметрлерін реттеу үшін егжей-тегжейлі модельдің имитациялық нәтижелерін пайдалана аламыз. Бұл бізге жылдам жұмыс істейтін және дәл нәтиже беретін модель береді.
Сіз бұл екі опцияның - жүйелік және егжей-тегжейлі модельдің - бірін-бірі толықтыратынын көре аласыз. Талаптарды нақтылау үшін абстрактілі модельмен орындалатын жұмыс егжей-тегжейлі дизайнға қажетті итерациялар санын азайтады. Бұл біздің даму үдерісін жылдамдатады. Егжей-тегжейлі модельдің модельдеу нәтижелері бізге тез жұмыс істейтін және дәл нәтижелерді беретін дерексіз модельді береді. Бұл модельдің егжей-тегжейлі деңгейі мен модельдеу орындайтын тапсырма арасындағы сәйкестікке қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Дүние жүзіндегі көптеген компаниялар күрделі жүйелерді жасау үшін MOS пайдаланады. Airbus MOP негізінде A380 үшін отынды басқару жүйесін әзірлеуде. Бұл жүйеде 20-дан астам сорғы және 40-тан астам клапан бар. Сіз орын алуы мүмкін әртүрлі сәтсіздік сценарийлерінің санын елестете аласыз. Модельдеу арқылы олар әр демалыс күндері жүз мыңнан астам сынақ жүргізе алады. Бұл оларға сәтсіздік сценарийіне қарамастан, олардың басқару жүйесі оны жеңе алатынына сенімділік береді.
Модельге шолу мен имитациялық мақсаттарды көргеннен кейін, біз дизайн процесіне өтеміз. Жүйе талаптарын нақтылау үшін дерексіз үлгіні пайдаланудан бастаймыз. Бұл нақтыланған талаптар егжей-тегжейлі дизайн үшін пайдаланылады.
Біз талаптар құжаттарын әзірлеу процесіне қалай біріктіру керектігін көреміз. Бізде жүйеге қойылатын барлық талаптарды көрсететін үлкен талаптар құжаты бар. Талаптарды жалпы жобамен салыстыру және жобаның осы талаптарға сәйкес келетініне көз жеткізу өте қиын.
SLVNV көмегімен талаптар құжаттары мен үлгіні Simulink бағдарламасында тікелей байланыстыра аласыз. Сілтемелерді үлгіден тікелей талаптарға тікелей жасауға болады. Бұл үлгінің белгілі бір бөлігінің белгілі бір талапқа және керісінше қатысты екенін тексеруді жеңілдетеді. Бұл байланыс екі жақты. Сондықтан, егер біз талапты қарастыратын болсақ, бұл талаптың қалай орындалатынын көру үшін үлгіге жылдам өтуге болады.
Енді біз талаптар құжатын жұмыс процесіне біріктірдік, біз электр желісіне қойылатын талаптарды нақтылаймыз. Атап айтқанда, генераторлар мен электр беру желілеріне арналған жұмыс, ең жоғары және жобалық жүктеме талаптарын қарастырамыз. Біз оларды тор жағдайларының кең ауқымында сынаймыз. Анау. әртүрлі ұшу циклдері кезінде, әртүрлі жүктерді қосу және өшіру кезінде. Біз тек қуатқа назар аударғандықтан, біз қуат электроникасын ауыстыруды елемейміз. Сондықтан біз абстрактілі модельдер мен жеңілдетілген модельдеу әдістерін қолданамыз. Бұл бізге қажет емес мәліметтерді елемеу үшін үлгіні баптайтынымызды білдіреді. Бұл модельдеу жылдамырақ жұмыс істейді және ұзақ ұшу циклдері кезінде шарттарды сынауға мүмкіндік береді.
Бізде кедергілер, сыйымдылықтар және индуктивтіліктер тізбегі арқылы өтетін айнымалы ток көзі бар. Тізбекте біраз уақыттан кейін ашылатын, содан кейін қайтадан жабылатын қосқыш бар. Модельдеуді іске қоссаңыз, нәтижелерді үздіксіз шешуші арқылы көре аласыз. (V1) Коммутатордың ашылуы мен жабылуына байланысты тербелістердің дәл көрсетілгенін көруге болады.
Енді дискретті режимге көшейік. PowerGui блогын екі рет басып, Шешім қойындысында дискретті шешушіні таңдаңыз. Енді дискретті шешуші таңдалғанын көруге болады. Модельдеуді бастайық. Нәтижелер қазір бірдей дерлік екенін көресіз, бірақ дәлдік таңдалған іріктеу жылдамдығына байланысты.
Енді мен күрделі модельдеу режимін таңдай аламын, жиілікті орната аламын - өйткені шешім тек белгілі бір жиілікте алынады - және симуляцияны қайтадан іске қосамын. Сіз тек сигнал амплитудалары көрсетілетінін көресіз. Осы блокты басу арқылы мен барлық үш модельдеу режимінде модельді дәйекті түрде іске қосатын MATLAB сценарийін іске қоса аламын және алынған сызбаларды бірінің үстіне бірін сала аламын. Ток пен кернеуге жақынырақ қарасақ, дискретті нәтижелер үздіксіз нәтижелерге жақын, бірақ толық сәйкес келетінін көреміз. Егер сіз токқа қарасаңыз, симуляцияның дискретті режимінде байқалмаған шыңның бар екенін көруге болады. Ал күрделі режим тек амплитуданы көруге мүмкіндік беретінін көреміз. Шешуші қадамға қарасақ, күрделі шешушіге бар болғаны 56 қадам қажет болғанын, ал басқа шешушілер симуляцияны аяқтау үшін тағы да көптеген қадамдарды қажет ететінін көреміз. Бұл күрделі модельдеу режимінің басқа режимдерге қарағанда әлдеқайда жылдам жұмыс істеуіне мүмкіндік берді.
Сәйкес модельдеу режимін таңдаудан басқа, бізге сәйкес бөлшектер деңгейі бар модельдер қажет. Электр желісіндегі компоненттердің қуат талаптарын нақтылау үшін біз жалпы қолданудың дерексіз үлгілерін қолданамыз. Динамикалық жүктеме блогы желіде құрамдас тұтынатын немесе жасайтын белсенді және реактивті қуатты анықтауға мүмкіндік береді.
Біз талаптардың бастапқы жиынтығы негізінде реактивті және белсенді қуат үшін бастапқы дерексіз модельді анықтаймыз. Біз көз ретінде Ideal бастапқы блогын қолданамыз. Бұл желідегі кернеуді орнатуға мүмкіндік береді және сіз оны генератордың параметрлерін анықтау үшін және оның қанша қуат өндіруі керек екенін түсіну үшін пайдалана аласыз.
Әрі қарай, генератор мен электр беру желілеріне арналған қуат талаптарын нақтылау үшін симуляцияны қалай пайдалану керектігін көресіз.
Бізде желідегі құрамдас бөліктерге арналған қуат рейтингі мен қуат коэффициентін қамтитын бастапқы талаптар жиынтығы бар. Бізде бұл желі жұмыс істей алатын бірқатар шарттар да бар. Біз осы бастапқы талаптарды кең ауқымды шарттарда тестілеу арқылы нақтылағымыз келеді. Біз мұны абстрактілі жүктемелер мен көздерді пайдалану үшін үлгіні баптау және жұмыс жағдайларының кең ауқымында талаптарды сынау арқылы жасаймыз.
Біз модельді абстрактілі жүктеме және генератор үлгілерін пайдалану үшін конфигурациялаймыз және жұмыс жағдайларының кең ауқымында өндірілетін және тұтынылатын қуатты көреміз.
Енді біз келесіге көшеміз егжей-тегжейлі дизайн. Біз дизайнды егжей-тегжейлі көрсету үшін нақтыланған талаптарды қолданамыз және интеграция мәселелерін анықтау үшін осы егжей-тегжейлі құрамдастарды жүйе үлгісімен біріктіреміз.
Бүгінгі таңда ұшақта электр энергиясын өндірудің бірнеше нұсқасы бар. Әдетте генератор газ турбинасымен байланыс арқылы қозғалады. Турбина айнымалы жиілікте айналады. Егер желінің тұрақты жиілігі болуы керек болса, онда турбина білігінің айнымалы жылдамдығынан желідегі тұрақты жиілікке түрлендіру қажет. Мұны генератордан жоғары қарай біріктірілген тұрақты жылдамдықты жетегі арқылы немесе айнымалы жиілікті айнымалы токты тұрақты жиілікті айнымалы токқа түрлендіру үшін қуат электроникасын пайдалану арқылы жасауға болады. Сондай-ақ желідегі жиілік өзгеруі мүмкін және желідегі жүктемелерде энергияның түрлендіруі болатын өзгермелі жиіліктегі жүйелер бар.
Осы опциялардың әрқайсысы энергияны түрлендіру үшін генератор мен қуат электроникасын қажет етеді.
Бізде айнымалы жылдамдықпен айналатын газ турбинасы бар. Бұл турбина генератор білігін айналдыру үшін қолданылады, ол айнымалы жиіліктегі айнымалы ток шығарады. Бұл айнымалы жиілікті тұрақты жиілікке түрлендіру үшін әртүрлі қуат электроникасының опцияларын пайдалануға болады. Біз осы әртүрлі опцияларды бағалағымыз келеді. Мұны SPS көмегімен жасауға болады.
Біз осы жүйелердің әрқайсысын модельдей аламыз және жүйеміз үшін қай опция ең жақсы екенін бағалау үшін әртүрлі жағдайларда модельдеулерді іске қоса аламыз. Үлгіге ауысып, мұның қалай жасалатынын көрейік.
Міне, біз жұмыс істеп жатқан модель. Газ турбинасы білігінен ауыспалы жылдамдық генераторға беріледі. Ал циклоконвертор тұрақты жиіліктегі айнымалы ток шығару үшін қолданылады. Модельдеуді іске қоссаңыз, модельдің әрекетін көресіз. Жоғарғы графикте газ турбинасының айнымалы жылдамдығы көрсетілген. Сіз жиіліктің өзгеріп жатқанын көресіз. Екінші графиктегі бұл сары сигнал генератордың шығысындағы фазалардың бірінің кернеуі болып табылады. Бұл тұрақты жиіліктегі айнымалы ток қуат электроникасы арқылы айнымалы жылдамдықтан жасалады.
Айнымалы ток жүктемелері қалай сипатталатынын қарастырайық. Біздікі шамға, гидравликалық сорғыға және жетекке қосылған. Бұл компоненттер SPS блоктары арқылы модельденеді.
SPS ішіндегі осы блоктардың әрқайсысы әртүрлі құрамдас конфигурацияларды орналастыруға және үлгідегі егжей-тегжей деңгейін реттеуге мүмкіндік беретін конфигурация параметрлерін қамтиды.
Біз үлгілерді әрбір құрамдастың егжей-тегжейлі нұсқасын іске қосу үшін конфигурацияладық. Осылайша, бізде айнымалы ток жүктемелерін модельдеу үшін көп күш бар және егжей-тегжейлі компоненттерді дискретті режимде модельдеу арқылы біз электр желісінде не болып жатқанын әлдеқайда егжей-тегжейлі көре аламыз.
Модельдің егжей-тегжейлі нұсқасымен орындайтын тапсырмалардың бірі - электр энергиясының сапасын талдау.
Жүйеге жүктеме енгізілгенде, ол кернеу көзінде толқын пішінінің бұрмалануына әкелуі мүмкін. Бұл идеалды синусоид және жүктемелер тұрақты болса, мұндай сигнал генератордың шығысында болады. Дегенмен, қосуға және өшіруге болатын құрамдастардың саны көбейген сайын, бұл толқын пішіні бұрмалануы және осындай кішкентай шамадан тыс ауытқуларға әкелуі мүмкін.
Кернеу көзіндегі толқын пішініндегі бұл секірулер проблемалар тудыруы мүмкін. Бұл қуат электроникасының ауысуына байланысты генератордың қызып кетуіне әкелуі мүмкін, бұл үлкен бейтарап токтарды тудыруы мүмкін, сондай-ақ қуат электроникада қажетсіз ауысуды тудыруы мүмкін. олар сигналда мұндай серпіліс күтпейді.
Гармоникалық бұрмалану айнымалы ток электр қуатының сапасының өлшемін ұсынады. Бұл арақатынасты өзгеретін желі жағдайларында өлшеу маңызды, себебі сапа қай құрамдас қосулы және өшірілгеніне байланысты өзгереді. Бұл арақатынасты MathWorks құралдарын пайдаланып өлшеу оңай және әртүрлі шарттарда тестілеу үшін автоматтандырылуы мүмкін.
THD туралы көбірек біліңіз .
Әрі қарай біз қалай орындау керектігін көреміз симуляция көмегімен қуат сапасын талдау.
Бізде ұшақтың электр желісінің үлгісі бар. Желідегі әртүрлі жүктемелердің әсерінен генератордың шығысындағы кернеу толқын пішіні бұзылады. Бұл тағам сапасының нашарлауына әкеледі. Бұл жүктемелер ұшу циклі кезінде әртүрлі уақытта ажыратылады және желіге қосылады.
Біз әртүрлі жағдайларда осы желінің қуат сапасын бағалағымыз келеді. Ол үшін THD автоматты түрде есептеу үшін SPS және MATLAB пайдаланамыз. Біз GUI көмегімен арақатынасты интерактивті түрде есептей аламыз немесе автоматтандыру үшін MATLAB сценарийін пайдалана аламыз.
Мұны мысалмен көрсету үшін үлгіге оралайық. Біздің ұшақтың электр желісінің моделі генератордан, айнымалы ток шинасына, айнымалы ток жүктемелерінен және трансформатор-түзеткіш пен тұрақты ток жүктемелерінен тұрады. Біз әртүрлі жағдайларда желінің әртүрлі нүктелеріндегі қуат сапасын өлшегіміз келеді. Бастау үшін мен мұны тек генератор үшін интерактивті түрде қалай жасау керектігін көрсетемін. Содан кейін мен сізге MATLAB көмегімен бұл процесті қалай автоматтандыру керектігін көрсетемін. Біз алдымен THD есептеу үшін қажетті деректерді жинау үшін симуляцияны іске қосамыз.
Бұл график (Gen1_Vab) генератор фазалары арасындағы кернеуді көрсетеді. Көріп отырғаныңыздай, бұл тамаша синус толқыны емес. Бұл желінің қуат сапасына желідегі компоненттер әсер ететінін білдіреді. Модельдеу аяқталғаннан кейін THD есептеу үшін жылдам Фурье түрлендіруін қолданамыз. Біз powergui блогын ашып, FFT талдау құралын ашамыз. Сіз құралдың симуляция кезінде жазған деректермен автоматты түрде жүктелетінін көре аласыз. Біз FFT терезесін таңдаймыз, жиілік пен диапазонды көрсетеміз және нәтижелерді көрсетеміз. Гармоникалық бұрмалану коэффициенті 2.8% екенін көруге болады. Мұнда әртүрлі гармоникалардың үлесін көруге болады. Гармоникалық бұрмалану коэффициентін интерактивті түрде қалай есептеуге болатынын көрдіңіз. Бірақ біз әртүрлі жағдайларда және желінің әртүрлі нүктелерінде коэффициентті есептеу үшін бұл процесті автоматтандырғымыз келеді.
Енді біз тұрақты ток жүктемелерін модельдеуге болатын опцияларды қарастырамыз.
Біз таза электрлік жүктемелерді, сондай-ақ электрлік және жылулық әсерлер, электрлік, механикалық және гидравликалық сияқты әртүрлі инженерлік салалардағы элементтерді қамтитын көп салалы жүктемелерді модельдей аламыз.
Біздің тұрақты ток тізбегіміз трансформатор-түзеткіш, шамдар, жылытқыш, отын сорғысы және аккумуляторды қамтиды. Егжей-тегжейлі үлгілер басқа аймақтардың әсерлерін ескере алады, мысалы, қыздырғыш үлгісі температураның өзгеруіне байланысты электр бөлігінің мінез-құлқындағы өзгерістерді ескереді. Жанармай сорғысы басқа аймақтардан келетін әсерлерді ескереді, сонымен қатар олардың құрамдастың жұмысына әсер етеді. Мен сізге оның қалай көрінетінін көрсету үшін үлгіге қайта ораламын.
Бұл біз жұмыс істейтін модель. Көріп отырғаныңыздай, қазір трансформатор-түзеткіш және тұрақты ток желісі таза электрлік, яғни. тек электрлік домен әсерлері ескеріледі. Оларда осы желідегі компоненттердің жеңілдетілген электрлік үлгілері бар. Біз осы жүйенің нұсқасын таңдай аламыз (TRU DC Loads -> Multidomain), ол басқа инженерлік өрістердің әсерлерін ескереді. Желіде бізде бірдей құрамдас бөліктер бар екенін көресіз, бірақ электрлік модельдер санының орнына біз басқа әсерлерді қостық - мысалы, hiter үшін температураның мінез-құлыққа әсерін ескеретін температуралық физикалық желі. Сорғыда біз қазір жүйедегі сорғылардың және басқа жүктемелердің гидравликалық әсерін ескереміз.
Үлгіде көретін компоненттер Simscape кітапхана блоктарынан жинақталған. Электр, гидравликалық, магниттік және басқа пәндерді есепке алу үшін блоктар бар. Осы блоктарды пайдалана отырып, біз көпсалалы деп атайтын модельдерді жасай аласыз, яғни. әртүрлі физикалық және инженерлік пәндердің әсерлерін ескере отырып.
Басқа аймақтардың әсерлері электр желісінің моделіне біріктірілуі мүмкін.
Simscape блок кітапханасында гидравлика немесе температура сияқты басқа домендердің әсерлерін модельдеуге арналған блоктар бар. Осы құрамдастарды пайдалану арқылы сіз нақтырақ желі жүктемелерін жасай аласыз, содан кейін осы құрамдастардың жұмыс істеу шарттарын дәлірек анықтай аласыз.
Осы элементтерді біріктіру арқылы сіз күрделірек құрамдастарды жасай аласыз, сонымен қатар Simscape тілін пайдаланып жаңа теңшелетін пәндерді немесе аймақтарды жасай аласыз.
Қосымша кеңейтілген құрамдас бөліктер мен параметрлеу параметрлері мамандандырылған Simscape кеңейтімдерінде қол жетімді. Тиімділікті жоғалту және температура әсерлері сияқты әсерлерді ескере отырып, осы кітапханаларда күрделі және егжей-тегжейлі құрамдас бөліктер бар. Сондай-ақ, SimMechanics көмегімен XNUMXD және көп денелі жүйелерді модельдеуге болады.
Егжей-тегжейлі дизайнды аяқтағаннан кейін біз дерексіз модельдің параметрлерін реттеу үшін егжей-тегжейлі модельдеу нәтижелерін қолданамыз. Бұл бізге егжей-тегжейлі модельдеу нәтижелеріне сәйкес келетін нәтижелерді шығару кезінде жылдам жұмыс істейтін модельді береді.
Біз әзірлеу процесін дерексіз құрамдас модельдермен бастадық. Енді бізде егжей-тегжейлі үлгілер бар, біз бұл дерексіз үлгілердің ұқсас нәтиже беретініне көз жеткізгіміз келеді.
Жасыл түс біз алған бастапқы талаптарды көрсетеді. Мұнда көк түспен көрсетілген дерексіз үлгінің нәтижелері қызыл түспен көрсетілген егжей-тегжейлі үлгі модельдеу нәтижелеріне жақын болғанын қалаймыз.
Ол үшін кіріс сигналының көмегімен абстрактілі модель үшін белсенді және реактивті қуаттарды анықтаймыз. Белсенді және реактивті қуат үшін бөлек мәндерді пайдаланудың орнына біз параметрленген модель жасаймыз және абстрактілі модельді модельдеуден алынған белсенді және реактивті қуат қисықтары егжей-тегжейлі модельге сәйкес келетіндей етіп осы параметрлерді реттейміз.
Әрі қарай, дерексіз үлгіні егжей-тегжейлі үлгінің нәтижелеріне сәйкес келтіру үшін қалай реттеуге болатынын көреміз.
Бұл біздің міндетіміз. Бізде электр желісіндегі компоненттің абстрактілі моделі бар. Біз оған осындай басқару сигналын қолданғанда, шығыс белсенді және реактивті қуат үшін келесі нәтиже болады.
Егжей-тегжейлі үлгінің кірісіне бірдей сигналды қолданғанда, біз осындай нәтижелерді аламыз.
Бізге абстрактілі және егжей-тегжейлі модельдің имитациялық нәтижелері жүйелі болуы керек, осылайша біз абстрактілі модельді жүйелік үлгіде жылдам қайталау үшін пайдалана аламыз. Ол үшін нәтижелер сәйкес келгенше абстрактілі модельдің параметрлерін автоматты түрде реттейміз.
Ол үшін абстрактілі және егжей-тегжейлі үлгілердің нәтижелері сәйкес келгенше параметрлерді автоматты түрде өзгерте алатын SDO қолданамыз.
Бұл параметрлерді конфигурациялау үшін біз келесі қадамдарды орындаймыз.
- Біріншіден, біз егжей-тегжейлі модельдің модельдеу шығыстарын импорттаймыз және параметрді бағалау үшін осы деректерді таңдаймыз.
- Содан кейін біз қандай параметрлерді конфигурациялау керектігін анықтаймыз және параметр ауқымдарын орнатамыз.
- Әрі қарай, нәтижелер сәйкес келгенше SDO параметрлерді реттей отырып, параметрлерді бағалаймыз.
- Соңында, параметрді бағалау нәтижелерін тексеру үшін басқа кіріс деректерін пайдалана аламыз.
Параллельді есептеулерді пайдалана отырып, модельдеулерді тарату арқылы әзірлеу процесін айтарлықтай жылдамдатуға болады.
Көп ядролы процессордың әртүрлі ядроларында немесе есептеу кластерлерінде бөлек модельдеулерді іске қосуға болады. Егер сізде бірнеше модельдеулерді орындауды талап ететін тапсырма болса (мысалы, Монте-Карло талдауы, параметрді сәйкестендіру немесе бірнеше ұшу циклдерін іске қосу) - бұл модельдеулерді жергілікті көп ядролы құрылғыда немесе компьютер кластерінде іске қосу арқылы таратуға болады.
Көптеген жағдайларда бұл сценарийдегі for циклін параллель for циклімен, parforмен ауыстырудан қиын болмайды. Бұл іске қосу модельдеуде айтарлықтай жылдамдатуға әкелуі мүмкін.
Бізде ұшақтың электр желісінің үлгісі бар. Біз бұл желіні ұшу циклдері, үзілістер және ауа райы сияқты жұмыс жағдайларының кең ауқымында сынағымыз келеді. Біз бұл сынақтарды жылдамдату үшін РСТ пайдаланамыз, біз іске қосқымыз келетін әрбір сынақ үшін үлгіні баптау үшін MATLAB пайдаланамыз. Содан кейін біз модельдеулерді компьютерімнің әртүрлі ядроларына таратамыз. Біз параллель сынақтардың дәйекті сынақтарға қарағанда әлдеқайда жылдам аяқталатынын көреміз.
Міне, біз орындауымыз керек қадамдар.
- Біріншіден, біз parpool командасын қолдана отырып, жұмысшы процестерінің пулын немесе MATLAB жұмысшылары деп аталатындарды жасаймыз.
- Әрі қарай, біз іске қосқымыз келетін әрбір сынақ үшін параметрлер жиынын жасаймыз.
- Модельдеулерді бірінші кезекте, бірінен соң бірін орындаймыз.
- Содан кейін оны параллельді модельдеумен салыстырыңыз.
Нәтижелерге сәйкес, параллель режимдегі жалпы сынақ уақыты дәйекті режимге қарағанда шамамен 4 есе аз. Біз графиктерден қуат тұтынудың жалпы күтілетін деңгейде екенін көрдік. Көрінетін шыңдар тұтынушыларды қосу және өшіру кезінде әртүрлі желі жағдайларына байланысты.
Модельдеу модельдеулерді әртүрлі компьютерлік ядроларға тарату арқылы біз жылдам орындай алатын көптеген сынақтарды қамтыды. Бұл бізге ұшу жағдайларының шынымен кең ауқымын бағалауға мүмкіндік берді.
Әзірлеу процесінің осы бөлігін аяқтағаннан кейін, біз әрбір қадам үшін құжаттаманы жасауды қалай автоматтандыруға болатынын, сынақтарды автоматты түрде іске қосу және нәтижелерді құжаттау жолын көреміз.
Жүйені жобалау әрқашан қайталанатын процесс болып табылады. Біз жобаға өзгеріс енгіземіз, өзгерісті тексереміз, нәтижелерді бағалаймыз, содан кейін жаңа өзгеріс енгіземіз. Нәтижелер мен өзгерістердің негіздемесін құжаттау процесі ұзақ уақыт алады. Бұл процесті SLRG көмегімен автоматтандыруға болады.
SLRG көмегімен сынақтарды орындауды автоматтандыруға, содан кейін сол сынақтардың нәтижелерін есеп түрінде жинауға болады. Есепте сынақ нәтижелерін бағалау, модельдер мен графиктердің скриншоттары, C және MATLAB кодтары болуы мүмкін.
Осы презентацияның негізгі тұстарын еске түсіру арқылы қорытындылаймын.
- Модельдің дәлдігі мен модельдеу жылдамдығы арасындағы теңгерімді табу үшін үлгіні баптаудың көптеген мүмкіндіктерін көрдік, соның ішінде модельдеу режимдері мен үлгі абстракция деңгейлері.
- Оңтайландыру алгоритмдері мен параллельді есептеулерді қолдану арқылы модельдеуді қалай жылдамдатуға болатынын көрдік.
- Соңында біз MATLAB жүйесінде модельдеу және талдау тапсырмаларын автоматтандыру арқылы әзірлеу процесін қалай тездетуге болатынын көрдік.
Материалдың авторы — Михаил Песельник, инженер .
Осы вебинарға сілтеме
Ақпарат көзі: www.habr.com