Šiame leidinyje pateikiama internetinio seminaro transkripcija . Webinarą vedė inžinierius Michailas Peselnikas .)
Šiandien sužinosime, kad galime suderinti modelius, kad pasiektume optimalią pusiausvyrą tarp modeliavimo rezultatų tikslumo ir tikslumo bei modeliavimo proceso greičio. Tai yra raktas į efektyvų modeliavimą ir įsitikinimą, kad modelio detalumo lygis yra tinkamas užduočiai, kurią ketinate atlikti.
Taip pat išmoksime:
- Kaip galite pagreitinti modeliavimą naudodami optimizavimo algoritmus ir lygiagretųjį skaičiavimą;
- Kaip paskirstyti modeliavimą keliuose kompiuterių branduoliuose, pagreitinant tokias užduotis kaip parametrų įvertinimas ir parametrų pasirinkimas;
- Kaip pagreitinti kūrimą automatizuojant modeliavimo ir analizės užduotis naudojant MATLAB;
- Kaip naudoti MATLAB scenarijus harmoninei analizei ir dokumentuoti bet kokio tipo testų rezultatus naudojant automatinį ataskaitų generavimą.
Pradėsime nuo orlaivio elektros tinklo modelio apžvalgos. Aptarsime, kokie yra mūsų modeliavimo tikslai, ir pažvelgsime į kūrimo procesą, kuris buvo naudojamas kuriant modelį.
Tada pereisime per šio proceso etapus, įskaitant pradinį projektavimą, kuriame išsiaiškinsime reikalavimus. Detalus projektas – kur apžvelgsime atskirus elektros tinklo komponentus, o galiausiai detalaus projekto modeliavimo rezultatus panaudosime abstrakčiojo modelio parametrų koregavimui. Galiausiai panagrinėsime, kaip galite dokumentuoti visų šių veiksmų rezultatus ataskaitose.
Čia yra mūsų kuriamos sistemos schema. Tai pusiau lėktuvo modelis, kuriame yra generatorius, kintamosios srovės magistralė, įvairios kintamosios srovės apkrovos, transformatorius-lygintuvas, nuolatinės srovės magistralė su įvairiomis apkrovomis, baterija.
Jungikliai naudojami komponentams prijungti prie elektros tinklo. Kadangi skrydžio metu komponentai įsijungia ir išsijungia, gali pasikeisti elektros sąlygos. Šiomis besikeičiančiomis sąlygomis norime išanalizuoti šią pusę orlaivio elektros tinklo.
Pilnas orlaivio elektros sistemos modelis turi apimti kitus komponentus. Mes jų neįtraukėme į šį pusiau plokštumos modelį, nes norime tik analizuoti šių komponentų sąveiką. Tai įprasta orlaivių ir laivų statybos praktika.
Modeliavimo tikslai:
- Nustatykite elektros reikalavimus įvairiems komponentams, taip pat juos jungiančioms maitinimo linijoms.
- Analizuoti sistemų sąveiką tarp skirtingų inžinerinių disciplinų komponentų, įskaitant elektrinius, mechaninius, hidraulinius ir šiluminius efektus.
- Ir detalesniu lygiu atlikite harmoninę analizę.
- Išanalizuoti maitinimo kokybę kintančiomis sąlygomis ir pažvelgti į įtampas bei sroves skirtinguose tinklo mazguose.
Šis modeliavimo tikslų rinkinys geriausiai tinka naudojant įvairaus detalumo modelius. Pamatysime, kad eidami per kūrimo procesą turėsime abstraktų ir išsamų modelį.
Kai žiūrime į šių skirtingų modelių variantų modeliavimo rezultatus, matome, kad sistemos lygio modelio ir detalaus modelio rezultatai yra vienodi.
Jei atidžiau pažvelgsime į modeliavimo rezultatus, pamatytume, kad net nepaisant dinamikos, kurią sukelia maitinimo įrenginių perjungimas išsamioje mūsų modelio versijoje, bendri modeliavimo rezultatai yra tokie patys.
Tai leidžia mums atlikti greitas iteracijas sistemos lygiu, taip pat išsamią elektros sistemos analizę granuliuotu lygiu. Taip galime efektyviai pasiekti savo tikslus.
Dabar pakalbėkime apie modelį, su kuriuo dirbame. Kiekvienam elektros tinklo komponentui sukūrėme keletą variantų. Parinksime, kurį komponento variantą naudoti, atsižvelgdami į sprendžiamą problemą.
Kai tyrinėjame tinklo elektros energijos gamybos galimybes, integruotą pavaros generatorių galime pakeisti ciklokonvektoriaus tipo kintamo greičio generatoriumi arba nuolatinės srovės dažnio generatoriumi. Kintamosios srovės grandinėje galime naudoti abstrakčius arba išsamius apkrovos komponentus.
Panašiai nuolatinės srovės tinklui galime naudoti abstrakčią, išsamią ar daugiadisciplininę parinktį, kurioje atsižvelgiama į kitų fizinių disciplinų, tokių kaip mechanika, hidraulika ir temperatūros poveikis, įtaką.
Daugiau informacijos apie modelį.
Čia matote generatorių, paskirstymo tinklą ir tinklo komponentus. Šiuo metu modelis yra sukurtas modeliavimui su abstrakčių komponentų modeliais. Pavara modeliuojama tiesiog nurodant aktyviąją ir reaktyviąją galią, kurią komponentas sunaudoja.
Jei sukonfigūruosime šį modelį, kad būtų naudojami detalūs komponentų variantai, pavara jau sumodeliuota kaip elektros mašina. Mes turime nuolatinio magneto sinchroninį variklį, keitiklius ir nuolatinės srovės magistralę bei valdymo sistemą. Jei pažiūrėtume į transformatoriaus-lygintuvo bloką, pamatytume, kad jis modeliuojamas naudojant transformatorius ir universalius tiltelius, kurie naudojami galios elektronikoje.
Taip pat galime pasirinkti sistemos parinktį (TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain), kurioje atsižvelgiama į poveikį, susijusį su kitais fiziniais reiškiniais (kuro siurblyje). Kuro siurbliui matome, kad turime hidraulinį siurblį, hidraulines apkrovas. Kalbant apie šildytuvą, atsižvelgiama į temperatūros poveikį, kuris turi įtakos to komponento elgsenai kintant temperatūrai. Mūsų generatorius modeliuojamas naudojant sinchroninę mašiną ir turime valdymo sistemą, leidžiančią nustatyti šios mašinos įtampos lauką.
Skrydžio ciklai parenkami naudojant MATLAB kintamąjį, pavadintą Flight_Cycle_Num. Ir čia matome duomenis iš MATLAB darbo srities, kuri kontroliuoja, kada įsijungia ir išsijungia tam tikri elektros tinklo komponentai. Šis grafikas (Plot_FC) rodo pirmąjį skrydžio ciklą, kai komponentai įjungiami arba išjungiami.
Jei suderiname modelį su suderinta versija, galime naudoti šį scenarijų (Test_APN_Model_SHORT), kad paleistume modelį ir išbandytume jį trimis skirtingais skrydžio ciklais. Vyksta pirmasis skrydžio ciklas ir mes testuojame sistemą įvairiomis sąlygomis. Tada automatiškai sukonfigūruojame modelį, kad būtų vykdomas antras skrydžio ciklas ir trečiasis. Baigę šiuos bandymus, turime ataskaitą, kurioje pateikiami šių trijų bandymų rezultatai, palyginti su ankstesniais bandymais. Ataskaitoje galite matyti modelio ekrano kopijas, grafikų, rodančių greitį, įtampą ir generatoriaus išvestyje generuojamą galią, ekrano kopijas, palyginimo grafikus su ankstesniais bandymais, taip pat elektros tinklo kokybės analizės rezultatus.
Norint efektyviai naudoti modeliavimą, labai svarbu rasti kompromisą tarp modelio tikslumo ir modeliavimo greičio. Kai pridedate daugiau informacijos prie modelio, laikas, reikalingas modeliui apskaičiuoti ir modeliuoti, ilgėja. Svarbu pritaikyti modelį konkrečiai problemai, kurią sprendžiate.
Kai mus domina detalės, pvz., maitinimo kokybė, pridedame tokius efektus kaip galios elektronikos perjungimas ir tikroviškos apkrovos. Tačiau kai domimės tokiais klausimais kaip įvairių elektros tinklo komponentų energijos generavimas ar suvartojimas, naudosime kompleksinį modeliavimo metodą, abstrakčias apkrovas ir vidutinės įtampos modelius.
Naudodami Mathworks produktus galite pasirinkti tinkamą nagrinėjamos problemos detalumo lygį.
Norint efektyviai kurti, mums reikia tiek abstrakčių, tiek detalių komponentų modelių. Štai kaip šios parinktys dera mūsų kūrimo procese:
- Pirma, mes paaiškiname reikalavimus naudodami abstrakčią modelio versiją.
- Tada mes naudojame patobulintus reikalavimus, kad detaliai suprojektuotume komponentą.
- Savo modelyje galime sujungti abstrakčią ir išsamią komponento versiją, leidžiančią patikrinti ir sujungti komponentą su mechaninėmis sistemomis ir valdymo sistemomis.
- Galiausiai galime naudoti detalaus modelio modeliavimo rezultatus, kad suderintume abstrakčiojo modelio parametrus. Tai suteiks mums modelį, kuris veiks greitai ir duos tikslius rezultatus.
Matote, kad šios dvi parinktys – sistema ir detalus modelis – papildo viena kitą. Darbas, kurį atliekame su abstrakčiu modeliu, norėdami išsiaiškinti reikalavimus, sumažina detaliam projektui reikalingų pakartojimų skaičių. Tai pagreitina mūsų plėtros procesą. Išsamaus modelio modeliavimo rezultatai suteikia mums abstraktų modelį, kuris veikia greitai ir pateikia tikslius rezultatus. Tai leidžia mums pasiekti modelio detalumo ir modeliavimo užduoties atitiktį.
Daugelis kompanijų visame pasaulyje naudoja MOS sudėtingoms sistemoms kurti. „Airbus“ kuria degalų valdymo sistemą A380, pagrįstą MOP. Šioje sistemoje yra daugiau nei 20 siurblių ir daugiau nei 40 vožtuvų. Galite įsivaizduoti, kiek skirtingų gedimų scenarijų gali įvykti. Naudodami modeliavimą, kiekvieną savaitgalį jie gali atlikti daugiau nei šimtą tūkstančių testų. Tai suteikia jiems pasitikėjimo, kad, nepaisant gedimo scenarijaus, jų valdymo sistema gali su tuo susidoroti.
Dabar, kai pamatėme savo modelio apžvalgą ir modeliavimo tikslus, apžvelgsime projektavimo procesą. Pradėsime naudodami abstraktų modelį, kad paaiškintume sistemos reikalavimus. Šie patobulinti reikalavimai bus naudojami detaliam projektui.
Pamatysime, kaip į kūrimo procesą integruoti reikalavimų dokumentus. Turime didelį reikalavimų dokumentą, kuriame išdėstyti visi mūsų sistemos reikalavimai. Labai sunku palyginti reikalavimus su visu projektu ir įsitikinti, kad projektas atitinka šiuos reikalavimus.
Naudodami SLVNV galite tiesiogiai susieti reikalavimų dokumentus ir modelį Simulink. Galite sukurti nuorodas tiesiai iš modelio tiesiai į reikalavimus. Taip lengviau patikrinti, ar tam tikra modelio dalis yra susijusi su konkrečiu reikalavimu ir atvirkščiai. Šis bendravimas yra dvipusis. Taigi, jei žiūrime į reikalavimą, galime greitai pereiti prie modelio, kad pamatytume, kaip tas reikalavimas laikomasi.
Dabar, kai į darbo eigą integravome reikalavimų dokumentą, išgryninsime reikalavimus elektros tinklui. Tiksliau, mes apžvelgsime generatorių ir perdavimo linijų veikimo, didžiausios ir projektinės apkrovos reikalavimus. Mes išbandysime juos įvairiomis tinklo sąlygomis. Tie. skirtingų skrydžio ciklų metu, kai įjungiamos ir išjungiamos skirtingos apkrovos. Kadangi orientuojamės tik į galią, nepaisysime galios elektronikos perjungimo. Todėl naudosime abstrakčius modelius ir supaprastintus modeliavimo metodus. Tai reiškia, kad sureguliuosime modelį, kad nepaisytume detalių, kurių mums nereikia. Taip modeliavimas vyks greičiau ir galėsime išbandyti sąlygas ilgų skrydžio ciklų metu.
Mes turime kintamos srovės šaltinį, kuris praeina per varžų, talpų ir induktyvumo grandinę. Grandinėje yra jungiklis, kuris po kurio laiko atsidaro ir vėl užsidaro. Jei vykdote modeliavimą, rezultatus galite pamatyti naudodami nuolatinį sprendimą. (V1) Matote, kad svyravimai, susiję su jungiklio atidarymu ir uždarymu, yra tiksliai rodomi.
Dabar pereikime prie diskrečiojo režimo. Dukart spustelėkite „PowerGui“ bloką ir skirtuke „Solver“ pasirinkite atskirą sprendiklį. Matote, kad dabar pasirinktas diskretinis sprendėjas. Pradėkime modeliavimą. Pamatysite, kad dabar rezultatai beveik tokie patys, tačiau tikslumas priklauso nuo pasirinktos imties dažnio.
Dabar galiu pasirinkti kompleksinio modeliavimo režimą, nustatyti dažnį – nes sprendimas gaunamas tik tam tikru dažniu – ir paleisti modeliavimą dar kartą. Pamatysite, kad rodomos tik signalo amplitudės. Spustelėjęs šį bloką galiu paleisti MATLAB scenarijų, kuris paeiliui paleis modelį visais trimis modeliavimo režimais ir sudarys gautus brėžinius vieną ant kito. Jei atidžiau pažvelgsime į srovę ir įtampą, pamatysime, kad atskiri rezultatai yra artimi ištisiniams, bet visiškai sutampa. Jei pažvelgsite į srovę, pamatysite, kad yra pikas, kuris nebuvo pažymėtas diskrečiajame modeliavimo režime. Ir matome, kad kompleksinis režimas leidžia matyti tik amplitudę. Jei pažvelgsime į sprendimo veiksmą, pamatysime, kad sudėtingam sprendėjui reikėjo tik 56 žingsnių, o kitiems sprendėjams reikėjo daug daugiau veiksmų, kad užbaigtų modeliavimą. Tai leido sudėtingam modeliavimo režimui veikti daug greičiau nei kiti režimai.
Be tinkamo modeliavimo režimo pasirinkimo, mums reikia modelių su atitinkamu detalumo lygiu. Norėdami išsiaiškinti elektros tinklo komponentų galios reikalavimus, naudosime abstrakčius bendrojo taikymo modelius. Dinaminės apkrovos blokas leidžia nurodyti aktyviąją ir reaktyviąją galią, kurią komponentas suvartoja arba generuoja tinkle.
Remdamiesi pradiniu reikalavimų rinkiniu, nustatysime pradinį abstraktų reaktyviosios ir aktyviosios galios modelį. Kaip šaltinį naudosime Ideal šaltinio bloką. Tai leis jums nustatyti tinklo įtampą, kurią naudodami galėsite nustatyti generatoriaus parametrus ir suprasti, kiek energijos jis turėtų gaminti.
Tada pamatysite, kaip naudoti modeliavimą, kad patobulintumėte generatoriaus ir perdavimo linijų galios reikalavimus.
Turime pradinį reikalavimų rinkinį, apimantį tinklo komponentų galią ir galios koeficientą. Taip pat turime daugybę sąlygų, kuriomis šis tinklas gali veikti. Šiuos pradinius reikalavimus norime patobulinti išbandydami įvairiomis sąlygomis. Tai padarysime suderindami modelį, kad būtų naudojamos abstrakčios apkrovos ir šaltiniai, ir išbandysime reikalavimus įvairiomis veikimo sąlygomis.
Sukonfigūruosime modelį taip, kad būtų naudojami abstrakčios apkrovos ir generatoriaus modeliai, ir pamatysime generuojamą ir suvartojamą galią įvairiomis veikimo sąlygomis.
Dabar pereisime prie detalus dizainas. Mes naudosime patobulintus reikalavimus, norėdami detalizuoti dizainą, o šiuos išsamius komponentus derinsime su sistemos modeliu, kad aptiktume integravimo problemas.
Šiandien yra keletas variantų, kaip gaminti elektrą orlaivyje. Paprastai generatorius yra varomas ryšiu su dujų turbina. Turbina sukasi kintamu dažniu. Jei tinklas turi turėti fiksuotą dažnį, tada tinkle reikia konvertuoti iš kintamo turbinos veleno greičio į pastovų dažnį. Tai galima padaryti naudojant integruotą pastovaus greičio pavarą prieš generatorių arba naudojant galios elektroniką kintamo dažnio kintamajai srovei paversti pastovaus dažnio kintamąja srove. Taip pat yra slankiojo dažnio sistemų, kur dažnis tinkle gali keistis ir įvyksta energijos konversija esant tinklo apkrovoms.
Kiekvienai iš šių parinkčių energijai konvertuoti reikalingas generatorius ir galios elektronika.
Turime dujų turbiną, kuri sukasi kintamu greičiu. Ši turbina skirta sukti generatoriaus veleną, kuris gamina kintamą kintamo dažnio srovę. Norint konvertuoti šį kintamą dažnį į fiksuotą dažnį, galima naudoti įvairias galios elektronikos parinktis. Norėtume įvertinti šias skirtingas galimybes. Tai galima padaryti naudojant SPS.
Galime modeliuoti kiekvieną iš šių sistemų ir vykdyti modeliavimą skirtingomis sąlygomis, kad įvertintume, kuri parinktis yra geriausia mūsų sistemai. Pereikime prie modelio ir pažiūrėkime, kaip tai daroma.
Štai modelis, su kuriuo dirbame. Kintamasis greitis iš dujų turbinos veleno perduodamas generatoriui. O ciklokonverteris naudojamas kintamajai fiksuoto dažnio srovei gaminti. Jei paleisite modeliavimą, pamatysite, kaip modelis elgiasi. Viršutinėje diagramoje parodytas kintamasis dujų turbinos greitis. Matote, kad dažnis keičiasi. Šis geltonas signalas antrajame grafike yra įtampa iš vienos iš fazių generatoriaus išėjime. Ši fiksuoto dažnio kintamoji srovė sukuriama iš kintamo greičio naudojant galios elektroniką.
Pažiūrėkime, kaip apibūdinamos kintamosios srovės apkrovos. Mūsų yra prijungtas prie lempos, hidraulinio siurblio ir pavaros. Šie komponentai modeliuojami naudojant SPS blokus.
Kiekviename iš šių SPS blokų yra konfigūracijos nustatymai, leidžiantys pritaikyti skirtingas komponentų konfigūracijas ir pakoreguoti modelio detalumo lygį.
Sukonfigūravome modelius, kad būtų paleista išsami kiekvieno komponento versija. Taigi turime daug galios modeliuoti kintamosios srovės apkrovas ir imituodami detalius komponentus diskrečiu režimu galime pamatyti daug daugiau detalių, kas vyksta mūsų elektros tinkle.
Viena iš užduočių, kurią atliksime su detalia modelio versija, yra elektros energijos kokybės analizė.
Kai į sistemą įvedama apkrova, ji gali sukelti bangos formos iškraipymą įtampos šaltinyje. Tai idealus sinusoidas, ir toks signalas bus generatoriaus išvestyje, jei apkrovos yra pastovios. Tačiau didėjant komponentų, kuriuos galima įjungti ir išjungti, skaičiui, ši bangos forma gali iškreipti ir sukelti tokius nedidelius viršijimus.
Šie bangos formos šuoliai įtampos šaltinyje gali sukelti problemų. Tai gali sukelti generatoriaus perkaitimą dėl galios elektronikos perjungimo, dėl to gali susidaryti didelės neutralios srovės, taip pat galios elektronikos perjungimai gali būti nereikalingi, nes jie nesitiki šio signalo atšokimo.
Harmoninis iškraipymas yra kintamosios srovės elektros energijos kokybės matas. Svarbu išmatuoti šį santykį besikeičiančiomis tinklo sąlygomis, nes kokybė skirsis priklausomai nuo to, kuris komponentas įjungtas ir išjungtas. Šį santykį lengva išmatuoti naudojant „MathWorks“ įrankius ir jį galima automatizuoti, kad būtų galima išbandyti įvairiomis sąlygomis.
Sužinokite daugiau apie THD adresu .
Toliau pamatysime, kaip tai padaryti galios kokybės analizė naudojant modeliavimą.
Turime lėktuvo elektros tinklo modelį. Dėl įvairių apkrovų tinkle iškraipoma įtampos bangos forma generatoriaus išėjime. Tai veda prie maisto kokybės pablogėjimo. Šie kroviniai yra atjungiami ir prijungiami prie interneto įvairiu skrydžio ciklo metu.
Norime įvertinti šio tinklo elektros energijos kokybę skirtingomis sąlygomis. Norėdami automatiškai apskaičiuoti THD, naudosime SPS ir MATLAB. Santykį galime apskaičiuoti interaktyviai naudodami GUI arba automatizavimui naudoti MATLAB scenarijų.
Grįžkime prie modelio, kad parodytume tai pavyzdžiu. Mūsų orlaivio elektros tinklo modelis susideda iš generatoriaus, kintamosios srovės magistralės, kintamosios srovės apkrovų ir transformatoriaus-lygintuvo bei nuolatinės srovės apkrovų. Norime išmatuoti energijos kokybę skirtinguose tinklo taškuose skirtingomis sąlygomis. Norėdami pradėti, parodysiu, kaip tai padaryti interaktyviai tik generatoriui. Tada parodysiu, kaip automatizuoti šį procesą naudojant MATLAB. Pirmiausia atliksime modeliavimą, kad surinktume duomenis, reikalingus THD apskaičiuoti.
Šis grafikas (Gen1_Vab) rodo įtampą tarp generatoriaus fazių. Kaip matote, tai nėra tobula sinuso banga. Tai reiškia, kad tinklo maitinimo kokybei įtakos turi tinklo komponentai. Kai modeliavimas bus baigtas, THD apskaičiuoti naudosime greitąją Furjė transformaciją. Atidarysime powergui bloką ir atidarysime FFT analizės įrankį. Matote, kad įrankis automatiškai įkeliamas su duomenimis, kuriuos užfiksavau modeliavimo metu. Mes pasirinksime FFT langą, nurodysime dažnį ir diapazoną ir parodysime rezultatus. Matote, kad harmoninio iškraipymo koeficientas yra 2.8%. Čia galite pamatyti įvairių harmonikų indėlį. Jūs matėte, kaip galite interaktyviai apskaičiuoti harmoninio iškraipymo koeficientą. Tačiau norėtume automatizuoti šį procesą, kad galėtume apskaičiuoti koeficientą skirtingomis sąlygomis ir skirtinguose tinklo taškuose.
Dabar apžvelgsime galimas nuolatinės srovės apkrovų modeliavimo parinktis.
Galime modeliuoti grynas elektrines apkrovas, taip pat daugiadisciplinines apkrovas, kuriose yra įvairių inžinerinių sričių elementų, tokių kaip elektriniai ir šiluminiai efektai, elektriniai, mechaniniai ir hidrauliniai.
Mūsų nuolatinės srovės grandinėje yra transformatorius-lygintuvas, lempos, šildytuvas, kuro siurblys ir akumuliatorius. Detaliuose modeliuose gali būti atsižvelgiama į kitų sričių poveikį, pavyzdžiui, šildytuvo modelis atsižvelgia į elektrinės dalies elgsenos pokyčius keičiantis temperatūrai. Kuro siurblys atsižvelgia į kitų sričių poveikį, kad pamatytų jų poveikį komponento veikimui. Grįšiu prie modelio ir parodysiu, kaip jis atrodo.
Tai yra modelis, su kuriuo mes dirbame. Kaip matote, dabar transformatorius-lygintuvas ir nuolatinės srovės tinklas yra grynai elektriniai, t.y. atsižvelgiama tik į elektrinės srities poveikį. Jie turi supaprastintus šio tinklo komponentų elektrinius modelius. Galime pasirinkti šios sistemos variantą (TRU DC Loads -> Multidomain), kuriame atsižvelgiama į poveikį iš kitų inžinerijos sričių. Matote, kad tinkle turime tuos pačius komponentus, tačiau vietoj elektrinių modelių skaičiaus pridėjome kitus efektus - pavyzdžiui, hiteriui, temperatūros fizinį tinklą, kuris atsižvelgia į temperatūros įtaką elgesiui. Siurblyje dabar atsižvelgiame į siurblių hidraulinį poveikį ir kitas sistemos apkrovas.
Komponentai, kuriuos matote modelyje, yra surinkti iš Simscape bibliotekos blokų. Yra elektros, hidraulinės, magnetinės ir kitų disciplinų apskaitos blokai. Naudodami šiuos blokus galite kurti modelius, kuriuos vadiname multidisciplininiais, t.y. atsižvelgiant į įvairių fizinių ir inžinerinių disciplinų poveikį.
Į elektros tinklo modelį galima integruoti ir kitų sričių efektus.
„Simscape“ blokų bibliotekoje yra blokų, skirtų modeliuoti kitų sričių, pvz., hidraulikos ar temperatūros, efektus. Naudodami šiuos komponentus galite sukurti tikroviškesnes tinklo apkrovas ir tiksliau apibrėžti sąlygas, kuriomis šie komponentai gali veikti.
Sujungdami šiuos elementus galite sukurti sudėtingesnius komponentus, taip pat sukurti naujas pasirinktines disciplinas ar sritis naudodami Simscape kalbą.
Išplėstesni komponentai ir parametrų nustatymai pasiekiami specializuotuose „Simscape“ plėtiniuose. Šiose bibliotekose yra sudėtingesnių ir išsamesnių komponentų, atsižvelgiant į tokius efektus kaip efektyvumo sumažėjimas ir temperatūros poveikis. Taip pat galite modeliuoti 3D ir kelių korpusų sistemas naudodami SimMechanics.
Dabar, kai baigėme detalųjį projektą, detalaus modeliavimo rezultatus naudosime abstrakčiojo modelio parametrams pakoreguoti. Tai suteiks mums modelį, kuris veikia greitai ir vis tiek pateikia rezultatus, atitinkančius išsamaus modeliavimo rezultatus.
Kūrimo procesą pradėjome nuo abstrakčių komponentų modelių. Dabar, kai turime išsamius modelius, norėtume užtikrinti, kad šie abstraktūs modeliai duotų panašius rezultatus.
Žalia spalva rodo pradinius reikalavimus, kuriuos gavome. Norėtume, kad abstraktaus modelio rezultatai, rodomi čia mėlyna spalva, būtų artimi detalaus modelio modeliavimo rezultatams, rodomiems raudonai.
Norėdami tai padaryti, abstrakčiam modeliui, naudodami įvesties signalą, nustatysime aktyviąją ir reaktyviąją galias. Užuot naudoję atskiras aktyviosios ir reaktyviosios galios vertes, sukursime parametrizuotą modelį ir pakoreguosime šiuos parametrus taip, kad aktyviosios ir reaktyviosios galios kreivės iš abstrakčiojo modelio modeliavimo atitiktų detalųjį modelį.
Tada pamatysime, kaip abstraktųjį modelį galima suderinti, kad jis atitiktų detalaus modelio rezultatus.
Tai mūsų užduotis. Turime abstraktų elektros tinklo komponento modelį. Kai jai taikome tokį valdymo signalą, išvestis yra toks aktyviosios ir reaktyviosios galios rezultatas.
Kai mes taikome tą patį signalą detalaus modelio įėjimui, gauname tokius rezultatus.
Mums reikia, kad abstrakčiojo ir detalaus modelio modeliavimo rezultatai būtų nuoseklūs, kad galėtume naudoti abstraktųjį modelį, kad galėtume greitai pakartoti sistemos modelį. Norėdami tai padaryti, mes automatiškai koreguosime abstrakčiojo modelio parametrus, kol rezultatai atitiks.
Tam naudosime SDO, kuri gali automatiškai keisti parametrus, kol abstrakčių ir detalių modelių rezultatai sutaps.
Norėdami sukonfigūruoti šiuos nustatymus, atliksime šiuos veiksmus.
- Pirmiausia importuojame detalaus modelio modeliavimo išvestis ir pasirenkame šiuos duomenis parametrų įvertinimui.
- Tada nurodysime, kuriuos parametrus reikia konfigūruoti, ir nustatysime parametrų diapazonus.
- Toliau įvertinsime parametrus, SDO koreguodami parametrus tol, kol rezultatai sutaps.
- Galiausiai galime naudoti kitus įvesties duomenis parametrų įvertinimo rezultatams patvirtinti.
Galite žymiai pagreitinti kūrimo procesą, platindami modeliavimą naudodami lygiagretųjį skaičiavimą.
Galite paleisti atskirus modeliavimus skirtinguose kelių branduolių procesoriaus branduoliuose arba skaičiavimo grupėse. Jei turite užduotį, kuriai reikia atlikti kelis modeliavimus, pvz., Monte Karlo analizę, parametrų pritaikymą arba kelių skrydžio ciklų vykdymą, galite paskirstyti šiuos modeliavimus vykdydami juos vietiniame kelių branduolių įrenginyje arba kompiuterių klasteryje.
Daugeliu atvejų tai nebus sudėtingiau nei scenarijaus for ciklo pakeitimas paraleliu for ciklus. Tai gali žymiai pagreitinti modeliavimo vykdymą.
Turime lėktuvo elektros tinklo modelį. Norėtume išbandyti šį tinklą įvairiomis eksploatavimo sąlygomis, įskaitant skrydžių ciklus, sutrikimus ir oro sąlygas. Naudosime PCT, kad paspartintume šiuos bandymus, o MATLAB – modeliui suderinti kiekvienam bandymui, kurį norime atlikti. Tada paskirstysime modeliavimą įvairiuose mano kompiuterio branduoliuose. Pamatysime, kad lygiagretūs testai baigiami daug greičiau nei nuoseklūs.
Štai žingsniai, kurių turėsime atlikti.
- Pirmiausia sukursime darbuotojų procesų telkinį arba vadinamuosius MATLAB darbuotojus, naudodami komandą parpool.
- Tada sugeneruosime parametrų rinkinius kiekvienam bandymui, kurį norime vykdyti.
- Modeliavimus vykdysime pirmiausia nuosekliai, vieną po kito.
- Ir tada palyginkite tai su lygiagrečiai vykdomu modeliavimu.
Remiantis rezultatais, bendras bandymo laikas lygiagrečiame režime yra maždaug 4 kartus mažesnis nei nuosekliuoju režimu. Grafikuose matėme, kad energijos suvartojimas paprastai atitinka tikėtiną lygį. Matomos smailės yra susijusios su skirtingomis tinklo sąlygomis, kai vartotojai įjungiami ir išjungiami.
Modeliavimas apėmė daugybę testų, kuriuos galėjome greitai atlikti paskirstydami modeliavimą skirtingose kompiuterių branduoliuose. Tai leido įvertinti išties platų skrydžio sąlygų spektrą.
Dabar, kai baigėme šią kūrimo proceso dalį, pamatysime, kaip galime automatizuoti kiekvieno žingsnio dokumentacijos kūrimą, kaip galime automatiškai vykdyti testus ir dokumentuoti rezultatus.
Sistemos projektavimas visada yra pasikartojantis procesas. Pakeičiame projektą, išbandome pakeitimą, įvertiname rezultatus, tada atliekame naują pakeitimą. Rezultatų ir pakeitimų pagrindimo dokumentavimo procesas užtrunka ilgai. Šį procesą galite automatizuoti naudodami SLRG.
Naudodami SLRG galite automatizuoti testų vykdymą ir surinkti tų testų rezultatus ataskaitos pavidalu. Ataskaitoje gali būti testo rezultatų įvertinimas, modelių ir grafikų ekrano kopijos, C ir MATLAB kodas.
Baigdamas priminsiu pagrindinius šio pranešimo dalykus.
- Matėme daug galimybių derinti modelį, kad rastume pusiausvyrą tarp modelio tikslumo ir modeliavimo greičio, įskaitant modeliavimo režimus ir modelio abstrakcijos lygius.
- Pamatėme, kaip galime pagreitinti modeliavimą naudodami optimizavimo algoritmus ir lygiagretųjį skaičiavimą.
- Galiausiai pamatėme, kaip galime pagreitinti kūrimo procesą automatizuodami modeliavimo ir analizės užduotis MATLAB.
Medžiagos autorius - Michailas Peselnikas, inžinierius .
Nuoroda į šį internetinį seminarą
Šaltinis: www.habr.com