Penerbitan ini menyediakan transkripsi webinar . Webinar telah dikendalikan oleh Mikhail Peselnik, jurutera .)
Hari ini kita akan belajar bahawa kita boleh menala model untuk mencapai keseimbangan optimum antara kesetiaan dan ketepatan hasil simulasi dan kelajuan proses simulasi. Ini adalah kunci untuk menggunakan simulasi dengan berkesan dan memastikan tahap perincian dalam model anda sesuai untuk tugas yang anda ingin lakukan.
Kami juga akan belajar:
- Bagaimana anda boleh mempercepatkan simulasi dengan menggunakan algoritma pengoptimuman dan pengkomputeran selari;
- Cara mengedarkan simulasi merentas berbilang teras komputer, mempercepatkan tugas seperti anggaran parameter dan pemilihan parameter;
- Bagaimana untuk mempercepatkan pembangunan dengan mengautomasikan tugasan simulasi dan analisis menggunakan MATLAB;
- Cara menggunakan skrip MATLAB untuk analisis harmonik dan mendokumentasikan keputusan sebarang jenis ujian menggunakan penjanaan laporan automatik.
Kami akan mulakan dengan gambaran keseluruhan model rangkaian elektrik pesawat. Kami akan membincangkan matlamat simulasi kami dan melihat proses pembangunan yang digunakan untuk mencipta model.
Kami kemudiannya akan melalui peringkat proses ini, termasuk reka bentuk awal - di mana kami menjelaskan keperluan. Reka bentuk terperinci - di mana kita akan melihat komponen individu rangkaian elektrik, dan akhirnya kita akan menggunakan hasil simulasi reka bentuk terperinci untuk melaraskan parameter model abstrak. Akhir sekali, kami akan melihat cara anda boleh mendokumenkan keputusan semua langkah ini dalam laporan.
Berikut ialah gambaran skematik sistem yang sedang kami bangunkan. Ini ialah model separuh kapal terbang yang merangkumi penjana, bas AC, pelbagai beban AC, unit penerus pengubah, bas DC dengan pelbagai beban dan bateri.
Suis digunakan untuk menyambungkan komponen ke rangkaian elektrik. Apabila komponen dihidupkan dan dimatikan semasa penerbangan, keadaan elektrik mungkin berubah. Kami ingin menganalisis separuh daripada grid elektrik pesawat ini di bawah keadaan yang berubah-ubah ini.
Model lengkap sistem elektrik pesawat mesti termasuk komponen lain. Kami tidak memasukkannya dalam model separuh satah ini kerana kami hanya mahu menganalisis interaksi antara komponen ini. Ini adalah amalan biasa dalam kapal terbang dan pembinaan kapal.
Objektif simulasi:
- Tentukan keperluan elektrik untuk pelbagai komponen serta talian kuasa yang menyambungkannya.
- Menganalisis interaksi sistem antara komponen daripada disiplin kejuruteraan yang berbeza, termasuk kesan elektrik, mekanikal, hidraulik dan haba.
- Dan pada tahap yang lebih terperinci, jalankan analisis harmonik.
- Analisis kualiti bekalan kuasa dalam keadaan yang berubah-ubah dan lihat voltan dan arus dalam nod rangkaian yang berbeza.
Set objektif simulasi ini paling sesuai digunakan dengan menggunakan model pelbagai peringkat perincian. Kita akan melihat bahawa semasa kita bergerak melalui proses pembangunan, kita akan mempunyai model abstrak dan terperinci.
Apabila kita melihat hasil simulasi varian model yang berbeza ini, kita melihat bahawa keputusan model peringkat sistem dan model terperinci adalah sama.
Jika kita melihat lebih dekat pada hasil simulasi, kita melihat bahawa walaupun dinamik yang disebabkan oleh penukaran peranti kuasa dalam versi terperinci model kami, keputusan simulasi keseluruhan adalah sama.
Ini membolehkan kami melakukan lelaran pantas pada peringkat sistem, serta analisis terperinci sistem elektrik pada tahap berbutir. Dengan cara ini kita boleh mencapai matlamat kita dengan berkesan.
Sekarang mari kita bercakap tentang model yang kita bekerjasama. Kami telah mencipta beberapa pilihan untuk setiap komponen dalam rangkaian elektrik. Kami akan memilih varian komponen mana yang hendak digunakan bergantung pada masalah yang kami selesaikan.
Apabila kita meneroka pilihan penjanaan kuasa grid, kita boleh menggantikan penjana pemacu bersepadu dengan penjana kelajuan boleh ubah jenis cycloconvector atau penjana frekuensi berganding DC. Kita boleh menggunakan komponen beban abstrak atau terperinci dalam litar AC.
Begitu juga, untuk rangkaian DC, kita boleh menggunakan pilihan abstrak, terperinci atau pelbagai disiplin yang mengambil kira pengaruh disiplin fizikal lain seperti mekanik, hidraulik dan kesan suhu.
Butiran lanjut tentang model.
Di sini anda melihat penjana, rangkaian pengedaran dan komponen dalam rangkaian. Model ini kini disediakan untuk simulasi dengan model komponen abstrak. Penggerak dimodelkan hanya dengan menyatakan kuasa aktif dan reaktif yang digunakan oleh komponen.
Jika kita mengkonfigurasi model ini untuk menggunakan varian komponen terperinci, penggerak sudah dimodelkan sebagai mesin elektrik. Kami mempunyai motor segerak magnet kekal, penukar dan bas DC dan sistem kawalan. Jika kita melihat unit penerus pengubah, kita melihat bahawa ia dimodelkan menggunakan transformer dan jambatan universal yang digunakan dalam elektronik kuasa.
Kami juga boleh memilih pilihan sistem (pada TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain) yang mengambil kira kesan yang berkaitan dengan fenomena fizikal lain (dalam Fuel Pump). Untuk pam bahan api, kita melihat bahawa kita mempunyai pam hidraulik, beban hidraulik. Untuk pemanas, kita melihat pertimbangan kesan suhu yang mempengaruhi tingkah laku komponen itu apabila suhu berubah. Penjana kami dimodelkan menggunakan mesin segerak dan kami mempunyai sistem kawalan untuk menetapkan medan voltan untuk mesin ini.
Kitaran penerbangan dipilih menggunakan pembolehubah MATLAB bernama Flight_Cycle_Num. Dan di sini kita melihat data daripada ruang kerja MATLAB yang mengawal apabila komponen rangkaian elektrik tertentu dihidupkan dan dimatikan. Plot ini (Plot_FC) ditunjukkan untuk kitaran penerbangan pertama apabila komponen dihidupkan atau dimatikan.
Jika kita menala model kepada versi Ditala, kita boleh menggunakan skrip ini (Test_APN_Model_SHORT) untuk menjalankan model dan mengujinya dalam tiga kitaran penerbangan yang berbeza. Kitaran penerbangan pertama sedang dijalankan dan kami sedang menguji sistem dalam pelbagai keadaan. Kami kemudiannya secara automatik mengkonfigurasi model untuk menjalankan kitaran penerbangan kedua dan yang ketiga. Setelah selesai ujian ini, kami mempunyai laporan yang menunjukkan keputusan ketiga-tiga ujian ini berbanding dengan ujian sebelumnya. Dalam laporan, anda boleh melihat tangkapan skrin model, tangkapan skrin graf yang menunjukkan kelajuan, voltan dan kuasa yang dijana pada output penjana, graf perbandingan dengan ujian terdahulu, serta hasil analisis kualiti rangkaian elektrik.
Mencari pertukaran antara kesetiaan model dan kelajuan simulasi adalah kunci untuk menggunakan simulasi dengan berkesan. Apabila anda menambahkan lebih banyak butiran pada model anda, masa yang diperlukan untuk mengira dan mensimulasikan model meningkat. Adalah penting untuk menyesuaikan model untuk masalah khusus yang anda selesaikan.
Apabila kami berminat dengan butiran seperti kualiti kuasa, kami menambah kesan seperti pensuisan elektronik kuasa dan beban realistik. Walau bagaimanapun, apabila kami berminat dengan isu seperti penjanaan atau penggunaan tenaga oleh pelbagai komponen dalam grid elektrik, kami akan menggunakan kaedah simulasi kompleks, beban abstrak dan model voltan purata.
Menggunakan produk Mathworks, anda boleh memilih tahap perincian yang betul untuk masalah yang dihadapi.
Untuk mereka bentuk dengan berkesan, kami memerlukan kedua-dua model komponen yang abstrak dan terperinci. Begini cara pilihan ini sesuai dengan proses pembangunan kami:
- Pertama, kami menjelaskan keperluan menggunakan versi abstrak model.
- Kami kemudian menggunakan keperluan yang diperhalusi untuk mereka bentuk komponen secara terperinci.
- Kami boleh menggabungkan versi abstrak dan terperinci komponen dalam model kami, membenarkan pengesahan dan gabungan komponen dengan sistem mekanikal dan sistem kawalan.
- Akhir sekali, kita boleh menggunakan hasil simulasi model terperinci untuk menala parameter model abstrak. Ini akan memberi kita model yang berjalan dengan cepat dan menghasilkan hasil yang tepat.
Anda boleh melihat bahawa kedua-dua pilihan ini—sistem dan model terperinci—melengkapi antara satu sama lain. Kerja yang kami lakukan dengan model abstrak untuk menjelaskan keperluan mengurangkan bilangan lelaran yang diperlukan untuk reka bentuk terperinci. Ini mempercepatkan proses pembangunan kami. Hasil simulasi model terperinci memberi kita model abstrak yang berjalan dengan cepat dan menghasilkan keputusan yang tepat. Ini membolehkan kami mencapai padanan antara tahap perincian model dan tugas yang dilakukan oleh simulasi.
Banyak syarikat di seluruh dunia menggunakan MOS untuk membangunkan sistem yang kompleks. Airbus sedang membangunkan sistem pengurusan bahan api untuk A380 berdasarkan MOP. Sistem ini mengandungi lebih daripada 20 pam dan lebih daripada 40 injap. Anda boleh bayangkan bilangan senario kegagalan berbeza yang boleh berlaku. Menggunakan simulasi, mereka boleh menjalankan lebih seratus ribu ujian setiap hujung minggu. Ini memberi mereka keyakinan bahawa, tanpa mengira senario kegagalan, sistem kawalan mereka boleh mengendalikannya.
Memandangkan kami telah melihat gambaran keseluruhan model kami dan matlamat simulasi kami, kami akan meneruskan proses reka bentuk. Kami akan mulakan dengan menggunakan model abstrak untuk menjelaskan keperluan sistem. Keperluan yang diperhalusi ini akan digunakan untuk reka bentuk terperinci.
Kami akan melihat cara mengintegrasikan dokumen keperluan ke dalam proses pembangunan. Kami mempunyai dokumen keperluan besar yang menggariskan semua keperluan untuk sistem kami. Sangat sukar untuk membandingkan keperluan dengan projek secara keseluruhan dan memastikan projek itu memenuhi keperluan ini.
Menggunakan SLVNV, anda boleh memautkan terus dokumen keperluan dan model dalam Simulink. Anda boleh membuat pautan terus daripada model terus kepada keperluan. Ini memudahkan untuk mengesahkan bahawa bahagian tertentu model berkaitan dengan keperluan tertentu dan sebaliknya. Komunikasi ini adalah dua hala. Jadi, jika kita melihat keperluan, kita boleh dengan cepat beralih ke model untuk melihat bagaimana keperluan itu dipenuhi.
Memandangkan kami telah menyepadukan dokumen keperluan ke dalam aliran kerja, kami akan memperhalusi keperluan untuk rangkaian elektrik. Secara khusus, kami akan melihat keperluan beban operasi, puncak dan reka bentuk untuk penjana dan talian penghantaran. Kami akan mengujinya dalam pelbagai keadaan grid. Itu. semasa kitaran penerbangan yang berbeza, apabila beban yang berbeza dihidupkan dan dimatikan. Memandangkan kami hanya menumpukan pada kuasa, kami akan mengabaikan penukaran dalam elektronik kuasa. Oleh itu, kami akan menggunakan model abstrak dan kaedah simulasi yang dipermudahkan. Ini bermakna kami akan menala model untuk mengabaikan butiran yang kami tidak perlukan. Ini akan menjadikan simulasi berjalan lebih pantas dan membolehkan kami menguji keadaan semasa kitaran penerbangan yang panjang.
Kami mempunyai sumber arus ulang-alik yang melalui rantaian rintangan, kemuatan dan kearuhan. Terdapat suis dalam litar yang dibuka selepas beberapa ketika dan kemudian ditutup semula. Jika anda menjalankan simulasi, anda boleh melihat hasilnya dengan penyelesai berterusan. (V1) Anda boleh melihat bahawa ayunan yang berkaitan dengan pembukaan dan penutupan suis dipaparkan dengan tepat.
Sekarang mari kita beralih kepada mod diskret. Klik dua kali pada blok PowerGui dan pilih penyelesai diskret dalam tab Penyelesai. Anda boleh melihat bahawa penyelesai diskret kini dipilih. Mari kita mulakan simulasi. Anda akan melihat bahawa hasilnya kini hampir sama, tetapi ketepatannya bergantung pada kadar sampel yang dipilih.
Sekarang saya boleh memilih mod simulasi kompleks, tetapkan kekerapan - kerana penyelesaian hanya diperoleh pada frekuensi tertentu - dan jalankan simulasi semula. Anda akan melihat bahawa hanya amplitud isyarat dipaparkan. Dengan mengklik pada blok ini, saya boleh menjalankan skrip MATLAB yang akan menjalankan model secara berurutan dalam ketiga-tiga mod simulasi dan plot plot yang terhasil di atas satu sama lain. Jika kita melihat lebih dekat pada arus dan voltan, kita akan melihat bahawa keputusan diskret adalah hampir dengan yang berterusan, tetapi bertepatan sepenuhnya. Jika anda melihat pada arus, anda dapat melihat bahawa terdapat puncak yang tidak dicatatkan dalam mod diskret simulasi. Dan kami melihat bahawa mod kompleks membolehkan anda melihat hanya amplitud. Jika anda melihat pada langkah penyelesai, anda dapat melihat bahawa penyelesai kompleks hanya memerlukan 56 langkah, manakala penyelesai lain memerlukan lebih banyak langkah untuk menyelesaikan simulasi. Ini membolehkan mod simulasi kompleks berjalan lebih pantas daripada mod lain.
Selain memilih mod simulasi yang sesuai, kami memerlukan model dengan tahap perincian yang sesuai. Untuk menjelaskan keperluan kuasa komponen dalam rangkaian elektrik, kami akan menggunakan model abstrak aplikasi umum. Blok Beban Dinamik membolehkan kami menentukan kuasa aktif dan reaktif yang digunakan atau dihasilkan oleh komponen dalam rangkaian.
Kami akan mentakrifkan model abstrak awal untuk kuasa reaktif dan aktif berdasarkan set keperluan awal. Kami akan menggunakan blok sumber Ideal sebagai sumber. Ini akan membolehkan anda menetapkan voltan pada rangkaian, dan anda boleh menggunakannya untuk menentukan parameter penjana, dan memahami berapa banyak kuasa yang perlu dihasilkannya.
Seterusnya, anda akan melihat cara menggunakan simulasi untuk memperhalusi keperluan kuasa untuk penjana dan talian penghantaran.
Kami mempunyai set keperluan awal yang merangkumi penarafan kuasa dan faktor kuasa untuk komponen dalam rangkaian. Kami juga mempunyai pelbagai keadaan di mana rangkaian ini boleh beroperasi. Kami ingin memperhalusi keperluan awal ini dengan menguji di bawah pelbagai keadaan. Kami akan melakukan ini dengan menala model untuk menggunakan beban dan sumber abstrak dan menguji keperluan di bawah pelbagai keadaan operasi.
Kami akan mengkonfigurasi model untuk menggunakan beban abstrak dan model penjana, dan melihat kuasa yang dijana dan digunakan dalam pelbagai keadaan operasi.
Sekarang kita akan beralih kepada reka bentuk terperinci. Kami akan menggunakan keperluan yang diperhalusi untuk memperincikan reka bentuk, dan kami akan menggabungkan komponen terperinci ini dengan model sistem untuk mengesan masalah penyepaduan.
Hari ini, beberapa pilihan tersedia untuk menjana elektrik dalam pesawat. Biasanya penjana didorong oleh komunikasi dengan turbin gas. Turbin berputar pada frekuensi berubah-ubah. Jika rangkaian mesti mempunyai frekuensi tetap, maka penukaran daripada kelajuan aci turbin berubah kepada frekuensi malar dalam rangkaian diperlukan. Ini boleh dilakukan dengan menggunakan pemacu kelajuan malar bersepadu hulu penjana, atau dengan menggunakan elektronik kuasa untuk menukar AC frekuensi berubah kepada AC frekuensi malar. Terdapat juga sistem dengan frekuensi terapung, di mana frekuensi dalam rangkaian boleh berubah dan penukaran tenaga berlaku pada beban dalam rangkaian.
Setiap pilihan ini memerlukan penjana dan elektronik kuasa untuk menukar tenaga.
Kami mempunyai turbin gas yang berputar pada kelajuan berubah-ubah. Turbin ini digunakan untuk memutarkan aci penjana, yang menghasilkan arus ulang alik frekuensi berubah-ubah. Pelbagai pilihan elektronik kuasa boleh digunakan untuk menukar frekuensi berubah ini kepada frekuensi tetap. Kami ingin menilai pilihan yang berbeza ini. Ini boleh dilakukan menggunakan SPS.
Kami boleh memodelkan setiap sistem ini dan menjalankan simulasi dalam keadaan berbeza untuk menilai pilihan yang terbaik untuk sistem kami. Mari beralih kepada model dan lihat bagaimana ini dilakukan.
Inilah model yang sedang kami usahakan. Kelajuan berubah-ubah dari aci turbin gas dihantar ke penjana. Dan penukar siklo digunakan untuk menghasilkan arus ulang alik frekuensi tetap. Jika anda menjalankan simulasi, anda akan melihat bagaimana model berkelakuan. Graf atas menunjukkan kelajuan berubah-ubah bagi turbin gas. Anda melihat bahawa kekerapan berubah. Isyarat kuning dalam graf kedua ini ialah voltan daripada salah satu fasa pada keluaran penjana. Arus ulang alik frekuensi tetap ini dicipta daripada kelajuan berubah menggunakan elektronik kuasa.
Mari lihat bagaimana beban AC diterangkan. Kami disambungkan kepada lampu, pam hidraulik dan penggerak. Komponen ini dimodelkan menggunakan blok daripada SPS.
Setiap blok ini dalam SPS termasuk tetapan konfigurasi untuk membolehkan anda menampung konfigurasi komponen yang berbeza dan melaraskan tahap perincian dalam model anda.
Kami mengkonfigurasi model untuk menjalankan versi terperinci bagi setiap komponen. Oleh itu, kami mempunyai banyak kuasa untuk memodelkan beban AC dan dengan mensimulasikan komponen terperinci dalam mod diskret, kami dapat melihat lebih terperinci tentang perkara yang berlaku dalam rangkaian elektrik kami.
Salah satu tugas yang akan kami lakukan dengan versi terperinci model ialah analisis kualiti tenaga elektrik.
Apabila beban dimasukkan ke dalam sistem, ia boleh menyebabkan herotan bentuk gelombang pada sumber voltan. Ini adalah sinusoid yang ideal, dan isyarat sedemikian akan berada pada output penjana jika beban adalah malar. Walau bagaimanapun, apabila bilangan komponen yang boleh dihidupkan dan dimatikan bertambah, bentuk gelombang ini boleh menjadi herot dan mengakibatkan overshoot yang begitu kecil.
Lonjakan dalam bentuk gelombang pada sumber voltan boleh menyebabkan masalah. Ini boleh menyebabkan terlalu panas penjana disebabkan oleh pensuisan dalam elektronik kuasa, ini boleh menghasilkan arus neutral yang besar, dan juga menyebabkan pensuisan yang tidak perlu dalam elektronik kuasa kerana mereka tidak menjangkakan lantunan ini dalam isyarat.
Herotan Harmonik menawarkan ukuran kualiti kuasa elektrik AC. Adalah penting untuk mengukur nisbah ini dalam keadaan rangkaian yang berubah-ubah kerana kualiti akan berbeza-beza bergantung pada komponen yang dihidupkan dan dimatikan. Nisbah ini mudah diukur menggunakan alat MathWorks dan boleh diautomatikkan untuk ujian di bawah pelbagai keadaan.
Ketahui lebih lanjut tentang THD di .
Seterusnya kita akan melihat bagaimana untuk melaksanakan analisis kualiti kuasa menggunakan simulasi.
Kami mempunyai model rangkaian elektrik pesawat. Disebabkan oleh pelbagai beban dalam rangkaian, bentuk gelombang voltan pada output penjana diherotkan. Ini membawa kepada kemerosotan dalam kualiti makanan. Muatan ini diputuskan dan dibawa dalam talian pada pelbagai masa semasa kitaran penerbangan.
Kami ingin menilai kualiti kuasa rangkaian ini dalam keadaan yang berbeza. Untuk ini kami akan menggunakan SPS dan MATLAB untuk mengira THD secara automatik. Kita boleh mengira nisbah secara interaktif menggunakan GUI atau menggunakan skrip MATLAB untuk automasi.
Mari kembali ke model untuk menunjukkan ini kepada anda dengan contoh. Model rangkaian elektrik pesawat kami terdiri daripada penjana, bas AC, beban AC, dan penerus transformer dan beban DC. Kami ingin mengukur kualiti kuasa pada titik yang berbeza dalam rangkaian dalam keadaan yang berbeza. Untuk memulakan, saya akan menunjukkan kepada anda cara melakukan ini secara interaktif hanya untuk penjana. Kemudian saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana untuk mengautomasikan proses ini menggunakan MATLAB. Kami mula-mula akan menjalankan simulasi untuk mengumpul data yang diperlukan untuk mengira THD.
Graf ini (Gen1_Vab) menunjukkan voltan antara fasa penjana. Seperti yang anda lihat, ini bukan gelombang sinus yang sempurna. Ini bermakna kualiti kuasa rangkaian dipengaruhi oleh komponen pada rangkaian. Setelah simulasi selesai, kami akan menggunakan Fast Fourier Transform untuk mengira THD. Kami akan membuka blok powergui dan membuka alat analisis FFT. Anda boleh melihat bahawa alat itu dimuatkan secara automatik dengan data yang saya rakam semasa simulasi. Kami akan memilih tetingkap FFT, menentukan kekerapan dan julat, dan memaparkan hasilnya. Anda boleh lihat bahawa faktor herotan harmonik ialah 2.8%. Di sini anda boleh melihat sumbangan pelbagai harmonik. Anda telah melihat bagaimana anda boleh mengira pekali herotan harmonik secara interaktif. Tetapi kami ingin mengautomasikan proses ini untuk mengira pekali di bawah keadaan yang berbeza dan pada titik yang berbeza dalam rangkaian.
Sekarang kita akan melihat pilihan yang tersedia untuk memodelkan beban DC.
Kita boleh memodelkan beban elektrik tulen serta beban pelbagai disiplin yang mengandungi elemen daripada bidang kejuruteraan yang berbeza, seperti kesan elektrik dan haba, elektrik, mekanikal dan hidraulik.
Litar DC kami termasuk penerus pengubah, lampu, pemanas, pam bahan api dan bateri. Model terperinci boleh mengambil kira kesan dari kawasan lain, contohnya, model pemanas mengambil kira perubahan dalam tingkah laku bahagian elektrik apabila suhu berubah. Pam bahan api mengambil kira kesan dari kawasan lain untuk melihat juga kesannya terhadap tingkah laku komponen. Saya akan kembali kepada model untuk menunjukkan kepada anda rupanya.
Ini adalah model yang kami bekerjasama. Seperti yang anda lihat, kini penerus pengubah dan rangkaian DC adalah elektrik semata-mata, i.e. hanya kesan daripada domain elektrik diambil kira. Mereka telah mempermudahkan model elektrik komponen dalam rangkaian ini. Kita boleh memilih varian sistem ini (TRU DC Loads -> Multidomain) yang mengambil kira kesan daripada bidang kejuruteraan lain. Anda melihat bahawa dalam rangkaian kami mempunyai komponen yang sama, tetapi bukannya bilangan model elektrik, kami menambah kesan lain - sebagai contoh, untuk hiter, rangkaian fizikal suhu yang mengambil kira pengaruh suhu pada tingkah laku. Dalam pam kita kini mengambil kira kesan hidraulik pam dan beban lain dalam sistem.
Komponen yang anda lihat dalam model dipasang daripada blok perpustakaan Simscape. Terdapat blok untuk perakaunan untuk disiplin elektrik, hidraulik, magnet dan lain-lain. Menggunakan blok ini, anda boleh membuat model yang kami panggil multidisiplin, i.e. mengambil kira kesan daripada pelbagai disiplin fizikal dan kejuruteraan.
Kesan dari kawasan lain boleh disepadukan ke dalam model rangkaian elektrik.
Pustaka blok Simscape termasuk blok untuk mensimulasikan kesan daripada domain lain, seperti hidraulik atau suhu. Dengan menggunakan komponen ini, anda boleh mencipta beban rangkaian yang lebih realistik dan kemudian menentukan dengan lebih tepat keadaan di mana komponen ini boleh beroperasi.
Dengan menggabungkan elemen ini, anda boleh mencipta komponen yang lebih kompleks, serta mencipta disiplin atau kawasan tersuai baharu menggunakan bahasa Simscape.
Tetapan komponen dan parameterisasi yang lebih lanjut tersedia dalam sambungan Simscape khusus. Komponen yang lebih kompleks dan terperinci tersedia dalam perpustakaan ini, dengan mengambil kira kesan seperti kehilangan kecekapan dan kesan suhu. Anda juga boleh memodelkan sistem XNUMXD dan multibody menggunakan SimMechanics.
Sekarang bahawa kami telah menyelesaikan reka bentuk terperinci, kami akan menggunakan hasil simulasi terperinci untuk melaraskan parameter model abstrak. Ini akan memberi kita model yang berjalan pantas sambil masih menghasilkan hasil yang sepadan dengan hasil simulasi terperinci.
Kami memulakan proses pembangunan dengan model komponen abstrak. Memandangkan kami mempunyai model terperinci, kami ingin memastikan bahawa model abstrak ini menghasilkan hasil yang serupa.
Hijau menunjukkan keperluan awal yang kami terima. Kami ingin keputusan daripada model abstrak, ditunjukkan di sini dalam warna biru, hampir dengan keputusan daripada simulasi model terperinci, ditunjukkan dalam warna merah.
Untuk melakukan ini, kami akan menentukan kuasa aktif dan reaktif untuk model abstrak menggunakan isyarat input. Daripada menggunakan nilai berasingan untuk kuasa aktif dan reaktif, kami akan mencipta model berparameter dan melaraskan parameter ini supaya lengkung kuasa aktif dan reaktif daripada simulasi model abstrak sepadan dengan model terperinci.
Seterusnya, kita akan melihat bagaimana model abstrak boleh ditala agar sepadan dengan keputusan model terperinci.
Ini tugas kita. Kami mempunyai model abstrak komponen dalam rangkaian elektrik. Apabila kita menggunakan isyarat kawalan sedemikian kepadanya, output adalah hasil berikut untuk kuasa aktif dan reaktif.
Apabila kami menggunakan isyarat yang sama pada input model terperinci, kami mendapat hasil seperti ini.
Kami memerlukan hasil simulasi model abstrak dan terperinci supaya konsisten supaya kami boleh menggunakan model abstrak untuk mengulang model sistem dengan cepat. Untuk melakukan ini, kami akan melaraskan parameter model abstrak secara automatik sehingga keputusan sepadan.
Untuk melakukan ini, kami akan menggunakan SDO, yang boleh menukar parameter secara automatik sehingga keputusan model abstrak dan terperinci sepadan.
Untuk mengkonfigurasi tetapan ini, kami akan mengikuti langkah berikut.
- Pertama, kami mengimport output simulasi model terperinci dan memilih data ini untuk anggaran parameter.
- Kami kemudiannya akan menentukan parameter yang perlu dikonfigurasikan dan menetapkan julat parameter.
- Seterusnya, kami akan menilai parameter, dengan SDO melaraskan parameter sehingga keputusan sepadan.
- Akhir sekali, kita boleh menggunakan data input lain untuk mengesahkan keputusan anggaran parameter.
Anda boleh mempercepatkan proses pembangunan dengan ketara dengan mengedarkan simulasi menggunakan pengkomputeran selari.
Anda boleh menjalankan simulasi berasingan pada teras berbeza pemproses berbilang teras atau pada kelompok pengiraan. Jika anda mempunyai tugas yang memerlukan anda menjalankan berbilang simulasi—contohnya, analisis Monte Carlo, pemasangan parameter atau menjalankan berbilang kitaran penerbangan—anda boleh mengedarkan simulasi ini dengan menjalankannya pada mesin berbilang teras tempatan atau kelompok komputer.
Dalam kebanyakan kes, ini tidak lebih sukar daripada menggantikan gelung for dalam skrip dengan gelung selari, parfor. Ini boleh membawa kepada kelajuan yang ketara dalam menjalankan simulasi.
Kami mempunyai model rangkaian elektrik pesawat. Kami ingin menguji rangkaian ini di bawah pelbagai keadaan operasi - termasuk kitaran penerbangan, gangguan dan cuaca. Kami akan menggunakan PCT untuk mempercepatkan ujian ini, MATLAB untuk menala model bagi setiap ujian yang ingin kami jalankan. Kami kemudiannya akan mengedarkan simulasi merentas teras komputer saya yang berbeza. Kita akan melihat bahawa ujian selari selesai lebih cepat daripada ujian berurutan.
Berikut adalah langkah-langkah yang perlu kita ikuti.
- Pertama, kita akan mencipta kumpulan proses pekerja, atau dipanggil pekerja MATLAB, menggunakan arahan parpool.
- Seterusnya, kami akan menjana set parameter untuk setiap ujian yang ingin kami jalankan.
- Kami akan menjalankan simulasi terlebih dahulu secara berurutan, satu demi satu.
- Dan kemudian bandingkan ini dengan menjalankan simulasi secara selari.
Mengikut keputusan, jumlah masa ujian dalam mod selari adalah kira-kira 4 kali kurang daripada dalam mod berjujukan. Kami melihat dalam graf bahawa penggunaan kuasa secara amnya berada pada tahap yang dijangkakan. Puncak yang boleh dilihat berkaitan dengan keadaan rangkaian yang berbeza apabila pengguna dihidupkan dan dimatikan.
Simulasi termasuk banyak ujian yang kami dapat jalankan dengan cepat dengan mengedarkan simulasi merentas teras komputer yang berbeza. Ini membolehkan kami menilai pelbagai keadaan penerbangan yang benar-benar luas.
Memandangkan kami telah menyelesaikan bahagian proses pembangunan ini, kami akan melihat cara kami boleh mengautomasikan penciptaan dokumentasi untuk setiap langkah, cara kami boleh menjalankan ujian secara automatik dan mendokumenkan keputusan.
Reka bentuk sistem sentiasa merupakan proses berulang. Kami membuat perubahan pada projek, menguji perubahan, menilai keputusan, kemudian membuat perubahan baharu. Proses mendokumentasikan keputusan dan rasional perubahan mengambil masa yang lama. Anda boleh mengautomasikan proses ini menggunakan SLRG.
Menggunakan SLRG, anda boleh mengautomasikan pelaksanaan ujian dan kemudian mengumpul keputusan ujian tersebut dalam bentuk laporan. Laporan itu mungkin termasuk penilaian keputusan ujian, tangkapan skrin model dan graf, kod C dan MATLAB.
Saya akan mengakhiri dengan mengingati perkara-perkara penting dalam pembentangan ini.
- Kami melihat banyak peluang untuk menala model untuk mencari keseimbangan antara kesetiaan model dan kelajuan simulasi—termasuk mod simulasi dan tahap abstraksi model.
- Kami melihat bagaimana kami boleh mempercepatkan simulasi menggunakan algoritma pengoptimuman dan pengkomputeran selari.
- Akhirnya, kami melihat bagaimana kami boleh mempercepatkan proses pembangunan dengan mengautomasikan tugasan simulasi dan analisis dalam MATLAB.
Pengarang bahan - Mikhail Peselnik, jurutera .
Pautan ke webinar ini
Sumber: www.habr.com