Ky publikim ofron një transkriptim të webinarit . Webinari u drejtua nga Mikhail Peselnik, inxhinier .)
Sot do të mësojmë se mund të akordojmë modelet për të arritur ekuilibrin optimal midis besnikërisë dhe saktësisë së rezultateve të simulimit dhe shpejtësisë së procesit të simulimit. Ky është çelësi për të përdorur simulimin në mënyrë efektive dhe për t'u siguruar që niveli i detajeve në modelin tuaj është i përshtatshëm për detyrën që keni ndërmend të kryeni.
Gjithashtu do të mësojmë:
- Si mund të shpejtoni simulimet duke përdorur algoritme optimizimi dhe llogaritje paralele;
- Si të shpërndahen simulimet nëpër bërthama të shumta kompjuterike, duke përshpejtuar detyrat si vlerësimi i parametrave dhe përzgjedhja e parametrave;
- Si të shpejtoni zhvillimin duke automatizuar detyrat e simulimit dhe analizës duke përdorur MATLAB;
- Si të përdorni skriptet MATLAB për analiza harmonike dhe të dokumentoni rezultatet e çdo lloj testi duke përdorur gjenerimin automatik të raporteve.
Do të fillojmë me një përmbledhje të modelit të rrjetit elektrik të avionit. Ne do të diskutojmë se cilat janë qëllimet tona të simulimit dhe do të shikojmë procesin e zhvillimit që u përdor për të krijuar modelin.
Më pas do të kalojmë nëpër fazat e këtij procesi, duke përfshirë projektimin fillestar - ku sqarojmë kërkesat. Dizajni i detajuar - ku do të shikojmë komponentët individualë të rrjetit elektrik, dhe në fund do të përdorim rezultatet e simulimit të dizajnit të detajuar për të rregulluar parametrat e modelit abstrakt. Së fundi, ne do të shikojmë se si mund të dokumentoni rezultatet e të gjithë këtyre hapave në raporte.
Këtu është një paraqitje skematike e sistemit që po zhvillojmë. Ky është një model gjysmë aeroplani që përfshin një gjenerator, një autobus AC, ngarkesa të ndryshme AC, një njësi transformator-ndreqës, një autobus DC me ngarkesa të ndryshme dhe një bateri.
Çelësat përdoren për të lidhur komponentët me rrjetin elektrik. Ndërsa komponentët ndizen dhe fiken gjatë fluturimit, kushtet elektrike mund të ndryshojnë. Ne duam të analizojmë këtë gjysmë të rrjetit elektrik të avionit në këto kushte ndryshimi.
Një model i plotë i një sistemi elektrik avioni duhet të përfshijë komponentë të tjerë. Ne nuk i kemi përfshirë ato në këtë model gjysmë rrafshi sepse duam vetëm të analizojmë ndërveprimet midis këtyre komponentëve. Kjo është një praktikë e zakonshme në ndërtimin e avionëve dhe anijeve.
Objektivat e simulimit:
- Përcaktoni kërkesat elektrike për komponentët e ndryshëm, si dhe linjat e energjisë që i lidhin ato.
- Analizoni ndërveprimet e sistemit midis komponentëve nga disiplina të ndryshme inxhinierike, duke përfshirë efektet elektrike, mekanike, hidraulike dhe termike.
- Dhe në një nivel më të detajuar, bëni analiza harmonike.
- Analizoni cilësinë e furnizimit me energji elektrike në kushtet e ndryshimit dhe shikoni tensionet dhe rrymat në nyje të ndryshme të rrjetit.
Ky grup objektivash simulimi shërbehet më së miri duke përdorur modele me shkallë të ndryshme detajesh. Do të shohim që ndërsa kalojmë në procesin e zhvillimit, do të kemi një model abstrakt dhe të detajuar.
Kur shikojmë rezultatet e simulimit të këtyre varianteve të ndryshme të modelit, shohim se rezultatet e modelit të nivelit të sistemit dhe modelit të detajuar janë të njëjta.
Nëse i hedhim një vështrim më të afërt rezultateve të simulimit, shohim se edhe përkundër dinamikës së shkaktuar nga ndërrimi i pajisjeve të energjisë në versionin e detajuar të modelit tonë, rezultatet e përgjithshme të simulimit janë të njëjta.
Kjo na lejon të kryejmë përsëritje të shpejta në nivel sistemi, si dhe analiza të detajuara të sistemit elektrik në nivel kokrrizor. Në këtë mënyrë ne mund t'i arrijmë qëllimet tona në mënyrë efektive.
Tani le të flasim për modelin me të cilin po punojmë. Ne kemi krijuar disa opsione për secilin komponent në rrjetin elektrik. Ne do të zgjedhim se cilin variant përbërës do të përdorim në varësi të problemit që po zgjidhim.
Kur eksplorojmë opsionet e gjenerimit të energjisë në rrjet, ne mund të zëvendësojmë gjeneratorin e integruar të makinës me një gjenerator me shpejtësi të ndryshueshme të tipit ciklokonvektor ose një gjenerator të frekuencës së bashkuar DC. Ne mund të përdorim komponentë abstraktë ose të detajuar të ngarkesës në një qark AC.
Në mënyrë të ngjashme, për një rrjet DC, ne mund të përdorim një opsion abstrakt, të detajuar ose shumëdisiplinor që merr parasysh ndikimin e disiplinave të tjera fizike si mekanika, hidraulika dhe efektet e temperaturës.
Më shumë detaje rreth modelit.
Këtu shihni gjeneratorin, rrjetin e shpërndarjes dhe komponentët në rrjet. Modeli aktualisht është krijuar për simulim me modele të komponentëve abstraktë. Aktivizuesi modelohet thjesht duke specifikuar fuqinë aktive dhe reaktive që konsumon komponenti.
Nëse e konfigurojmë këtë model për të përdorur variante të detajuara të komponentëve, aktivizuesi tashmë është modeluar si një makinë elektrike. Ne kemi motor sinkron me magnet të përhershëm, konvertues dhe autobus DC dhe sistem kontrolli. Nëse shikojmë njësinë transformator-ndreqës, shohim se ajo është modeluar duke përdorur transformatorë dhe ura universale që përdoren në elektronikën e fuqisë.
Mund të zgjedhim gjithashtu një opsion sistemi (në ngarkesat TRU DC -> Zgjedhjet e Bllokut -> Multidomain) që merr parasysh efektet që lidhen me fenomene të tjera fizike (në Pompën e karburantit). Për pompën e karburantit, shohim se kemi një pompë hidraulike, ngarkesa hidraulike. Për ngrohësin, ne shohim marrjen në konsideratë të efekteve të temperaturës që ndikojnë në sjelljen e atij komponenti ndërsa temperatura ndryshon. Gjeneratori ynë është modeluar duke përdorur një makinë sinkrone dhe ne kemi një sistem kontrolli për të vendosur fushën e tensionit për këtë makinë.
Ciklet e fluturimit zgjidhen duke përdorur një variabël MATLAB të quajtur Flight_Cycle_Num. Dhe këtu shohim të dhëna nga hapësira e punës MATLAB që kontrollon kur disa komponentë të rrjetit elektrik ndizen dhe fiken. Kjo skemë (Plot_FC) tregon për ciklin e parë të fluturimit kur komponentët janë ndezur ose fikur.
Nëse e akordojmë modelin në versionin Tuned, mund të përdorim këtë skript (Test_APN_Model_SHORT) për të ekzekutuar modelin dhe për ta testuar atë në tre cikle të ndryshme fluturimi. Cikli i parë i fluturimit është duke u zhvilluar dhe ne jemi duke e testuar sistemin në kushte të ndryshme. Më pas ne konfigurojmë automatikisht modelin për të ekzekutuar një cikël të dytë fluturimi dhe një të tretë. Pas përfundimit të këtyre testeve, ne kemi një raport që tregon rezultatet e këtyre tre testeve në krahasim me testet e mëparshme. Në raport mund të shihni pamjet e modelit, pamjet e grafikëve që tregojnë shpejtësinë, tensionin dhe fuqinë e gjeneruar në daljen e gjeneratorit, grafikët e krahasimit me testet e mëparshme, si dhe rezultatet e një analize të cilësisë së rrjetit elektrik.
Gjetja e një shkëmbimi ndërmjet besnikërisë së modelit dhe shpejtësisë së simulimit është çelësi për përdorimin efektiv të simulimit. Ndërsa shtoni më shumë detaje në modelin tuaj, koha e nevojshme për të llogaritur dhe simuluar modelin rritet. Është e rëndësishme të personalizoni modelin për problemin specifik që po zgjidhni.
Kur jemi të interesuar për detaje si cilësia e energjisë, ne shtojmë efekte si ndërrimi i elektronikës së energjisë dhe ngarkesat realiste. Megjithatë, kur jemi të interesuar për çështje të tilla si gjenerimi ose konsumi i energjisë nga komponentë të ndryshëm në rrjetin elektrik, ne do të përdorim metodën komplekse të simulimit, ngarkesat abstrakte dhe modelet e tensionit mesatar.
Duke përdorur produktet e Mathworks, mund të zgjidhni nivelin e duhur të detajeve për problemin në fjalë.
Për të dizajnuar në mënyrë efektive, ne kemi nevojë për modele abstrakte dhe të detajuara të komponentëve. Ja se si këto opsione përshtaten në procesin tonë të zhvillimit:
- Së pari, ne sqarojmë kërkesat duke përdorur një version abstrakt të modelit.
- Ne përdorim më pas kërkesat e rafinuara për të projektuar komponentin në detaje.
- Ne mund të kombinojmë një version abstrakt dhe të detajuar të një komponenti në modelin tonë, duke lejuar verifikimin dhe kombinimin e komponentit me sistemet mekanike dhe sistemet e kontrollit.
- Së fundi, ne mund të përdorim rezultatet e simulimit të modelit të detajuar për të rregulluar parametrat e modelit abstrakt. Kjo do të na japë një model që funksionon shpejt dhe prodhon rezultate të sakta.
Ju mund të shihni se këto dy opsione - sistemi dhe modeli i detajuar - plotësojnë njëra-tjetrën. Puna që bëjmë me modelin abstrakt për të qartësuar kërkesat redukton numrin e përsëritjeve të kërkuara për dizajnin e detajuar. Kjo përshpejton procesin tonë të zhvillimit. Rezultatet e simulimit të modelit të detajuar na japin një model abstrakt që funksionon shpejt dhe prodhon rezultate të sakta. Kjo na lejon të arrijmë një përputhje midis nivelit të detajeve të modelit dhe detyrës që po kryen simulimi.
Shumë kompani në mbarë botën përdorin MOS për të zhvilluar sisteme komplekse. Airbus po zhvillon një sistem të menaxhimit të karburantit për A380 bazuar në MOP. Ky sistem përmban më shumë se 20 pompa dhe më shumë se 40 valvola. Ju mund të imagjinoni numrin e skenarëve të ndryshëm të dështimit që mund të ndodhin. Duke përdorur simulimin, ata mund të kryejnë mbi njëqind mijë teste çdo fundjavë. Kjo u jep atyre besim se, pavarësisht nga skenari i dështimit, sistemi i tyre i kontrollit mund ta trajtojë atë.
Tani që kemi parë një përmbledhje të modelit tonë dhe qëllimet tona të simulimit, ne do të ecim përmes procesit të projektimit. Ne do të fillojmë duke përdorur një model abstrakt për të sqaruar kërkesat e sistemit. Këto kërkesa të rafinuara do të përdoren për dizajn të detajuar.
Ne do të shohim se si të integrojmë dokumentet e kërkesave në procesin e zhvillimit. Ne kemi një dokument të madh kërkesash që përshkruan të gjitha kërkesat për sistemin tonë. Është shumë e vështirë të krahasosh kërkesat me projektin në tërësi dhe të sigurohesh që projekti i plotëson këto kërkesa.
Duke përdorur SLVNV, ju mund të lidhni drejtpërdrejt dokumentet e kërkesave dhe modelin në Simulink. Ju mund të krijoni lidhje direkt nga modeli direkt me kërkesat. Kjo e bën më të lehtë verifikimin nëse një pjesë e caktuar e modelit lidhet me një kërkesë specifike dhe anasjelltas. Ky komunikim është i dyanshëm. Pra, nëse po shohim një kërkesë, mund të hidhemi shpejt te një model për të parë se si plotësohet kjo kërkesë.
Tani që kemi integruar dokumentin e kërkesave në rrjedhën e punës, ne do të përmirësojmë kërkesat për rrjetin elektrik. Në mënyrë të veçantë, ne do të shqyrtojmë kërkesat e ngarkesës së funksionimit, pikut dhe projektimit për gjeneratorët dhe linjat e transmetimit. Ne do t'i testojmë ato në një gamë të gjerë kushtesh të rrjetit. Ato. gjatë cikleve të ndryshme të fluturimit, kur ngarkesa të ndryshme ndizen dhe fiken. Meqenëse po fokusohemi vetëm te energjia, do të neglizhojmë kalimin në elektronikën e energjisë. Prandaj, ne do të përdorim modele abstrakte dhe metoda të thjeshtuara simulimi. Kjo do të thotë që ne do të akordojmë modelin për të injoruar detajet që nuk na duhen. Kjo do ta bëjë simulimin të funksionojë më shpejt dhe do të na lejojë të testojmë kushtet gjatë cikleve të gjata të fluturimit.
Ne kemi një burim të rrymës alternative që kalon përmes një zinxhiri rezistencash, kapacitetesh dhe induktancash. Ka një çelës në qark që hapet pas njëfarë kohe dhe më pas mbyllet përsëri. Nëse ekzekutoni simulimin, mund t'i shihni rezultatet me zgjidhësin e vazhdueshëm. (V1) Mund të shihni që luhatjet që lidhen me hapjen dhe mbylljen e çelësit shfaqen me saktësi.
Tani le të kalojmë në modalitetin diskrete. Klikoni dy herë në bllokun PowerGui dhe zgjidhni zgjidhësin diskret në skedën Zgjidhës. Ju mund të shihni se zgjidhësi diskret është zgjedhur tani. Le të fillojmë simulimin. Do të shihni që rezultatet tani janë pothuajse të njëjta, por saktësia varet nga shkalla e zgjedhur e mostrës.
Tani mund të zgjedh modalitetin kompleks të simulimit, të vendos frekuencën - pasi zgjidhja merret vetëm në një frekuencë të caktuar - dhe të ekzekutoj përsëri simulimin. Do të shihni që shfaqen vetëm amplituda e sinjalit. Duke klikuar në këtë bllok, unë mund të ekzekutoj një skript MATLAB që do të ekzekutojë modelin në mënyrë sekuenciale në të tre mënyrat e simulimit dhe do t'i vizatojë parcelat që rezultojnë njëra mbi tjetrën. Nëse shikojmë më afër rrymën dhe tensionin, do të shohim se rezultatet diskrete janë afër atyre të vazhdueshme, por përkojnë plotësisht. Nëse shikoni rrymën, mund të shihni se ka një kulm që nuk u vu re në modalitetin diskrete të simulimit. Dhe ne shohim që mënyra komplekse ju lejon të shihni vetëm amplituda. Nëse shikoni hapin e zgjidhësit, mund të shihni se zgjidhësi kompleks kërkon vetëm 56 hapa, ndërsa zgjidhësit e tjerë kërkonin shumë më tepër hapa për të përfunduar simulimin. Kjo lejoi që mënyra komplekse e simulimit të funksiononte shumë më shpejt se mënyrat e tjera.
Përveç zgjedhjes së një regjimi të përshtatshëm simulimi, ne kemi nevojë për modele me një nivel të përshtatshëm detajesh. Për të sqaruar kërkesat e fuqisë së komponentëve në një rrjet elektrik, ne do të përdorim modele abstrakte të zbatimit të përgjithshëm. Blloku i ngarkesës dinamike na lejon të specifikojmë fuqinë aktive dhe reaktive që një komponent konsumon ose gjeneron në rrjet.
Ne do të përcaktojmë një model fillestar abstrakt për fuqinë reaktive dhe aktive bazuar në një grup fillestar kërkesash. Ne do të përdorim bllokun e burimit Ideal si burim. Kjo do t'ju lejojë të vendosni tensionin në rrjet, dhe ju mund ta përdorni këtë për të përcaktuar parametrat e gjeneratorit dhe për të kuptuar se sa energji duhet të prodhojë.
Më pas, do të shihni se si të përdorni simulimin për të përmirësuar kërkesat e energjisë për një gjenerator dhe linja transmetimi.
Ne kemi një grup fillestar kërkesash që përfshijnë vlerësimin e fuqisë dhe faktorin e fuqisë për komponentët në rrjet. Ne kemi gjithashtu një sërë kushtesh në të cilat ky rrjet mund të funksionojë. Ne duam t'i përsosim këto kërkesa fillestare duke testuar në një gamë të gjerë kushtesh. Ne do ta bëjmë këtë duke akorduar modelin për të përdorur ngarkesa dhe burime abstrakte dhe duke testuar kërkesat në një gamë të gjerë kushtesh funksionimi.
Ne do ta konfigurojmë modelin për të përdorur modele abstrakte të ngarkesave dhe gjeneratorëve dhe do të shohim fuqinë e gjeneruar dhe konsumuar në një gamë të gjerë kushtesh funksionimi.
Tani do të kalojmë te dizajn i detajuar. Ne do të përdorim kërkesat e rafinuara për të detajuar dizajnin dhe do t'i kombinojmë këta komponentë të detajuar me modelin e sistemit për të zbuluar problemet e integrimit.
Sot, ekzistojnë disa opsione për prodhimin e energjisë elektrike në një avion. Zakonisht gjeneratori drejtohet nga komunikimi me një turbinë me gaz. Turbina rrotullohet me një frekuencë të ndryshueshme. Nëse rrjeti duhet të ketë një frekuencë fikse, atëherë kërkohet një konvertim nga shpejtësia e ndryshueshme e boshtit të turbinës në një frekuencë konstante në rrjet. Kjo mund të bëhet duke përdorur një makinë të integruar me shpejtësi konstante në rrjedhën e sipërme të gjeneratorit, ose duke përdorur elektronikë të energjisë për të kthyer AC me frekuencë të ndryshueshme në AC me frekuencë konstante. Ekzistojnë gjithashtu sisteme me frekuencë lundruese, ku frekuenca në rrjet mund të ndryshojë dhe shndërrimi i energjisë ndodh në ngarkesat në rrjet.
Secila prej këtyre opsioneve kërkon një gjenerator dhe elektronikë të energjisë për të kthyer energjinë.
Kemi një turbinë me gaz që rrotullohet me shpejtësi të ndryshueshme. Kjo turbinë përdoret për të rrotulluar boshtin e gjeneratorit, i cili prodhon rrymë alternative me frekuencë të ndryshueshme. Opsione të ndryshme të elektronikës së energjisë mund të përdoren për të kthyer këtë frekuencë të ndryshueshme në një frekuencë fikse. Ne dëshirojmë të vlerësojmë këto opsione të ndryshme. Kjo mund të bëhet duke përdorur SPS.
Ne mund të modelojmë secilin prej këtyre sistemeve dhe të ekzekutojmë simulime në kushte të ndryshme për të vlerësuar se cili opsion është më i miri për sistemin tonë. Le të kalojmë te modeli dhe të shohim se si bëhet kjo.
Këtu është modeli me të cilin po punojmë. Shpejtësia e ndryshueshme nga boshti i turbinës me gaz transmetohet te gjeneratori. Dhe ciklokonverter përdoret për të prodhuar rrymë alternative me frekuencë fikse. Nëse drejtoni simulimin, do të shihni se si sillet modeli. Grafiku i sipërm tregon shpejtësinë e ndryshueshme të një turbine me gaz. Ju shikoni që frekuenca po ndryshon. Ky sinjal i verdhë në grafikun e dytë është voltazhi nga njëra nga fazat në daljen e gjeneratorit. Kjo rrymë alternative me frekuencë fikse krijohet nga shpejtësia e ndryshueshme duke përdorur elektronikën e fuqisë.
Le të shohim se si përshkruhen ngarkesat AC. E jona është e lidhur me një llambë, një pompë hidraulike dhe një aktivizues. Këta komponentë janë modeluar duke përdorur blloqe nga SPS.
Secili prej këtyre blloqeve në SPS përfshin cilësimet e konfigurimit për t'ju lejuar të akomodoni konfigurime të ndryshme të komponentëve dhe të rregulloni nivelin e detajeve në modelin tuaj.
Ne i konfiguruam modelet për të ekzekutuar një version të detajuar të secilit komponent. Pra, ne kemi shumë fuqi për të modeluar ngarkesat AC dhe duke simuluar komponentë të detajuar në modalitetin diskrete, ne mund të shohim shumë më tepër detaje të asaj që po ndodh në rrjetin tonë elektrik.
Një nga detyrat që do të kryejmë me versionin e detajuar të modelit është analiza e cilësisë së energjisë elektrike.
Kur një ngarkesë futet në sistem, mund të shkaktojë shtrembërim të formës së valës në burimin e tensionit. Ky është një sinusoid ideal, dhe një sinjal i tillë do të jetë në daljen e gjeneratorit nëse ngarkesat janë konstante. Megjithatë, me rritjen e numrit të komponentëve që mund të ndizen dhe fiken, kjo formë vale mund të shtrembërohet dhe të rezultojë në mbikalime kaq të vogla.
Këto pika në formën e valës në burimin e tensionit mund të shkaktojnë probleme. Kjo mund të çojë në mbinxehje të gjeneratorit për shkak të kalimit në elektronikën e energjisë, kjo mund të krijojë rryma të mëdha neutrale dhe gjithashtu të shkaktojë ndërrim të panevojshëm në elektronikën e energjisë, sepse ata nuk e presin këtë kërcim në sinjal.
Harmonic Distortion ofron një masë të cilësisë së energjisë elektrike AC. Është e rëndësishme të matet ky raport në kushtet e ndryshimit të rrjetit, sepse cilësia do të ndryshojë në varësi të cilës komponent është ndezur dhe fikur. Ky raport është i lehtë për t'u matur duke përdorur mjetet e MathWorks dhe mund të automatizohet për testim në një gamë të gjerë kushtesh.
Mësoni më shumë rreth THD në .
Më tej do të shohim se si të zbatohet analiza e cilësisë së energjisë duke përdorur simulimin.
Ne kemi një model të rrjetit elektrik të një avioni. Për shkak të ngarkesave të ndryshme në rrjet, forma e valës së tensionit në daljen e gjeneratorit është e shtrembëruar. Kjo çon në një përkeqësim të cilësisë së ushqimit. Këto ngarkesa shkëputen dhe sillen në internet në periudha të ndryshme gjatë ciklit të fluturimit.
Ne duam të vlerësojmë cilësinë e energjisë së këtij rrjeti në kushte të ndryshme. Për këtë ne do të përdorim SPS dhe MATLAB për të llogaritur automatikisht THD. Ne mund të llogarisim raportin në mënyrë interaktive duke përdorur një GUI ose të përdorim një skript MATLAB për automatizim.
Le të kthehemi te modeli për t'ju treguar këtë me një shembull. Modeli ynë i rrjetit elektrik të avionit përbëhet nga një gjenerator, një autobus AC, ngarkesa AC dhe një transformator-ndreqës dhe ngarkesa DC. Ne duam të matim cilësinë e energjisë në pika të ndryshme të rrjetit në kushte të ndryshme. Për të filluar, unë do t'ju tregoj se si ta bëni këtë në mënyrë interaktive vetëm për gjeneratorin. Më pas do t'ju tregoj se si ta automatizoni këtë proces duke përdorur MATLAB. Së pari do të ekzekutojmë një simulim për të mbledhur të dhënat e nevojshme për të llogaritur THD.
Ky grafik (Gen1_Vab) tregon tensionin ndërmjet fazave të gjeneratorit. Siç mund ta shihni, kjo nuk është një valë e përsosur sinus. Kjo do të thotë se cilësia e energjisë së rrjetit ndikohet nga komponentët në rrjet. Pasi të përfundojë simulimi, ne do të përdorim Transformimin e Shpejtë të Furierit për të llogaritur THD. Do të hapim bllokun powergui dhe do të hapim mjetin e analizës FFT. Mund të shihni që mjeti ngarkohet automatikisht me të dhënat që kam regjistruar gjatë simulimit. Ne do të zgjedhim dritaren FFT, do të specifikojmë frekuencën dhe diapazonin dhe do të shfaqim rezultatet. Ju mund të shihni se faktori i shtrembërimit harmonik është 2.8%. Këtu mund të shihni kontributin e harmonikëve të ndryshëm. Ju patë se si mund të llogaritni koeficientin e shtrembërimit harmonik në mënyrë interaktive. Por ne do të donim ta automatizonim këtë proces për të llogaritur koeficientin në kushte të ndryshme dhe në pika të ndryshme në rrjet.
Tani do të shikojmë opsionet e disponueshme për modelimin e ngarkesave DC.
Ne mund të modelojmë ngarkesa të pastra elektrike si dhe ngarkesa multidisiplinare që përmbajnë elemente nga fusha të ndryshme inxhinierike, si efekte elektrike dhe termike, elektrike, mekanike dhe hidraulike.
Qarku ynë DC përfshin një ndreqës transformator, llamba, ngrohës, pompë karburanti dhe bateri. Modelet e detajuara mund të marrin parasysh efektet nga zona të tjera, për shembull, një model ngrohës merr parasysh ndryshimet në sjelljen e pjesës elektrike me ndryshimet e temperaturës. Pompa e karburantit merr parasysh efektet nga zona të tjera për të parë gjithashtu ndikimin e tyre në sjelljen e komponentit. Do të kthehem te modeli për t'ju treguar se si duket.
Ky është modeli me të cilin punojmë. Siç mund ta shihni, tani ndreqësi-transformator dhe rrjeti DC janë thjesht elektrikë, d.m.th. merren parasysh vetëm efektet nga fusha elektrike. Ata kanë modele të thjeshtuara elektrike të komponentëve në këtë rrjet. Ne mund të zgjedhim një variant të këtij sistemi (TRU DC Loads -> Multidomain) që merr parasysh efektet nga fusha të tjera inxhinierike. E shihni që në rrjet kemi të njëjtat komponentë, por në vend të numrit të modeleve elektrike, kemi shtuar efekte të tjera - për shembull, për hiterin, një rrjet fizik temperaturash që merr parasysh ndikimin e temperaturës në sjellje. Në pompë tani marrim parasysh efektet hidraulike të pompave dhe ngarkesave të tjera në sistem.
Komponentët që shihni në model janë mbledhur nga blloqet e bibliotekës Simscape. Ka blloqe për llogaritjen e disiplinave elektrike, hidraulike, magnetike dhe të tjera. Duke përdorur këto blloqe, ju mund të krijoni modele që ne i quajmë multidisiplinare, d.m.th. duke marrë parasysh efektet nga disiplina të ndryshme fizike dhe inxhinierike.
Efektet nga zona të tjera mund të integrohen në modelin e rrjetit elektrik.
Biblioteka e bllokut Simscape përfshin blloqe për simulimin e efekteve nga fusha të tjera, të tilla si hidraulika ose temperatura. Duke përdorur këta komponentë, ju mund të krijoni ngarkesa më realiste të rrjetit dhe më pas të përcaktoni më saktë kushtet në të cilat këta komponentë mund të funksionojnë.
Duke kombinuar këta elementë, ju mund të krijoni komponentë më kompleksë, si dhe të krijoni disiplina ose zona të reja të personalizuara duke përdorur gjuhën Simscape.
Komponentët më të avancuar dhe parametrat e parametrizimit janë të disponueshëm në shtesat e specializuara Simscape. Komponentët më kompleksë dhe të detajuar janë të disponueshëm në këto biblioteka, duke marrë parasysh efekte të tilla si humbjet e efikasitetit dhe efektet e temperaturës. Ju gjithashtu mund të modeloni sisteme XNUMXD dhe me shumë trupa duke përdorur SimMechanics.
Tani që kemi përfunduar dizajnin e detajuar, do të përdorim rezultatet e simulimeve të detajuara për të rregulluar parametrat e modelit abstrakt. Kjo do të na japë një model që funksionon shpejt, ndërsa ende prodhon rezultate që përputhen me rezultatet e një simulimi të detajuar.
Ne filluam procesin e zhvillimit me modele abstrakte të komponentëve. Tani që kemi modele të detajuara, dëshirojmë të sigurohemi që këto modele abstrakte të prodhojnë rezultate të ngjashme.
E gjelbër tregon kërkesat fillestare që kemi marrë. Ne dëshirojmë që rezultatet nga modeli abstrakt, i paraqitur këtu me blu, të jenë afër rezultateve nga simulimi i modelit të detajuar, të paraqitur me të kuqe.
Për ta bërë këtë, ne do të përcaktojmë fuqitë aktive dhe reaktive për modelin abstrakt duke përdorur sinjalin hyrës. Në vend që të përdorim vlera të veçanta për fuqinë aktive dhe reaktive, ne do të krijojmë një model të parametrizuar dhe do t'i rregullojmë këto parametra në mënyrë që kurbat e fuqisë aktive dhe reaktive nga simulimi i modelit abstrakt të përputhen me modelin e detajuar.
Më pas, do të shohim se si modeli abstrakt mund të akordohet për të përputhur me rezultatet e modelit të detajuar.
Kjo është detyra jonë. Ne kemi një model abstrakt të një komponenti në një rrjet elektrik. Kur aplikojmë një sinjal të tillë kontrolli në të, dalja është rezultati i mëposhtëm për fuqinë aktive dhe reaktive.
Kur aplikojmë të njëjtin sinjal në hyrjen e një modeli të detajuar, marrim rezultate si këto.
Ne kemi nevojë që rezultatet e simulimit të modelit abstrakt dhe të detajuar të jenë të qëndrueshme në mënyrë që të mund të përdorim modelin abstrakt për të përsëritur shpejt modelin e sistemit. Për ta bërë këtë, ne do të rregullojmë automatikisht parametrat e modelit abstrakt derisa rezultatet të përputhen.
Për ta bërë këtë, ne do të përdorim SDO, i cili mund të ndryshojë automatikisht parametrat derisa rezultatet e modeleve abstrakte dhe të detajuara të përputhen.
Për të konfiguruar këto cilësime, ne do të ndjekim hapat e mëposhtëm.
- Së pari, ne importojmë rezultatet e simulimit të modelit të detajuar dhe zgjedhim këto të dhëna për vlerësimin e parametrave.
- Më pas do të specifikojmë se cilët parametra duhet të konfigurohen dhe do të vendosim intervalet e parametrave.
- Më pas, ne do të vlerësojmë parametrat, me SDO duke rregulluar parametrat derisa rezultatet të përputhen.
- Së fundi, ne mund të përdorim të dhëna të tjera hyrëse për të vërtetuar rezultatet e vlerësimit të parametrave.
Ju mund ta shpejtoni ndjeshëm procesin e zhvillimit duke shpërndarë simulime duke përdorur llogaritjen paralele.
Mund të ekzekutoni simulime të veçanta në bërthama të ndryshme të një procesori me shumë bërthama ose në grupe kompjuterike. Nëse keni një detyrë që ju kërkon të ekzekutoni simulime të shumta - për shembull, analiza Monte Carlo, përshtatja e parametrave ose ekzekutimi i cikleve të shumëfishta fluturimi - mund t'i shpërndani këto simulime duke i ekzekutuar në një makinë lokale me shumë bërthama ose grup kompjuteri.
Në shumë raste, kjo nuk do të jetë më e vështirë sesa zëvendësimi i ciklit for në skenar me një paralele for, parfor. Kjo mund të çojë në një shpejtësi të konsiderueshme në simulimet e ekzekutimit.
Ne kemi një model të rrjetit elektrik të një avioni. Ne dëshirojmë ta testojmë këtë rrjet në një gamë të gjerë kushtesh funksionimi - duke përfshirë ciklet e fluturimit, ndërprerjet dhe motin. Ne do të përdorim PCT për të përshpejtuar këto teste, MATLAB për të akorduar modelin për çdo test që duam të ekzekutojmë. Më pas do të shpërndajmë simulimet nëpër bërthama të ndryshme të kompjuterit tim. Do të shohim që testet paralele përfundojnë shumë më shpejt se ato të njëpasnjëshme.
Këtu janë hapat që do të duhet të ndjekim.
- Së pari, ne do të krijojmë një grup procesesh punëtore, ose të ashtuquajturit punëtorë MATLAB, duke përdorur komandën parpool.
- Më pas, ne do të gjenerojmë grupe parametrash për çdo test që duam të ekzekutojmë.
- Ne do të ekzekutojmë simulimet së pari në mënyrë sekuenciale, njëra pas tjetrës.
- Dhe pastaj krahasojeni këtë me simulimet e kryera paralelisht.
Sipas rezultateve, koha totale e testimit në modalitetin paralel është afërsisht 4 herë më pak se në modalitetin sekuencial. Ne pamë në grafikët se konsumi i energjisë është përgjithësisht në nivelin e pritur. Pikat e dukshme lidhen me kushte të ndryshme të rrjetit kur konsumatorët janë të ndezur dhe fikur.
Simulimet përfshinin shumë teste që ne ishim në gjendje t'i ekzekutonim shpejt duke shpërndarë simulimet nëpër bërthama të ndryshme kompjuterike. Kjo na lejoi të vlerësonim një gamë vërtet të gjerë të kushteve të fluturimit.
Tani që kemi përfunduar këtë pjesë të procesit të zhvillimit, do të shohim se si mund të automatizojmë krijimin e dokumentacionit për çdo hap, si mund të ekzekutojmë automatikisht testet dhe të dokumentojmë rezultatet.
Dizajni i sistemit është gjithmonë një proces përsëritës. Ne bëjmë një ndryshim në një projekt, testojmë ndryshimin, vlerësojmë rezultatet dhe më pas bëjmë një ndryshim të ri. Procesi i dokumentimit të rezultateve dhe arsyetimit për ndryshime kërkon një kohë të gjatë. Ju mund ta automatizoni këtë proces duke përdorur SLRG.
Duke përdorur SLRG, ju mund të automatizoni ekzekutimin e testeve dhe më pas të mblidhni rezultatet e atyre testeve në formën e një raporti. Raporti mund të përfshijë vlerësimin e rezultateve të testimit, pamjet e modeleve dhe grafikët, kodin C dhe MATLAB.
Do ta mbyll duke kujtuar pikat kryesore të këtij prezantimi.
- Ne pamë shumë mundësi për të akorduar modelin për të gjetur një ekuilibër midis besnikërisë së modelit dhe shpejtësisë së simulimit - duke përfshirë mënyrat e simulimit dhe nivelet e abstraksionit të modelit.
- Ne pamë se si mund të shpejtojmë simulimet duke përdorur algoritme optimizimi dhe llogaritje paralele.
- Më në fund, pamë se si mund ta përshpejtojmë procesin e zhvillimit duke automatizuar detyrat e simulimit dhe analizës në MATLAB.
Autori i materialit - Mikhail Peselnik, inxhinier .
Lidhje me këtë webinar
Burimi: www.habr.com