У даній публікації представлена транскрипція вебінару . Вебінар проводив Михайло Пісельник, інженер .)
Сьогодні ми дізнаємося, що можна налаштовувати моделі для оптимального балансу між достовірністю та точністю результатів симуляції та швидкістю процесу симуляції. Це ключ до ефективного використання симуляції та впевненості в тому, що рівень деталізації вашої моделі відповідає задачі, яку ви збираєтесь виконувати.
Ми також дізнаємось:
- Як можна прискорювати симуляції шляхом використання алгоритмів оптимізації та паралельних обчислень;
- Як розподіляти симуляції на кількох ядрах комп'ютера, прискорюючи такі завдання, як оцінка параметрів та вибір параметрів;
- Як прискорити розробку шляхом автоматизації задач симуляції та аналізу з використанням MATLAB;
- Як використовувати скрипти MATLAB для гармонійного аналізу та документувати результати будь-яких видів тестів за допомогою автоматичної генерації звітів.
Ми розпочнемо з огляду моделі електричної мережі літака. Обговоримо, які цілі симуляції ми переслідуємо, та розглянемо процес розробки, який використовувався для створення моделі.
Потім підемо етапами цього процесу, включаючи початковий проект – де ми уточнюємо вимоги. Детальний проект – де ми розглянемо окремі компоненти електромережі, і нарешті ми будемо використовувати результати симуляції деталізованого проекту для того, щоб налаштувати параметри абстрактної моделі. Зрештою, ми подивимося, як можна задокументувати результати всіх цих етапів у звітах.
Ось схематичне зображення системи, яку ми розробляємо. Це модель половини літака, яка включає генератор, шину змінного струму, різні навантаження в мережі змінного струму, трансформаторно-випрямляючий блок, шину постійного струму з різними навантаженнями та батарею.
Вимикачі використовуються для підключення компонентів до електричної мережі. У міру того, як компоненти вмикаються та відключаються під час польоту, умови в електричній мережі можуть змінюватися. Ми хочемо проаналізувати цю половину електромережі літака за таких мінливих умов.
Повна модель електромережі літака повинна містити інші компоненти. Ми не включили їх у цю модель половини літака, тому що хочемо проаналізувати лише взаємодії між цими компонентами. Це поширена практика в авіабудуванні та кораблебудуванні.
Цілі симуляції:
- Визначити вимоги до електроенергії для різних компонентів, а також ліній живлення, що їх з'єднують.
- Проаналізувати взаємодії у системі між компонентами з різних інженерних областей, включаючи електричні, механічні, гідравлічні та температурні ефекти.
- І на більш детальному рівні здійснити гармонійний аналіз.
- Проаналізувати якість електроживлення за мінливих умов і подивитися на напруги та струми у різних вузлах мережі.
Цей набір цілей для симуляції найкраще задовольняється з використанням моделей різного ступеня деталізації. Ми побачимо, що в міру руху процесу розробки, у нас будуть абстрактна і детальна моделі.
Коли ми подивимося на результати симуляції різних варіантів моделей, ми побачимо, що результати моделі системного рівня і деталізованої моделі збігаються.
Якщо ми подивимося уважніше на результати симуляції, то побачимо, що незважаючи на динаміку, обумовлену перемиканням силових пристроїв у детальному варіанті нашої моделі, в цілому результати симуляції збігаються.
Це дозволяє здійснювати швидкі ітерації на системному рівні, а також здійснювати докладний аналіз електричної системи на детальному рівні. Таким чином, ми можемо ефективно досягати наших цілей.
Тепер розповімо про модель, з якою ми працюємо. Ми створили кілька варіантів для кожного компонента електричної мережі. Ми вибиратимемо, який варіант компонента використовувати, залежно від задачі, яку ми вирішуємо.
Коли ми досліджуємо варіанти генерації живлення електромережі, ми можемо замінити генератор з інтегрованим приводом на генератор змінної швидкості постійної частоти циклоконвекторного типу або ПСПЧ генератор DC зв'язком. Ми можемо використовувати абстрактні або деталізовані компоненти навантажень у ланцюзі змінного струму.
Схожим чином, для мережі постійного струму ми можемо використовувати абстрактний, деталізований або багатодисциплінарний варіант, який враховує вплив інших фізичних дисциплін, таких як механіка, гідравліка та температурні ефекти.
Докладніше про модель.
Тут ви бачите генератор, розподільну мережу та компоненти в мережі. На даний момент модель налаштована на симуляцію з абстрактними моделями компонентів. Виконавчий механізм моделюється просто вказівкою активної та реактивної потужності, яку споживає цей компонент.
Якщо ми налаштуємо цю модель для детальних варіантів компонентів, то виконавчий механізм вже моделюється як електрична машина. Ми маємо синхронний двигун на постійних магнітах, конвертори і шина постійного струму, а також система управління. Якщо ми подивимося на трансформаторно-випрямний блок, то побачимо, що він моделюється з використанням трансформаторів та універсальних мостів, що використовуються у силовій електроніці.
Ми також можемо вибрати варіант системи (TRU DC Loads -> Block Choices -> Multidomain), який враховує ефекти, пов'язані з іншими фізичними явищами (в Fuel Pump). Для паливного насоса ми бачимо, що ми маємо гідравлічний насос, гідравлічні навантаження. Для обігрівача ми бачимо облік температурних ефектів, які впливають на поведінку цього компонента в міру зміни температури. Наш генератор моделюється за допомогою синхронної машини, і у нас є система управління для завдання поля напруги для цієї машини.
Польотні цикли вибираються за допомогою змінної MATLAB на ім'я Flight_Cycle_Num. І тут ми бачимо дані з робочого простору MATLAB, які керують тим, коли вмикаються та вимикаються певні компоненти електричної мережі. Цей графік (Plot_FC) показує для першого польотного циклу, коли компоненти вмикаються або вимикаються.
Якщо налаштувати модель на абстрактну версію (Tuned), ми можемо використовувати цей скрипт (Test_APN_Model_SHORT) для запуску моделі та тестування її в трьох різних польотних циклах. Працює перший польотний цикл, і ми тестуємо систему за різних умов. Потім ми автоматично налаштовуємо модель для запуску другого польотного циклу та третього. По завершенню цих тестів, у нас відкривається звіт, який показує результати цих трьох тестів, порівняно з попередніми тестовими прогонами. У звіті можна побачити скріншоти моделі, скріншоти графіків, що показують швидкість, напругу та потужність, що генерується на виході генератора, графіки порівняння з попередніми тестами, а також результати аналізу якості електричної мережі.
Пошук компромісу між достовірністю моделі та швидкістю симуляції є ключем для ефективного використання симуляції. У міру того, як ви додаєте додаткові деталі до вашої моделі, зростає час, необхідний для розрахунку та симуляції моделі. Важливо налаштувати модель під конкретне завдання, яке ви вирішуєте.
Коли нас цікавлять такі деталі як якість електроенергії, ми додаємо такі ефекти, як перемикання в силовій електроніці та реалістичні навантаження. Однак, коли нас цікавлять такі питання, як генерація або споживання енергії різними компонентами в електромережі, ми будемо використовувати комплексний метод симуляції, абстрактні навантаження та моделі із усередненою напругою.
Використовуючи продукти Mathworks, ви можете вибрати правильний рівень деталізації для вирішуваного завдання.
Щоб ефективно проектувати, нам знадобляться як абстрактні, так і докладні моделі компонентів. Ось як ці варіанти накладаються на процес розробки:
- Спочатку ми уточнюємо вимоги використовуючи абстрактну версію моделі.
- Потім ми використовуємо уточнені вимоги до детального проектування компонента.
- Ми можемо комбінувати абстрактну та детальну версію компонента в нашій моделі, що дозволяє здійснювати верифікацію та комбінувати цей компонент з механічними системами та системою управління.
- Нарешті, ми можемо використовувати результати симуляції детальної моделі, щоб налаштовувати параметри абстрактної моделі. Це дасть нам модель, яка швидко виконується та дає точні результати.
Ви можете бачити, що ці два варіанти – системна та докладна модель – доповнюють один одного. Робота, яку ми робимо з абстрактною моделлю для уточнення вимог, зменшує кількість ітерацій, потрібних для детального проектування. Це прискорює процес розробки. Результати симуляції детальної моделі дають нам абстрактну модель, яка працює швидко та дає точні результати. Це дозволяє нам досягти відповідності між рівнем деталізації моделі та завданням, яке виконує симуляція.
Багато компаній у всьому світі використовують МОП для розробки складних систем. Airbus розробляє систему управління подачею палива A380 на основі МОП. Ця система містить понад 20 насосів та понад 40 клапанів. Можете уявити кількість різних сценаріїв відмови, які можуть статися. З використанням симуляції, вони можуть запускати понад сто тисяч тестів у вихідні. Це дає їм упевненість, що, незалежно від сценарію відмови, їхня система управління може з цим впоратися.
Тепер, коли ми побачили огляд нашої моделі, і наші цілі симуляції, ми пройдемо процес проектування. Ми розпочнемо з того, що скористаємося абстрактною моделлю для уточнення вимог до системи. Ці уточнені вимоги будуть використовуватись для детального проектування.
Ми побачимо, як інтегрувати документи з вимогами до розробки. Ми маємо великий документ з вимогами, в якому вказані всі вимоги для нашої системи. Дуже складно порівняти вимоги з проектом загалом і переконатися, що проект відповідає цим вимогам.
Використовуючи SLVNV, можна безпосередньо пов'язувати документи з вимогами та модель Simulink. Можна створювати зв'язки безпосередньо з моделі безпосередньо до вимог. Це полегшує верифікацію того, що певна частина моделі відноситься до конкретної вимоги і навпаки. Цей зв'язок є двостороннім. Тому, якщо ми дивимося на вимоги, ми можемо швидко перейти до моделі, щоб побачити, як ця вимога виконується.
Тепер, коли ми інтегрували документ з вимогами до робочого процесу, ми будемо уточнювати вимоги для електричної мережі. Конкретно, ми подивимося на вимоги до робочих, пікових та проектованих навантажень для генераторів та ліній передачі. Ми протестуємо їх у широкому діапазоні станів електромережі. Тобто. при різних польотних циклах, коли включаються та вимикаються різні навантаження. Оскільки ми фокусуємося тільки на потужності, ми нехтуватимемо перемиканнями в силовій електроніці. Тому ми будемо використовувати абстрактні моделі та спрощені методи симуляції. Це означає, що ми налаштуємо модель так, щоб ігнорувати деталі, які нам не потрібні. При цьому симуляція проходитиме швидше і дозволить нам протестувати умови за тривалих польотних циклів.
У нас є джерело змінного струму, який проходить через ланцюг опорів, ємностей та індуктивностей. У ланцюзі є вимикач, який розмикається через якийсь час, а потім знову замикається. Якщо запустити симуляцію, можна побачити результати з безперервним решателем. (V1) Ви бачите, що осциляції, пов'язані з розмиканням та замиканням вимикача, відображаються точно.
Тепер перейдемо на дискретний режим. Двічі клацнемо по блоку PowerGui і у вкладці Решатель виберемо дискретний вирішувач. Ви бачите, що тепер вибрано дискретний вирішувач. Запустимо симуляцію. Ви побачите, що результати практично такі самі, але точність залежить від обраної частоти дискретизації.
Тепер я можу вибрати комплексний режим симуляції, задати частоту – оскільки рішення виходить лише на певній частоті – і запустити ще раз симуляцію. Ви побачите, що відображаються лише амплітуди сигналів. Натиснувши цей блок, я можу запустити скрипт MATLAB, який запустить модель послідовно у всіх трьох режимах симуляції і побудує результуючі графіки один на одному. Якщо ми подивимося ближче на струму та напруги, то побачимо, що дискретні результати близькі до безперервних, але збігаються повністю. Якщо подивитися на струм, то видно, що є пік, який не було відзначено у дискретному режимі симуляції. І ми бачимо, що комплексний режим дозволяє побачити лише амплітуду. Якщо подивитися на крок розрахунку, то можна побачити, що комплексному вирішувачу знадобилося всього 56 кроків, тоді як для інших вирішувачів знадобилося набагато більше кроків для завершення симуляції. Це дозволило комплексному режиму симуляції працювати набагато швидше, ніж у інших режимах.
На додаток до вибору відповідного режиму симуляції, нам потрібні моделі відповідного ступеня деталізації. Щоб уточнити вимоги до живлення компонентів в електромережі, ми будемо використовувати абстрактні моделі загального застосування. Блок Dynamic Load дозволяє нам задати активну та реактивну потужність, яку споживає або генерує компонент у мережі.
Ми задамо початкову абстрактну модель для реактивних та активних потужностей на основі початкового набору вимог. Як джерело ми використовуватимемо блок Ideal source – ідеальне джерело. Це дозволить встановити напругу в мережі, і можна використовувати це для визначення параметрів генератора, і розуміння того, скільки потужності він повинен виробляти.
Далі ви побачите, як використовувати симуляцію для уточнення вимог до живлення для генератора та ліній передачі.
У нас є початковий набір вимог, що включає номінальну потужність та коефіцієнт потужності для компонентів у мережі. Ми також маємо діапазон умов, в яких може працювати ця мережа. Ми хочемо уточнити ці початкові вимоги шляхом тестування у широкому діапазоні умов. Ми зробимо це шляхом налаштування моделі для використання абстрактних навантажень та джерел та протестуємо вимоги у широкому діапазоні робочих умов.
Ми налаштуємо модель на використання абстрактних моделей навантажень та генератора, і побачимо генеровану та споживану потужність у широкому діапазоні робочих умов.
Тепер ми перейдемо до детальне проектування. Ми скористаємось уточненими вимогами, щоб деталізувати проект, і ми сумісним ці детальні компоненти із системною моделлю, щоб виявити проблеми інтеграції.
На сьогоднішній день доступні кілька варіантів для генерації електроенергії в літаку. Зазвичай генератор рухається за допомогою зв'язку з газовою турбіною. Турбіна обертається із змінною частотою. Якщо в мережі повинна бути фіксована частота, то потрібне перетворення зі змінної швидкості обертання валу турбіни до постійної частоти мережі. Це може бути зроблено за допомогою вбудованого приводу постійної швидкості до генератора, або шляхом використання силової електроніки для перетворення змінного струму змінної частоти змінний струм постійної частоти. Також існують системи з плаваючою частотою, де частота мережі може змінюватися і перетворення енергії відбувається на навантаженнях у мережі.
Кожен з таких варіантів вимагає генератора і силову електроніку для перетворення енергії.
У нас є газова турбіна, яка обертається зі змінною швидкістю. Ця турбіна використовується для обертання валу генератора, що виробляє змінний струм змінної частоти. Різні варіанти силової електроніки можуть використовуватися для перетворення цієї змінної частоти фіксовану частоту. Ми хотіли б оцінити ці різні варіанти. Це можна зробити з використанням SPS.
Ми можемо змоделювати кожну з цих систем і побудувати результати симуляцій за різних умов, щоб оцінити, який варіант найкраще підходить для нашої системи. Переключимося до моделі та подивимося, як це робиться.
Ось модель, з якою ми працюємо. Змінна швидкість з валу газової турбіни передається генератору. І циклоконвертор використовується, щоб видавати змінний струм фіксованої частоти. Якщо запустити симуляцію, то буде видно, як поводиться модель. На верхньому графіку показана змінна частота обертання газової турбіни. Ви бачите, що частота змінюється. Цей жовтий сигнал на другому графіку – напруга з однієї фази на виході генератора. Цей змінний струм фіксованої частоти створюється із змінної частоти обертання з використанням силової електроніки.
Давайте подивимося, як описуються навантаження у мережі змінного струму. До нашої підключені лампа, гідравлічний насос та виконавчий механізм. Ці компоненти моделюються за допомогою блоків з SPS.
Кожен із цих блоків у SPS включає налаштування конфігурації, що дозволяють врахувати різні конфігурації компонентів, а також щоб підлаштувати рівень деталізації у вашій моделі.
Ми налаштували моделі для запуску детальної версії кожного компонента. Таким чином, у нас багато можливостей для моделювання навантажень у мережі змінного струму та шляхом симуляції детальних компонентів у дискретному режимі ми можемо побачити набагато більше деталей того, що відбувається у нашій електричній мережі.
Одне із завдань, яке ми виконуватимемо з детальною версією моделі – це аналіз якості електричної енергії.
Коли в системі з'являється навантаження, це може спричинити перекручування форми сигналу на джерелі напруги. Це ідеальна синусоїда і такий сигнал буде на виході генератора, якщо навантаження будуть постійними. Однак, у міру збільшення числа компонентів, які можуть включатися та вимикатися, ця форма сигналу може спотворюватися, і призводити до таких невеликих викидів.
Ці викиди у вигляді сигналу на джерелі напруги можуть призводити до проблем. Це може призводити до перегріву генератора через перемикання в силовій електроніці, може створити великі нейтральні струми, а також викликати непотрібні перемикання в силовій електроніці, т.к. вони не чекають цього брязкоту в сигналі.
Коефіцієнт гармонійних спотворень пропонує міру оцінки якості електричної енергії змінного струму. Важливо вимірювати цей коефіцієнт за мінливих умов в мережі, тому що якість змінюватиметься в залежності від того, який компонент включається і вимикається. Цей коефіцієнт легко виміряти за допомогою інструментів Матворкс і можна автоматизувати для тестування в широкому діапазоні умов.
Докладніше про коефіцієнт нелінійних спотворень на .
Далі ми побачимо, як проводити аналіз якості електроенергії із застосуванням симуляції.
Ми маємо модель електричної мережі літака. Через різні навантаження в мережі, форма сигналу напруги на виході генератора спотворюється. Це призводить до погіршення якості харчування. Ці навантаження відключаються та підключаються до мережі в різні моменти часу протягом польотного циклу.
Ми хочемо оцінити якість електроенергії в цій мережі за різних умов. Для цього ми будемо використовувати SPS і MATLAB для автоматичного розрахунку коефіцієнта гармонійних спотворень. Ми можемо здійснювати розрахунок коефіцієнта інтерактивно за допомогою графічного інтерфейсу або використовувати скрипт MATLAB для автоматизації.
Повернемося до моделі, щоб показати це на прикладі. Наша модель електричної мережі літака складається з генератора, шини змінного струму, навантажень у мережі змінного струму, а також трансформатор-випрямляч та навантаження постійного струму. Ми хочемо виміряти якість електроенергії в різних точках мережі за різних умов. Спочатку, я покажу вам, як це зробити інтерактивно тільки для генератора. Потім я покажу, як автоматизувати цей процес за допомогою MATLAB. Спочатку ми запустимо симуляцію, щоб зібрати дані, необхідних розрахунку коефіцієнта гармонійних спотворень.
Цей графік (Gen1_Vab) показує напругу між фазами генератора. Як ви бачите, це не ідеальна синусоїда. Це означає, що якість живлення в мережі зазнає впливу від компонентів, що знаходяться в мережі. Після закінчення симуляції ми скористаємося швидким перетворенням Фур'є для розрахунку коефіцієнта гармонійних спотворень. Ми відкриємо блок powergui та відкриємо інструмент аналізу БПФ. Ви бачите, що в інструменті автоматично завантажені дані, які я записував під час симуляції. Ми виберемо вікно БПФ, вкажемо частоту та діапазон та відобразимо результати. Ви бачите, що коефіцієнт гармонічних спотворень дорівнює 2.8%. Тут ви бачите вклад різних гармонік. Ви побачили, як можна вважати коефіцієнт гармонічних спотворень інтерактивно. Але ми хотіли б автоматизувати цей процес, щоб розрахувати коефіцієнт за різних умов і в різних точках мережі.
Тепер ми розглянемо можливості, які доступні для моделювання навантажень у ланцюзі постійного струму.
Ми можемо моделювати суто електричні навантаження, а також багатодисциплінарні навантаження, які містять елементи з різних інженерних областей, наприклад, електрична частина та температурні ефекти, електрична, механічна та гідравлічна частина.
Наш ланцюг постійного струму включає трансформатор-випрямляч, лампи, обігрівач, паливний насос та батарею. Детальні моделі можуть враховувати ефекти з інших областей, наприклад, моделі обігрівача враховується зміни поведінки електричної частини при зміні температури. У паливному насосі враховуються ефекти з інших областей, щоб побачити їх вплив на поведінку компонента. Я повернуся до моделі, щоб показати вам, як це виглядає.
Це модель, з якою ми працюємо. Як бачите, сьогодні трансформатор-випрямляч і мережу постійного струму є суто електричними, тобто. враховують лише ефекти з електричної області. Вони мають спрощені електричні моделі компонентів у цій мережі. Ми можемо вибрати варіант цієї системи (TRU DC Loads -> Multidomain), в якому враховуються ефекти інших інженерних областей. Ви бачите, що в мережі у нас ті ж компоненти, але замість кількості електричних моделей ми додали інші ефекти – наприклад для хітера, температурна фізична мережа, що враховує вплив температури на поведінку. У насосі ми тепер враховуємо гідравлічні ефекти від насосів та інших навантажень у системі.
Компоненти, які ви бачите у моделі, зібрані із бібліотечних блоків Simscape. Тут є блоки обліку електричних, гідравлічних, магнітних та інших дисциплін. З використанням цих блоків можна створювати моделі, які називаємо багатодисциплінарними, тобто. що враховують ефектні з різних фізичних та інженерних дисциплін.
Модель електричної мережі дозволяє інтегрувати ефекти з інших областей.
Бібліотека блоків в Simscape включає блоки для моделювання ефектів з інших областей, так, як гідравлічних або температурних. Використовуючи ці компоненти, можна створювати більш реалістичні навантаження для мережі, а потім точніше визначати умови, в яких можуть працювати ці компоненти.
Шляхом комбінації цих елементів можна створювати складніші компоненти, а також створювати нові настроювані дисципліни або області з використанням мови Simscape.
Додаткові компоненти та параметри параметризації доступні у спеціалізованих розширеннях Simscape. У цих бібліотеках доступні складніші та детальніші компоненти, з урахуванням таких ефектів, як втрати ефективності та температурні ефекти. Також можна моделювати тривимірні та багатотільні системи з використанням SimMechanics.
Тепер, коли ми завершили детальне проектування, скористаємося результатами детальних симуляцій для налаштування параметрів абстрактної моделі. Це дасть нам модель, яка працює швидко, і при цьому видає результати, що збігаються з результатами детальної симуляції.
Ми розпочали процес розробки з абстрактних моделей компонентів. Тепер, коли ми маємо детальні моделі, ми хотіли б переконатися, що ці абстрактні моделі видають схожі результати.
Зелений колір показує початкові вимоги, які ми отримали. Ми б хотіли, щоб результати абстрактної моделі, позначені тут синім кольором, були близькі до результатів симуляції детальної моделі, показаної червоним кольором.
Для цього ми задамо активні та реактивні потужності для абстрактної моделі з використанням вхідного сигналу. Замість використання окремих значень для активної та реактивної потужності ми створимо параметризовану модель і буде налаштовувати ці параметри таким чином, щоб графіки активної та реактивної потужності за результатами симуляції абстрактної моделі збігалися з детальною моделлю.
Далі ми побачимо, як можна налаштовувати абстрактну модель для відповідності до результатів детальної моделі.
Ось наше завдання. Ми маємо абстрактну модель компонента в електричній мережі. Коли ми подаємо на нього такий керуючий сигнал, то на виході виходить такий результат для активної і реактивної потужності.
Коли ми подаємо такий же сигнал на вхід детальної моделі, ми отримуємо такі результати.
Нам потрібно, щоб результати симуляції абстрактної та детальної моделі відповідали, щоб ми могли використовувати абстрактну модель для швидких ітерацій у системній моделі. Для цього ми автоматично налаштовуватимемо параметри абстрактної моделі, поки результати не збігатимуться.
Для цього ми будемо використовувати SDO, який може автоматично змінювати параметри, доки результати абстрактної та детальної моделі не співпадуть.
Для налаштування цих параметрів ми зробимо такі кроки.
- Спочатку ми імпортуємо вихідні результати симуляції детальної моделі та виберемо ці дані для оцінки параметрів.
- Потім ми вкажемо, які параметри потрібно налаштовувати і задати діапазони параметрів.
- Далі, ми проведемо оцінку параметрів, при цьому SDO налаштовуватиме параметри, поки результати не збігатимуться.
- Нарешті ми можемо використовувати інші вихідні дані для валідації результатів оцінки параметрів.
Можна значно прискорити процес розробки шляхом розподілу симуляцій із використанням паралельних обчислень.
Ви можете запускати окремі симуляції на різних ядрах багатоядерного процесора або обчислювальних кластерах. Якщо перед вами стоїть завдання, що вимагає запуску безлічі симуляцій - наприклад, аналіз Монте-Карло, підбір параметрів або запуск кількох польотних циклів, можна розподілити ці симуляції шляхом запуску їх на локальній багатоядерній машині або комп'ютерному кластері.
У багатьох випадках це буде не складніше, ніж замінити цикл фор у скрипті на паралельний цикл фор, parfor. Це може спричинити значне прискорення набору симуляцій.
Ми маємо модель електричної мережі літака. Ми хотіли б протестувати цю мережу в широкому діапазоні робочих умов – включаючи польотні цикли, збої та погоду. Ми будемо використовувати PCT для прискорення цих тестів, Matlab для налаштування моделі під кожен тест, який ми хочемо запускати. Потім ми розподілимо симуляції різними ядрами мого комп'ютера. Ми побачимо, що паралельні тести завершуються набагато швидше ніж послідовні.
Ось кроки, які нам потрібно виконати.
- Спочатку ми створимо пул робочих процесів, або про воркерів MATLAB, з використанням команди parpool.
- Потім ми згенеруємо набори параметрів для кожного тесту, який ми хочемо запустити.
- Ми запустимо симуляції спочатку послідовно, одну за одною.
- А потім порівняємо це із запуском симуляцій паралельно.
За результатами загальний час тестування в паралельному режимі приблизно 4 рази менше, ніж у послідовному режимі. На графіках ми бачили, що в основному споживана потужність знаходиться на очікуваному рівні. Видимі піки відносяться до різних умов в мережі, коли вмикаються та вимикаються споживачі.
Симуляції включали багато тестів, які ми змогли швидко запустити, розподіливши симуляції по різних ядрах комп'ютера. Це дозволило нам оцінити справді широкий набір польотних умов.
Тепер коли ми завершили цю частину процесу розробки, ми побачимо, як можна автоматизувати створення документації для кожного кроку, як можна автоматично запускати тести та документувати результати.
Проектування системи – це завжди ітераційний процес. Ми вносимо зміну до проекту, тестуємо цю зміну, оцінюємо результати, потім робимо нову зміну. Процес документування результатів та обґрунтувань для змін триває тривалий час. Цей процес можна автоматизувати з використанням SLRG.
Використовуючи SLRG можна автоматизувати виконання тестів, а потім зібрати результати цих тестів у вигляді звіту. Звіт може включати оцінку результатів тестування, скріншоти моделей та графіків, код С та MATLAB.
На завершення я нагадаю ключові моменти цієї презентації.
- Ми побачили багато можливостей для налаштування моделі для пошуку балансу між достовірністю моделі та швидкістю симуляції – включаючи режими симуляції та рівні абстракції моделей.
- Ми побачили, як можна прискорювати симуляції за допомогою алгоритмів оптимізації та паралельних обчислень.
- І, нарешті, ми побачили, як можна прискорювати процес розробки шляхом автоматизації задач симуляції та аналізу у MATLAB.
Автор матеріалу - Михайло Пісельник, інженер .
Посилання на цей вебінар
Джерело: habr.com