Ushbu nashr vebinarning transkripsiyasini taqdim etadi . Vebinarni muhandis Mixail Peselnik olib bordi .)
Bugun biz simulyatsiya natijalarining ishonchliligi va aniqligi va simulyatsiya jarayonining tezligi o'rtasidagi optimal muvozanatga erishish uchun modellarni sozlashimiz mumkinligini bilib olamiz. Bu simulyatsiyadan samarali foydalanish va modelingizdagi tafsilotlar darajasi siz bajarmoqchi bo'lgan vazifaga mos kelishiga ishonch hosil qilishning kalitidir.
Biz ham o'rganamiz:
- Optimallashtirish algoritmlari va parallel hisoblashlar yordamida simulyatsiyalarni qanday tezlashtirishingiz mumkin;
- Simulyatsiyalarni bir nechta kompyuter yadrolari bo'ylab qanday taqsimlash, parametrlarni baholash va parametrlarni tanlash kabi vazifalarni tezlashtirish;
- MATLAB yordamida simulyatsiya va tahlil vazifalarini avtomatlashtirish orqali rivojlanishni qanday tezlashtirish mumkin;
- Garmonik tahlil uchun MATLAB skriptlaridan qanday foydalanish va avtomatik hisobot yaratish yordamida har qanday turdagi test natijalarini hujjatlashtirish.
Biz samolyotning elektr tarmog'i modelining umumiy ko'rinishi bilan boshlaymiz. Biz simulyatsiya maqsadlarimiz nima ekanligini muhokama qilamiz va modelni yaratishda foydalanilgan ishlab chiqish jarayonini ko'rib chiqamiz.
Keyin biz ushbu jarayonning bosqichlarini, shu jumladan dastlabki dizaynni - bu erda biz talablarni aniqlaymiz. Batafsil dizayn - bu erda biz elektr tarmog'ining alohida komponentlarini ko'rib chiqamiz va nihoyat biz mavhum model parametrlarini sozlash uchun batafsil dizaynning simulyatsiya natijalaridan foydalanamiz. Va nihoyat, biz ushbu barcha bosqichlarning natijalarini hisobotlarda qanday hujjatlashtirishingiz mumkinligini ko'rib chiqamiz.
Mana biz ishlab chiqayotgan tizimning sxematik ko'rinishi. Bu generator, o'zgaruvchan tok avtobusi, turli xil o'zgaruvchan tok yuklari, transformator-rektifikator bloki, turli yuklarga ega bo'lgan doimiy tok avtobusi va batareyani o'z ichiga olgan yarim samolyot modeli.
Kalitlar komponentlarni elektr tarmog'iga ulash uchun ishlatiladi. Parvoz paytida komponentlar yoqilishi va o'chirilishi natijasida elektr sharoitlari o'zgarishi mumkin. Biz ushbu o'zgaruvchan sharoitlarda samolyotning elektr tarmog'ining yarmini tahlil qilmoqchimiz.
Samolyotning elektr tizimining to'liq modeli boshqa komponentlarni o'z ichiga olishi kerak. Biz ularni ushbu yarim tekislik modeliga kiritmadik, chunki biz faqat ushbu komponentlar orasidagi o'zaro ta'sirlarni tahlil qilmoqchimiz. Bu samolyot va kemasozlikda keng tarqalgan amaliyotdir.
Simulyatsiya maqsadlari:
- Turli komponentlar uchun elektr talablarini, shuningdek ularni bog'laydigan elektr uzatish liniyalarini aniqlang.
- Elektr, mexanik, gidravlik va issiqlik effektlarini o'z ichiga olgan turli muhandislik fanlari tarkibiy qismlari o'rtasidagi tizim o'zaro ta'sirini tahlil qiling.
- Va batafsilroq darajada, harmonik tahlilni o'tkazing.
- O'zgaruvchan sharoitlarda elektr ta'minoti sifatini tahlil qiling va turli tarmoq tugunlarida kuchlanish va oqimlarni ko'rib chiqing.
Ushbu simulyatsiya maqsadlari to'plami har xil darajadagi tafsilotlar modellaridan foydalangan holda eng yaxshi xizmat qiladi. Rivojlanish jarayonida biz mavhum va batafsil modelga ega bo'lamiz.
Ushbu turli xil model variantlarining simulyatsiya natijalarini ko'rib chiqsak, biz tizim darajasidagi model va batafsil modelning natijalari bir xil ekanligini ko'ramiz.
Agar biz simulyatsiya natijalarini batafsil ko'rib chiqsak, bizning modelimizning batafsil versiyasida quvvat qurilmalarini almashtirish natijasida yuzaga kelgan dinamikaga qaramay, umumiy simulyatsiya natijalari bir xil ekanligini ko'ramiz.
Bu bizga tizim darajasida tezkor takrorlashni amalga oshirishga, shuningdek, elektr tizimini granulyar darajada batafsil tahlil qilishga imkon beradi. Shunday qilib, biz maqsadlarimizga samarali erisha olamiz.
Endi biz ishlayotgan model haqida gapiraylik. Biz elektr tarmog'idagi har bir komponent uchun bir nechta variantni yaratdik. Biz hal qilayotgan muammoga qarab qaysi komponent variantidan foydalanishni tanlaymiz.
Tarmoq elektr energiyasini ishlab chiqarish imkoniyatlarini o'rganganimizda, biz o'rnatilgan qo'zg'aysan generatorini siklokonvektor tipidagi o'zgaruvchan tezlik generatori yoki doimiy to'lqinli chastota generatori bilan almashtirishimiz mumkin. Biz AC pallasida mavhum yoki batafsil yuk komponentlaridan foydalanishimiz mumkin.
Xuddi shunday, DC tarmog'i uchun biz mexanika, gidravlika va harorat effektlari kabi boshqa jismoniy fanlarning ta'sirini hisobga oladigan mavhum, batafsil yoki ko'p tarmoqli variantdan foydalanishimiz mumkin.
Model haqida batafsil ma'lumot.
Bu erda siz generatorni, tarqatish tarmog'ini va tarmoqdagi komponentlarni ko'rasiz. Hozirda model mavhum komponentlar modellari bilan simulyatsiya qilish uchun sozlangan. Aktuator oddiygina komponent iste'mol qiladigan faol va reaktiv quvvatni belgilash orqali modellashtirilgan.
Agar biz ushbu modelni batafsil komponent variantlarini ishlatish uchun sozlasak, aktuator allaqachon elektr mashinasi sifatida modellashtirilgan. Bizda doimiy magnit sinxron motor, konvertorlar va DC avtobus va boshqaruv tizimi mavjud. Transformator-rektifikator blokini ko'rib chiqsak, u kuch elektronikasida qo'llaniladigan transformatorlar va universal ko'priklar yordamida modellashtirilganligini ko'ramiz.
Shuningdek, biz boshqa jismoniy hodisalar bilan bog'liq effektlarni hisobga oladigan tizim variantini (TRU DC Loads -> Blok tanlovlari -> Multidomain bo'yicha) tanlashimiz mumkin (yonilg'i pompasida). Yoqilg'i pompasi uchun bizda gidravlik nasos, gidravlik yuklar borligini ko'ramiz. Isitgich uchun biz harorat o'zgarishi bilan ushbu komponentning xatti-harakatlariga ta'sir qiluvchi harorat ta'sirini ko'rib chiqamiz. Bizning generatorimiz sinxron mashina yordamida modellashtirilgan va bizda ushbu mashina uchun kuchlanish maydonini o'rnatish uchun boshqaruv tizimi mavjud.
Parvoz tsikllari Flight_Cycle_Num nomli MATLAB o'zgaruvchisi yordamida tanlanadi. Va bu erda biz MATLAB ish maydoni ma'lumotlarini ko'ramiz, ular ma'lum elektr tarmog'ining komponentlari qachon yoqiladi va o'chiriladi. Ushbu sxema (Plot_FC) komponentlar yoqilganda yoki o'chirilganda birinchi parvoz davrini ko'rsatadi.
Agar biz modelni Sozlangan versiyaga sozlasak, biz ushbu skriptdan (Test_APN_Model_SHORT) modelni ishga tushirish va uni uch xil parvoz tsiklida sinab ko'rish uchun foydalanishimiz mumkin. Birinchi parvoz tsikli davom etmoqda va biz tizimni turli sharoitlarda sinovdan o'tkazmoqdamiz. Keyin biz modelni ikkinchi parvoz tsiklini va uchinchisini ishga tushirish uchun avtomatik ravishda sozlaymiz. Ushbu testlarni tugatgandan so'ng, bizda oldingi sinovlar bilan solishtirganda ushbu uchta test natijalarini ko'rsatadigan hisobot mavjud. Hisobotda siz modelning skrinshotlarini, generator chiqishidagi tezlikni, kuchlanishni va ishlab chiqarilgan quvvatni ko'rsatadigan grafiklarning skrinshotlarini, oldingi sinovlar bilan taqqoslash grafiklarini, shuningdek, elektr tarmog'ining sifatini tahlil qilish natijalarini ko'rishingiz mumkin.
Modelning ishonchliligi va simulyatsiya tezligi o'rtasidagi muvozanatni topish simulyatsiyadan samarali foydalanishning kalitidir. Modelingizga qo'shimcha tafsilotlar qo'shsangiz, modelni hisoblash va simulyatsiya qilish uchun zarur bo'lgan vaqt ortadi. Siz hal qilayotgan muayyan muammo uchun modelni sozlash muhimdir.
Quvvat sifati kabi tafsilotlarga qiziqqanimizda, quvvat elektronini almashtirish va real yuklar kabi effektlarni qo'shamiz. Biroq, biz elektr tarmog'idagi turli komponentlar tomonidan energiya ishlab chiqarish yoki iste'mol qilish kabi masalalarga qiziqqanimizda, biz murakkab simulyatsiya usuli, mavhum yuklar va o'rtacha kuchlanish modellaridan foydalanamiz.
Mathworks mahsulotlaridan foydalanib, siz ko'rib chiqilayotgan muammo uchun to'g'ri tafsilotlar darajasini tanlashingiz mumkin.
Samarali loyihalash uchun bizga komponentlarning mavhum va batafsil modellari kerak. Bu variantlar bizning ishlab chiqish jarayonimizga qanday mos keladi:
- Birinchidan, biz modelning mavhum versiyasidan foydalanib, talablarni aniqlaymiz.
- Keyin komponentni batafsil loyihalash uchun nozik talablardan foydalanamiz.
- Biz modelimizda komponentning mavhum va batafsil versiyasini birlashtira olamiz, bu komponentni mexanik tizimlar va boshqaruv tizimlari bilan tekshirish va birlashtirishga imkon beradi.
- Nihoyat, biz mavhum model parametrlarini sozlash uchun batafsil modelning simulyatsiya natijalaridan foydalanishimiz mumkin. Bu bizga tez ishlaydigan va aniq natijalar beradigan modelni beradi.
Ushbu ikkita variant - tizim va batafsil model - bir-birini to'ldirishini ko'rishingiz mumkin. Talablarni aniqlashtirish uchun mavhum model bilan qiladigan ishimiz batafsil dizayn uchun zarur bo'lgan iteratsiyalar sonini kamaytiradi. Bu bizning rivojlanish jarayonimizni tezlashtiradi. Batafsil modelning simulyatsiya natijalari bizga tez ishlaydigan va aniq natijalar beradigan mavhum modelni beradi. Bu bizga modelning tafsilotlari darajasi va simulyatsiya bajarayotgan vazifa o'rtasidagi muvofiqlikka erishishga imkon beradi.
Dunyo bo'ylab ko'plab kompaniyalar murakkab tizimlarni ishlab chiqish uchun MOS-dan foydalanadilar. Airbus MOP asosida A380 uchun yoqilg'i boshqaruv tizimini ishlab chiqmoqda. Ushbu tizimda 20 dan ortiq nasoslar va 40 dan ortiq valflar mavjud. Siz sodir bo'lishi mumkin bo'lgan turli xil muvaffaqiyatsizlik stsenariylarining sonini tasavvur qilishingiz mumkin. Simulyatsiyadan foydalanib, ular har hafta oxiri yuz mingdan ortiq testlarni o'tkazishlari mumkin. Bu ularga, muvaffaqiyatsizlik stsenariysidan qat'i nazar, boshqaruv tizimi buni hal qila olishiga ishonch beradi.
Endi biz modelimizning umumiy ko'rinishini va simulyatsiya maqsadlarimizni ko'rib chiqdik, biz dizayn jarayonini ko'rib chiqamiz. Biz tizim talablarini aniqlashtirish uchun mavhum modeldan boshlaymiz. Ushbu nozik talablar batafsil dizayn uchun ishlatiladi.
Biz talablar hujjatlarini ishlab chiqish jarayoniga qanday integratsiya qilishni ko'rib chiqamiz. Bizda tizimimizga qo'yiladigan barcha talablarni ko'rsatuvchi katta talablar hujjati mavjud. Talablarni butun loyiha bilan solishtirish va loyihaning ushbu talablarga javob berishiga ishonch hosil qilish juda qiyin.
SLVNV-dan foydalanib, siz Simulink-da talablar hujjatlari va modelni to'g'ridan-to'g'ri bog'lashingiz mumkin. Siz to'g'ridan-to'g'ri modeldan to'g'ridan-to'g'ri talablarga havolalar yaratishingiz mumkin. Bu modelning ma'lum bir qismi ma'lum bir talabga va aksincha, tegishli ekanligini tekshirishni osonlashtiradi. Bu aloqa ikki tomonlama. Shunday qilib, agar biz talabni ko'rib chiqayotgan bo'lsak, bu talab qanday bajarilishini ko'rish uchun tezda modelga o'tishimiz mumkin.
Endi biz talablar hujjatini ish jarayoniga birlashtirdik, biz elektr tarmog'iga qo'yiladigan talablarni aniqlaymiz. Xususan, biz generatorlar va uzatish liniyalari uchun operatsion, eng yuqori va dizayn yuk talablarini ko'rib chiqamiz. Biz ularni keng tarmoq sharoitlarida sinab ko'ramiz. Bular. turli xil parvoz davrlarida, turli yuklarni yoqish va o'chirishda. Biz faqat quvvatga e'tibor qaratganimiz sababli, biz quvvat elektronikasiga o'tishni e'tiborsiz qoldiramiz. Shuning uchun biz mavhum modellar va soddalashtirilgan simulyatsiya usullaridan foydalanamiz. Bu bizga kerak bo'lmagan tafsilotlarga e'tibor bermaslik uchun modelni sozlashimizni anglatadi. Bu simulyatsiya tezroq ishlashiga yordam beradi va bizga uzoq parvoz davrlarida sharoitlarni sinab ko'rish imkonini beradi.
Bizda qarshiliklar, sig'imlar va indüktanslar zanjiri orqali o'tadigan o'zgaruvchan tok manbai mavjud. Sxemada bir muncha vaqt o'tgach ochiladigan va keyin yana yopiladigan kalit mavjud. Agar simulyatsiyani ishga tushirsangiz, natijalarni doimiy hal qiluvchi yordamida ko'rishingiz mumkin. (V1) Siz kalitning ochilishi va yopilishi bilan bog'liq tebranishlar to'g'ri ko'rsatilganligini ko'rishingiz mumkin.
Endi diskret rejimga o'tamiz. PowerGui blokiga ikki marta bosing va Solver yorlig'ida diskret hal qiluvchini tanlang. Endi diskret hal qiluvchi tanlanganligini ko'rishingiz mumkin. Simulyatsiyani boshlaylik. Natijalar hozir deyarli bir xil ekanligini ko'rasiz, ammo aniqlik tanlangan namuna tezligiga bog'liq.
Endi men murakkab simulyatsiya rejimini tanlay olaman, chastotani o'rnataman - chunki yechim faqat ma'lum bir chastotada olinadi - va simulyatsiyani qayta ishga tushiraman. Siz faqat signal amplitudalari ko'rsatilganligini ko'rasiz. Ushbu blokni bosish orqali men barcha uchta simulyatsiya rejimida modelni ketma-ket ishga tushiradigan MATLAB skriptini ishga tushirishim va natijada olingan chizmalarni bir-birining ustiga qo'yishim mumkin. Agar oqim va kuchlanishga yaqinroq nazar tashlasak, diskret natijalar uzluksiz natijalarga yaqin, ammo butunlay mos kelishini ko'ramiz. Agar siz oqimga qarasangiz, simulyatsiyaning diskret rejimida qayd etilmagan cho'qqi borligini ko'rishingiz mumkin. Va biz murakkab rejim faqat amplitudani ko'rishga imkon berishini ko'ramiz. Yechish bosqichiga nazar tashlasak, kompleks hal qiluvchiga atigi 56 qadam kerak bo‘lganini ko‘ramiz, boshqa hal qiluvchilar esa simulyatsiyani bajarish uchun yana ko‘p qadamlarni talab qilgan. Bu murakkab simulyatsiya rejimining boshqa rejimlarga qaraganda ancha tez ishlashiga imkon berdi.
Tegishli simulyatsiya rejimini tanlashdan tashqari, bizga tegishli darajadagi tafsilotlarga ega modellar kerak. Elektr tarmog'idagi komponentlarning quvvat talablarini aniqlashtirish uchun biz umumiy foydalanishning mavhum modellaridan foydalanamiz. Dynamic Load bloki bizga komponent iste'mol qiladigan yoki tarmoqda ishlab chiqaradigan faol va reaktiv quvvatni belgilash imkonini beradi.
Biz dastlabki talablar to'plamiga asoslanib, reaktiv va faol quvvat uchun dastlabki mavhum modelni aniqlaymiz. Manba sifatida Ideal manba blokidan foydalanamiz. Bu sizga tarmoqdagi kuchlanishni o'rnatishga imkon beradi va siz generatorning parametrlarini aniqlash uchun foydalanishingiz va u qancha quvvat ishlab chiqarishi kerakligini tushunishingiz mumkin.
Keyinchalik, generator va uzatish liniyalari uchun quvvat talablarini yaxshilash uchun simulyatsiyadan qanday foydalanishni ko'rasiz.
Bizda tarmoqdagi komponentlar uchun quvvat ko'rsatkichi va quvvat omilini o'z ichiga olgan dastlabki talablar to'plami mavjud. Shuningdek, bizda ushbu tarmoq ishlashi mumkin bo'lgan bir qator shartlar mavjud. Biz ushbu dastlabki talablarni keng sharoitlarda sinovdan o'tkazish orqali aniqlamoqchimiz. Biz buni mavhum yuklar va manbalardan foydalanish uchun modelni sozlash va keng ko'lamli ish sharoitlarida talablarni sinab ko'rish orqali qilamiz.
Biz modelni mavhum yuk va generator modellaridan foydalanish uchun sozlaymiz va keng ish sharoitlarida ishlab chiqarilgan va iste'mol qilinadigan quvvatni ko'ramiz.
Endi biz davom etamiz batafsil dizayn. Biz dizaynni tafsilotlash uchun nozik talablardan foydalanamiz va integratsiya muammolarini aniqlash uchun ushbu batafsil komponentlarni tizim modeli bilan birlashtiramiz.
Bugungi kunda samolyotda elektr energiyasini ishlab chiqarishning bir nechta variantlari mavjud. Odatda generator gaz turbinasi bilan aloqa orqali boshqariladi. Turbina o'zgaruvchan chastotada aylanadi. Agar tarmoq qattiq chastotaga ega bo'lishi kerak bo'lsa, u holda o'zgaruvchan turbinali mil tezligidan tarmoqdagi doimiy chastotaga o'tkazish talab qilinadi. Buni generatorning yuqori oqimiga o'rnatilgan doimiy tezlikli haydovchi yordamida yoki o'zgaruvchan chastotali ACni doimiy chastotali AC ga aylantirish uchun quvvat elektronikasi yordamida amalga oshirilishi mumkin. Shuningdek, suzuvchi chastotali tizimlar mavjud bo'lib, tarmoqdagi chastota o'zgarishi mumkin va tarmoqdagi yuklarda energiya konvertatsiyasi sodir bo'ladi.
Ushbu variantlarning har biri energiyani aylantirish uchun generator va quvvat elektronini talab qiladi.
Bizda o'zgaruvchan tezlikda aylanadigan gaz turbinasi bor. Bu turbina generator milini aylantirish uchun ishlatiladi, bu o'zgaruvchan chastotali o'zgaruvchan tokni hosil qiladi. Ushbu o'zgaruvchan chastotani sobit chastotaga aylantirish uchun turli quvvat elektronikasi imkoniyatlaridan foydalanish mumkin. Biz bu turli xil variantlarni ko'rib chiqmoqchimiz. Buni SPS yordamida amalga oshirish mumkin.
Biz ushbu tizimlarning har birini modellashtirishimiz va tizimimiz uchun qaysi variant eng yaxshi ekanligini baholash uchun turli sharoitlarda simulyatsiya qilishimiz mumkin. Keling, modelga o'tamiz va bu qanday amalga oshirilganini ko'rib chiqamiz.
Mana biz ishlayotgan model. Gaz turbinasi milidan o'zgaruvchan tezlik generatorga uzatiladi. Va siklokonvertor sobit chastotali o'zgaruvchan tokni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Agar siz simulyatsiyani ishga tushirsangiz, model o'zini qanday tutishini ko'rasiz. Yuqori grafikda gaz turbinasining o'zgaruvchan tezligi ko'rsatilgan. Siz chastota o'zgarib borayotganini ko'rasiz. Ikkinchi grafikdagi bu sariq signal generator chiqishidagi fazalardan birining kuchlanishidir. Ushbu sobit chastotali o'zgaruvchan tok quvvat elektroniği yordamida o'zgaruvchan tezlikdan yaratiladi.
Keling, AC yuklari qanday tasvirlanganligini ko'rib chiqaylik. Bizniki chiroq, gidravlik nasos va aktuatorga ulangan. Ushbu komponentlar SPS bloklari yordamida modellashtirilgan.
SPS-dagi ushbu bloklarning har biri turli komponent konfiguratsiyalarini joylashtirish va modelingizdagi tafsilotlar darajasini sozlash imkonini beruvchi konfiguratsiya sozlamalarini o'z ichiga oladi.
Biz modellarni har bir komponentning batafsil versiyasini ishga tushirish uchun sozladik. Shunday qilib, biz AC yuklarini modellashtirish uchun juda ko'p kuchga egamiz va batafsil komponentlarni diskret rejimda taqlid qilish orqali biz elektr tarmog'imizda nima sodir bo'layotganini batafsilroq ko'rishimiz mumkin.
Modelning batafsil versiyasi bilan biz bajaradigan vazifalardan biri bu elektr energiyasining sifatini tahlil qilishdir.
Tizimga yuk kiritilganda, kuchlanish manbasida to'lqin shaklining buzilishiga olib kelishi mumkin. Bu ideal sinusoiddir va agar yuklar doimiy bo'lsa, bunday signal generatorning chiqishida bo'ladi. Biroq, yoqish va o'chirish mumkin bo'lgan komponentlar soni ortib borayotganligi sababli, bu to'lqin shakli buzilgan bo'lishi mumkin va natijada bunday kichik o'tishlar paydo bo'lishi mumkin.
Kuchlanish manbaidagi to'lqin shaklidagi bu keskinliklar muammolarga olib kelishi mumkin. Bu elektr elektronikasini almashtirish tufayli generatorning haddan tashqari qizib ketishiga olib kelishi mumkin, bu katta neytral oqimlarni keltirib chiqarishi mumkin, shuningdek, elektr elektronikasini keraksiz almashtirishga olib kelishi mumkin. ular signalda bu sakrashni kutishmaydi.
Garmonik buzilish AC elektr quvvati sifatini o'lchash imkonini beradi. O'zgaruvchan tarmoq sharoitida bu nisbatni o'lchash muhim, chunki sifat qaysi komponent yoqilgan va o'chirilganligiga qarab o'zgaradi. Bu nisbatni MathWorks vositalari yordamida oʻlchash oson va keng sharoitlarda sinov uchun avtomatlashtirilishi mumkin.
THD haqida ko'proq bilib oling .
Keyinchalik qanday amalga oshirishni ko'rib chiqamiz simulyatsiya yordamida quvvat sifatini tahlil qilish.
Bizda samolyotning elektr tarmog'i modeli mavjud. Tarmoqdagi turli xil yuklar tufayli generator chiqishidagi kuchlanish to'lqin shakli buziladi. Bu oziq-ovqat sifatining yomonlashishiga olib keladi. Ushbu yuklar parvoz davrining turli vaqtlarida uzilib, onlayn rejimga keltiriladi.
Biz ushbu tarmoqning quvvat sifatini turli sharoitlarda baholamoqchimiz. Buning uchun biz THD ni avtomatik ravishda hisoblash uchun SPS va MATLAB dan foydalanamiz. Biz GUI yordamida nisbatni interaktiv tarzda hisoblashimiz yoki avtomatlashtirish uchun MATLAB skriptidan foydalanishimiz mumkin.
Keling, buni sizga misol bilan ko'rsatish uchun modelga qaytaylik. Samolyotimiz elektr tarmog'i modeli generator, o'zgaruvchan tok avtobusi, o'zgaruvchan tok yuklari va transformator-rektifikator va shahar yuklaridan iborat. Biz turli sharoitlarda tarmoqning turli nuqtalarida quvvat sifatini o'lchashni xohlaymiz. Boshlash uchun men sizga buni faqat generator uchun interaktiv tarzda qanday qilishni ko'rsataman. Keyin men sizga MATLAB yordamida bu jarayonni qanday avtomatlashtirishni ko'rsataman. Biz birinchi navbatda THD ni hisoblash uchun zarur bo'lgan ma'lumotlarni yig'ish uchun simulyatsiya qilamiz.
Ushbu grafik (Gen1_Vab) generator fazalari orasidagi kuchlanishni ko'rsatadi. Ko'rib turganingizdek, bu mukammal sinus to'lqini emas. Bu tarmoqning quvvat sifatiga tarmoqdagi komponentlar ta'sir qilishini anglatadi. Simulyatsiya tugallangandan so'ng, biz THD ni hisoblash uchun Tez Furye transformatsiyasidan foydalanamiz. Biz powergui blokini ochamiz va FFT tahlil vositasini ochamiz. Siz simulyatsiya paytida yozib olgan ma'lumotlar bilan asbob avtomatik ravishda yuklanganligini ko'rishingiz mumkin. Biz FFT oynasini tanlaymiz, chastota va diapazonni belgilaymiz va natijalarni ko'rsatamiz. Harmonik buzilish omili 2.8% ekanligini ko'rishingiz mumkin. Bu erda siz turli xil harmonikalarning hissasini ko'rishingiz mumkin. Garmonik buzilish koeffitsientini interaktiv tarzda qanday hisoblashingiz mumkinligini ko'rdingiz. Ammo biz ushbu jarayonni turli sharoitlarda va tarmoqning turli nuqtalarida koeffitsientni hisoblash uchun avtomatlashtirishni xohlaymiz.
Endi biz DC yuklarini modellashtirish uchun mavjud variantlarni ko'rib chiqamiz.
Biz sof elektr yuklarini, shuningdek, elektr va issiqlik effektlari, elektr, mexanik va gidravlika kabi turli muhandislik sohalari elementlarini o'z ichiga olgan ko'p tarmoqli yuklarni modellashimiz mumkin.
Bizning DC sxemamiz transformator-rektifikator, lampalar, isitgich, yonilg'i pompasi va batareyani o'z ichiga oladi. Batafsil modellar boshqa hududlarning ta'sirini hisobga olishi mumkin, masalan, isitgich modeli harorat o'zgarishi bilan elektr qismining xatti-harakatlaridagi o'zgarishlarni hisobga oladi. Yoqilg'i pompasi boshqa sohalarning ta'sirini hisobga oladi va ularning komponentning xatti-harakatlariga ta'sirini ko'radi. Sizga uning qanday ko'rinishini ko'rsatish uchun modelga qaytaman.
Bu biz ishlayotgan model. Ko'rib turganingizdek, endi transformator-rektifikator va shahar tarmog'i faqat elektr, ya'ni. faqat elektr domenidan ta'sirlar hisobga olinadi. Ular ushbu tarmoqdagi komponentlarning soddalashtirilgan elektr modellariga ega. Biz ushbu tizimning variantini tanlashimiz mumkin (TRU DC Loads -> Multidomain), u boshqa muhandislik sohalarining ta'sirini hisobga oladi. Ko'ryapsizmi, tarmoqda biz bir xil tarkibiy qismlarga egamiz, lekin elektr modellari soni o'rniga biz boshqa effektlarni qo'shdik - masalan, hiter uchun, haroratning xatti-harakatlarga ta'sirini hisobga oladigan haroratli jismoniy tarmoq. Nasosda endi nasoslarning va tizimdagi boshqa yuklarning gidravlik ta'sirini hisobga olamiz.
Modelda ko'rgan komponentlar Simscape kutubxona bloklaridan yig'ilgan. Elektr, gidravlika, magnit va boshqa fanlarni hisobga olish uchun bloklar mavjud. Ushbu bloklardan foydalanib, biz multidisipliner deb ataydigan modellarni yaratishingiz mumkin, ya'ni. turli fizikaviy va muhandislik fanlarining ta'sirini hisobga olgan holda.
Boshqa hududlarning ta'siri elektr tarmog'i modeliga kiritilishi mumkin.
Simscape bloklari kutubxonasi gidravlika yoki harorat kabi boshqa domenlardan effektlarni simulyatsiya qilish uchun bloklarni o'z ichiga oladi. Ushbu komponentlardan foydalanib, siz yanada aniqroq tarmoq yuklarini yaratishingiz va keyin ushbu komponentlar ishlashi mumkin bo'lgan sharoitlarni aniqroq belgilashingiz mumkin.
Ushbu elementlarni birlashtirib, siz murakkabroq komponentlarni yaratishingiz mumkin, shuningdek, Simscape tilidan foydalangan holda yangi maxsus fanlar yoki hududlarni yaratishingiz mumkin.
Kengaytirilgan komponentlar va parametrlash sozlamalari ixtisoslashtirilgan Simscape kengaytmalarida mavjud. Ushbu kutubxonalarda samaradorlikni yo'qotish va harorat ta'siri kabi ta'sirlarni hisobga olgan holda yanada murakkab va batafsil komponentlar mavjud. Shuningdek, SimMechanics yordamida 3D va ko'p tanali tizimlarni modellashtirishingiz mumkin.
Endi biz batafsil dizaynni tugatdik, biz mavhum modelning parametrlarini sozlash uchun batafsil simulyatsiya natijalaridan foydalanamiz. Bu bizga batafsil simulyatsiya natijalariga mos keladigan natijalarni ishlab chiqarishda tez ishlaydigan modelni beradi.
Biz ishlab chiqish jarayonini mavhum komponentli modellar bilan boshladik. Endi bizda batafsil modellar bor, biz ushbu mavhum modellar shunga o'xshash natijalar berishiga ishonch hosil qilishni xohlaymiz.
Yashil rang biz olgan dastlabki talablarni ko'rsatadi. Bu yerda ko‘k rangda ko‘rsatilgan mavhum model natijalari qizil rangda ko‘rsatilgan batafsil model simulyatsiyasi natijalariga yaqin bo‘lishini istardik.
Buning uchun kirish signali yordamida mavhum model uchun faol va reaktiv quvvatlarni aniqlaymiz. Faol va reaktiv quvvat uchun alohida qiymatlarni ishlatish o'rniga, biz parametrlashtirilgan modelni yaratamiz va ushbu parametrlarni mavhum model simulyatsiyasidan faol va reaktiv quvvat egri chiziqlari batafsil modelga mos kelishi uchun moslashtiramiz.
Keyinchalik, mavhum modelni batafsil model natijalariga moslashtirish uchun qanday sozlash mumkinligini ko'rib chiqamiz.
Bu bizning vazifamiz. Bizda elektr tarmog'idagi komponentning mavhum modeli mavjud. Unga bunday nazorat signalini qo'llaganimizda, chiqish faol va reaktiv quvvat uchun quyidagi natijadir.
Batafsil modelning kirishiga bir xil signalni qo'llasak, biz shunga o'xshash natijalarga erishamiz.
Biz mavhum va batafsil modelning simulyatsiya natijalari izchil bo'lishi kerak, shunda biz tizim modelida tez takrorlash uchun mavhum modeldan foydalanishimiz mumkin. Buning uchun natijalar mos kelguncha mavhum modelning parametrlarini avtomatik ravishda moslashtiramiz.
Buning uchun biz mavhum va batafsil modellar natijalari mos kelguncha parametrlarni avtomatik ravishda o'zgartirishi mumkin bo'lgan SDO dan foydalanamiz.
Ushbu sozlamalarni sozlash uchun biz quyidagi amallarni bajaramiz.
- Birinchidan, biz batafsil modelning simulyatsiya natijalarini import qilamiz va parametrlarni baholash uchun ushbu ma'lumotlarni tanlaymiz.
- Keyin qaysi parametrlarni konfiguratsiya qilish kerakligini aniqlaymiz va parametr diapazonlarini o'rnatamiz.
- Keyinchalik, biz parametrlarni baholaymiz, SDO natijalar mos kelguncha parametrlarni moslashtiradi.
- Nihoyat, biz parametrlarni baholash natijalarini tasdiqlash uchun boshqa kirish ma'lumotlaridan foydalanishimiz mumkin.
Parallel hisoblash yordamida simulyatsiyalarni tarqatish orqali rivojlanish jarayonini sezilarli darajada tezlashtirishingiz mumkin.
Ko'p yadroli protsessorning turli yadrolarida yoki hisoblash klasterlarida alohida simulyatsiyalarni bajarishingiz mumkin. Agar sizda bir nechta simulyatsiyalarni bajarishni talab qiladigan vazifangiz bo'lsa, masalan, Monte-Karlo tahlili, parametrlarni moslashtirish yoki bir nechta parvoz tsikllarini bajarish - siz ushbu simulyatsiyalarni mahalliy ko'p yadroli mashina yoki kompyuter klasterida ishga tushirish orqali tarqatishingiz mumkin.
Ko'p hollarda bu skriptdagi for siklini parallel for tsikli, parfor bilan almashtirishdan qiyinroq bo'lmaydi. Bu simulyatsiyalarni ishga tushirishda sezilarli tezlikka olib kelishi mumkin.
Bizda samolyotning elektr tarmog'i modeli mavjud. Biz ushbu tarmoqni turli xil ish sharoitlarida, jumladan, parvoz sikllari, uzilishlar va ob-havo sharoitida sinab ko'rmoqchimiz. Ushbu testlarni tezlashtirish uchun biz PCT dan, har bir test uchun modelni sozlash uchun MATLAB dan foydalanamiz. Keyin biz simulyatsiyalarni kompyuterimning turli yadrolari bo'ylab tarqatamiz. Parallel testlar ketma-ket bo'lganlarga qaraganda tezroq bajarilishini ko'ramiz.
Bu erda biz amal qilishimiz kerak bo'lgan qadamlar.
- Birinchidan, biz parpool buyrug'i yordamida ishchi jarayonlar pulini yoki MATLAB ishchilari deb ataladigan narsalarni yaratamiz.
- Keyinchalik, biz bajarmoqchi bo'lgan har bir test uchun parametrlar to'plamini yaratamiz.
- Biz simulyatsiyalarni birinchi navbatda, birin-ketin bajaramiz.
- Va keyin buni parallel ravishda ishlaydigan simulyatsiya bilan solishtiring.
Natijalarga ko'ra, parallel rejimda umumiy sinov vaqti ketma-ket rejimga qaraganda taxminan 4 baravar kamroq. Grafiklarda energiya iste'moli odatda kutilgan darajada ekanligini ko'rdik. Ko'rinadigan tepaliklar iste'molchilar yoqilganda va o'chirilganda turli xil tarmoq sharoitlari bilan bog'liq.
Simulyatsiyalar turli xil kompyuter yadrolari bo'ylab simulyatsiyalarni tarqatish orqali biz tezda bajara oladigan ko'plab testlarni o'z ichiga oladi. Bu bizga haqiqatan ham keng ko'lamli parvoz sharoitlarini baholash imkonini berdi.
Endi biz ishlab chiqish jarayonining ushbu qismini tugatganimizdan so'ng, biz har bir bosqich uchun hujjatlarni yaratishni qanday avtomatlashtirishimiz mumkinligini, qanday qilib avtomatik ravishda testlarni o'tkazishimiz va natijalarni hujjatlashtirishimiz mumkinligini ko'rib chiqamiz.
Tizim dizayni har doim iterativ jarayondir. Biz loyihaga o'zgartirish kiritamiz, o'zgarishlarni sinab ko'ramiz, natijalarni baholaymiz, keyin yangi o'zgartirish kiritamiz. Natijalarni hujjatlashtirish jarayoni va o'zgarishlarning mantiqiy asoslari uzoq vaqt talab etadi. SLRG yordamida bu jarayonni avtomatlashtirishingiz mumkin.
SLRG-dan foydalanib, siz testlarni bajarishni avtomatlashtirishingiz va keyin ushbu testlar natijalarini hisobot shaklida to'plashingiz mumkin. Hisobotda test natijalarini baholash, modellar va grafiklarning skrinshotlari, C va MATLAB kodlari bo'lishi mumkin.
Men ushbu taqdimotning asosiy fikrlarini eslash bilan yakunlayman.
- Biz modelning ishonchliligi va simulyatsiya tezligi o'rtasidagi muvozanatni topish uchun modelni sozlash uchun ko'plab imkoniyatlarni ko'rdik, jumladan, simulyatsiya rejimlari va model abstraksiya darajalari.
- Biz optimallashtirish algoritmlari va parallel hisoblash yordamida simulyatsiyalarni qanday tezlashtirishimiz mumkinligini ko'rdik.
- Va nihoyat, biz MATLABda simulyatsiya va tahlil vazifalarini avtomatlashtirish orqali rivojlanish jarayonini qanday tezlashtirishimiz mumkinligini ko'rib chiqdik.
Material muallifi - Mixail Peselnik, muhandis .
Ushbu vebinarga havola
Manba: www.habr.com