Решите вопросы симуляции решателя разделения для моделей Simscape Driveline

Решатель Разделения является фиксированным шагом Simscape™, локальный решатель, который улучшает производительность для определенных моделей. Однако при использовании решателя Разделения, некоторые модели Simscape Driveline™ генерируют предупреждения, останавливают и генерируют ошибки, не удаются инициализировать, или дать к болтовне сигнала из-за числовых трудностей. Эти примеры показывают, как устранить ошибки, смягчить предупреждения и уменьшать болтовню путем решения числовых трудностей.

Решение вопросов для блоков с жесткостью или трением

Числовые трудности, которые препятствуют тому, чтобы модели симулировали к завершению, предупреждениям выражения, или вводят болтовню, обычно связываются с блоками, которые имеют высокую жесткость или трение. Блоки Simscape Driveline с высокой жесткостью или трением включают муфты, шкивы пояса, шины и гибкие валы.

Чтобы разрешить числовые трудности в моделях, которые содержат эти блоки, используйте один или несколько методов:

Настройте настройки решателя.
Удалите высокоприоритетное переменное сокращение.
Разблокируйте начальные условия муфты.
Ослабьте связанные с трением допуски.
Устраните блоки высокой жесткости.
Устраните степени свободы.

Используя решатель разделения

Когда имитационные модели с помощью решателя Разделения:

Симулируйте модель при помощи решателя шага глобальной переменной, чтобы получить базовые результаты, которые соглашаются с вашей математической моделью или эмпирическими данными.
Сконфигурируйте локальный решатель для симуляции решателя Разделения.
Запустите симуляцию решателя Разделения. Если симуляция:
- Выполнение до завершения — Сравнивают результаты симуляции решателя Разделения с базовыми результатами. Если результаты не согласовывают, настраивают настройки решателя или компоненты модели и симулируют снова. Например, уменьшите размер шага или упростите динамику модели. Для получения дополнительной информации смотрите, Уменьшают Числовую Жесткость, Выбирают Step Size и Number of Iterations и Reduce Fast Dynamics.
  Повторитесь, пока симуляция не возвращает результаты, которые соглашаются с базовыми результатами.
- Сбои, чтобы симулировать к завершению из-за числовых проблем — Решают вопросы путем применения одного или нескольких методов, перечисленных в Решении Вопросов для Блоков с Жесткостью или Трением. Повторно выполните симуляцию. Повторитесь, пока симуляция не выполнение до завершения, затем сравните результаты с базовыми результатами. Если результаты не согласовывают, настраивают настройки решателя или компоненты модели и повторно выполняют симуляцию. Повторитесь, пока симуляция решателя Разделения не возвращает результаты, которые соглашаются с базовыми результатами.

Разрешите начальные ошибки условия и предупреждения

В этом примере показано, как разрешить числовые трудности, которые генерируют начальные ошибки условия и предупреждения. Когда начальная проблема условия препятствует тому, чтобы симуляция инициировала или выполнение до завершения, MATLAB^® останавливает симуляцию и генерирует ошибку. Когда симуляция не может удовлетворить высокоприоритетным целям, симуляция продолжает запускаться, но MATLAB генерирует предупреждение.

Откройте модель. В командной строке MATLAB введите:
```
%% Open the Model
model = 'sdl_transmission_helicopter_base';
open_system(model)
```
Окно модели указывает, что глобальный решатель Simulink^® является решателем переменного шага.
Чтобы исследовать Simscape локальная настройка решателя, откройте настройки блока Solver Configuration.
См. код
%% Define the Solver Configuration Block and Path solvConfig = 'Solver Configuration'; solvConfigPath = [model,'/',solvConfig]; %% Open the Solver Configuration Block Settings open_system(solvConfigPath)
Модель сконфигурирована, чтобы симулировать использование глобального решателя Simulink, потому что флажок Use local solver снимается.

Симулируйте модель и затем, исследовать базовую линию следует из симуляции переменного шага, откройте блок Scope.

См. код

Сконфигурируйте модель для симуляции решателя Разделения. В настройках блока Solver Configuration установите флажок Use local solver.
См. код
%% Configure the Partioning Solver % Open the Solver Configuration Block Settings open_system(solvConfigPath) % Configure the Solver Configuration Block set_param(solvConfigPath,... 'UseLocalSolver','on',... 'DoFixedCost','on') %% To Confirm the Configuration Change by Refreshing % the Solver Configuration Block Settings, % Uncomment the Next Two Lines of Code (Optional) % close_system(solvConfigPath) % open_system(solvConfigPath)
Когда вы устанавливаете флажок Use local solver, связанные параметры включены. По умолчанию параметры в блоке Solver Configuration устанавливаются на:
1. Solver type — Partitioning
2. Размер шага 0.05
3. Partition method — Robust simulation
4. Partition storage method — Exhaustive
5. Use fixed-cost runtime consistency iterations — Выбранный
6. Nonlinear iterations — 3
Симулируйте модель.
См. код
%% Simulate the Model sim(model) % Open the Scope Block to View the Results open_system(scopePath)
```
Warning: Simscape succeeded in finding consistent states with which to start the simulation, 
but the states found may deviate from requested initial conditions.
```
Симуляция выполнение до завершения, но она генерирует предупреждение. Результаты соглашаются с базовыми результатами в терминах значительных характеристик для модели (таких как наклоны, величины и точки перегиба).
Предупреждение вызывается начальными проблемами условия. Исследуйте проблемы путем исследования переменных в модели. Чтобы открыть Переменное Средство просмотра, в окне модели, на вкладке Debug, нажимают Simscape> Variable Viewer. Чтобы отфильтровать для переменных, которые имеют цели, которым симуляция не может удовлетворить, кликните по стрелке вправо заголовка столбца Status, и в выпадающем списке, снимите флажок OK.
Существует несколько переменных, которые имеют High приоритетные цели, которым симуляция не может удовлетворить.
Устраните предупреждение путем разблокирования начального состояния муфты. Откройте блок Unidirectional Clutch и установите параметр Initial state на Unlocked. Затем симулируйте модель, исследуйте переменные и просмотрите результаты.
См. код
%% Set the Initial State of the Unidirectional Clutch Block to Unlocked % Define the Unidirectional Clutch block and Path unidirectionalClutch = 'Unidirectional Clutch'; unidirectionalClutchPath = [model,'/',unidirectionalClutch]; % Unlock the Clutch set_param(unidirectionalClutchPath,'initial_state_locked','0') % Simulate the Model sim(model) % Open the Scope Block to View the Results open_system(scopePath)
Начальное условие, предупреждающее, не сгенерировано, и Переменное Средство просмотра сообщает, что всем целям удовлетворяют. Результаты соглашаются с базовыми результатами в терминах значительных характеристик для модели.

Разрешите болтовню из-за жесткости

Этот пример также показывает, как разрешить числовые трудности, которые дают к болтовне в симуляциях Simscape Driveline, которые используют решатель Разделения. В этом случае болтовня вызывается жесткостью. Жесткая модель является той, которая содержит и быстро и медленная динамика.

Откройте модель с блоком. В командной строке MATLAB введите:
```
%% Open the Model
model = 'sdl_vehicle_dual_clutch';
open_system(model)
```
Модель сконфигурирована для симуляции переменного шага, которая использует глобальный решатель. Регистрация данных включена только для сигнала, который содержит данные о состоянии механизма.
Сконфигурируйте модель для регистрации данных. В данном примере утомитесь, промах является данными интереса, и логгирование дополнительных данных увеличивает вычислительную стоимость симуляции. Включите регистрацию данных для шины, подсовывают и отключают регистрацию данных для состояния механизма.
1. В подсистеме Vehicle блок Tire LF Tire (Magic Formula) представляет лево-переднюю шину транспортного средства. Порт Tire LF S, который передает данные о промахе шины, является портом физического сигнала. Можно регистрировать данные о физическом сигнале с помощью регистрации данных Simulink. Место назначения для сигнала является блоком Tire slip Scope, который находится в подсистеме Scopes.
  1. Откройте подсистему Scopes.
  2. Данные о промахе шины находятся в сигнале, что блок FrontSlip From передает с блоком Tire slip Scope. Выберите сигнал, и в панели инструментов Simulink, на вкладке Signal, кликните по стреле на правой стороне раздела Monitor. В категории Signal Monitoring нажмите Log Signals.
  См. код
  %% Enable Tire Slip Data Logging % Enable Logging for Front Left Tire Slip Signal % Define Scope Subsystem and path scopesSS = 'Scopes'; scopesSSPath = [model,'/',scopesSS]; %% Define Front Slip From Tag Signal fromTireLFLogSlip1 = 'From8'; fromTireLFLogSlip1Path = [scopesSSPath,'/',fromTireLFLogSlip1]; %% Enable the Front Slip From Tag Signal for % Simulink(TM) data logging and viewing with the Simulation Data Inspector fromTireLFLogSlip1PortHandles = get_param(fromTireLFLogSlip1Path,... 'PortHandles'); fromTireLFLogSlip1Outport = fromTireLFLogSlip1PortHandles.Outport; set_param(fromTireLFLogSlip1Outport,'DataLogging','on')
2. В подсистеме Transmission Controller, в подсистеме Shift state, блок z3 Unit Delay передает состояние механизма.
  1. Откройте подсистему Transmission Controller.
  2. Откройте подсистему Shift state.
  3. Подсистема Gear state G передает состояние механизма с блоком Unit Delay, который, в свою очередь, передает данные с блоком Gear state Outport. Сигнал, который соединяет блок Unit Delay с блоком Gear state Outport, отмечен для регистрации данных. Выберите сигнал, и в панели инструментов Simulink, на вкладке Signal, кликните по стреле на правой стороне раздела Monitor. В категории Signal Monitoring нажмите Log Signals.
  См. код
  %% Disable Gear State Data Logging % Define Transmission Controller Subsystem and Path transCntrl = 'Transmission Controller'; transCntrlPath = [model,'/',transCntrl]; % Define Shift State Subsystem and path shiftState = 'Shift state'; shiftStatePath = [transCntrlPath,'/',shiftState]; % Define Unit Delay block and path unitDelay = 'z3'; unitDelayPath = [shiftStatePath,'/',unitDelay]; % Disable Unit Delay block signal logging unitDelayPortHandles = get_param(unitDelayPath,'PortHandles'); unitDelayOutport = unitDelayPortHandles.Outport; set_param(unitDelayOutport,'DataLogging','off')
Получите и исследуйте базовые результаты. Симулируйте использование решателя шага глобальной переменной и рассмотрите результаты в Инспекторе Данных моделирования.
1. Запустите симуляцию. В панели инструментов Simulink, на вкладке Simulation, в разделе Simulate, нажимают Run.
  См. код
  %% Simulate the Model sim(model)
2. Откройте Инспектора Данных моделирования. В панели инструментов Simulink, на вкладке Simulation, кликают по стреле на правой стороне раздела Review Results, и, в категории Signal Logging Results, нажимают, Signal Logging Results.To смотрят данные о промахе шины, устанавливают флажок From8:1.
  См. код
  %% Examine Baseline Results in the Simulation Data Inspector % Define Baseline Run runIDs = Simulink.sdi.getAllRunIDs; baselineRunID = runIDs(end); baselineRun = Simulink.sdi.getRun(baselineRunID); baselineRunTireLFSlip = baselineRun.getSignalByIndex(1); % Set Line Color baselineRunTireLFSlip.LineColor = [0 0.4470 0.7410]; % Select Signal (From8:1) Check Box baselineRunTireLFSlip.Checked = true; %% Open Simulation Data Inspector Simulink.sdi.view
Сконфигурируйте локальный решатель для симуляции фиксированного шага с помощью решателя Разделения.
1. В модели откройте настройки блока Solver Configuration.
2. Установите флажок Use local solver.
См. код
%% Define the Solver Configuration Block and Path solvConfig = 'Solver Configuration'; solvConfigPath = [model,'/',solvConfig]; %% Configure the Solver Configuration Block set_param(solvConfigPath,... 'UseLocalSolver','on',... 'DoFixedCost','on')
Симулируйте использование решателя Разделения.
См. код
%% Simulate the Model sim(model)
Симуляция выполнение до завершения, но генерирует предупреждение.
Warning: Simscape succeeded in finding consistent states with which to start the simulation, but the states found may deviate from requested initial conditions.
Сравните базовую линию и результаты решателя Разделения в Инспекторе Данных моделирования.
1. Откройте инспектора данных моделирования.
2. В верхней части, левой панели, выбирают Compare.
3. Сконфигурируйте сравнение. В верхней части, правой панели:
  1. На правой стороне установки Baseline кликните по стрелке вниз и выберите Run 1: sdl_vehicle_clutch.
  2. На правой стороне установки Compare to кликните по стрелке вниз и выберите Run 2: sdl_vehicle_clutch.
  3. Нажмите Compare.
4. Чтобы изменить цвет линии результатов решателя Разделения, в панели Properties, в столбце Compare to, кликают по цветному Line, выбирают различный цвет, такой как желтый, и затем нажимают Set.
См. код
%% Compare Partioning Solver Run 1 to Baseline Run % Open Simulation Data Inspector Simulink.sdi.view % Define Partitioning Solver Run 1 runIDs = Simulink.sdi.getAllRunIDs; pSolverRun1ID = runIDs(end); pSolverRun1 = Simulink.sdi.getRun(pSolverRun1ID); psolverRun1TireLFSlip = pSolverRun1.getSignalByIndex(1); % Select From8:1 Check Box % psolverRun1TireLFSlip.Checked = true; % Set Line Color psolverRun1TireLFSlip.LineColor = [0.9294 0.6941 .1255]; % Compare Runs compBaselinePartition1 = Simulink.sdi.compareRuns(baselineRunID,... pSolverRun1ID);
Результаты симуляции решателя Разделения содержат значительную болтовню.

Болтовня в переднем промахе шины происходит из-за параметров, заданных для блока Tire (Magic Formula). Чтобы разрешить болтовню сигнала и начальное предупреждение условия, упростите динамику шины:

Откройте подсистему Vehicle.
Откройте настройки блока Tire LF.
В настройках Dynamics, набор Inertia к No Inertia.
Используя тот же процесс, не используйте инерцию для Tire RF, Tire LR и блоков Tire RR.

См. код

Чтобы лучше изучить причину предупреждения, исследуйте переменные в модели. Чтобы открыть Переменное Средство просмотра, на вкладке Apps, в категории Physical Modeling, нажимают Simscape Variable Viewer. Чтобы отфильтровать для переменных, которые имеют цели, которым симуляция не может удовлетворить, кликните по стрелке вправо заголовка столбца Status, и в выпадающем списке, снимите флажок OK.
Переменное Средство просмотра показывает, что нескольким высокоприоритетным целям переменной не удовлетворяют. Для некоторых моделей автомобильной трансмиссии с муфтами этот вопрос решен путем разблокирования любых муфт, которые первоначально заблокированы. Для муфты заблокированное начальное состояние более численно ограничивает. Для получения дополнительной информации смотрите Fundamental Friction Clutch.
Разрешить предупреждение:
1. Откройте подсистему Dual Clutch Transmission.
2. Откройте подсистему Gears.
3. Откройте настройки блока Dog Clutch 1. В настройках Initial Conditions, набор Clutch initial state к Unlocked.
См. код
%% Resolve Initial Condition Warning % Set Dog Clutch 1 Block Clutch Initial State to Unlocked % Define Dual Clutch Transmission Subsystem and Path dualClutchTrans = 'Dual Clutch Transmission'; dualClutchTranPath = [model,'/',dualClutchTrans]; %% Define Gears Subsystem and Path gearsSS = 'Gears'; gearsSSPath = [dualClutchTranPath,'/',gearsSS]; %% Define Dog Clutch 1 Block and Path dogClutch1 = 'Dog Clutch 1'; dogClutch1Path = [gearsSSPath,'/',dogClutch1]; % Select Dog Clutch 1 Block set_param(dogClutch1Path,'Selected','on') %% Set Initial Conditions > Clutch inital state to "Unlocked" set_param(dogClutch1Path, 'initial_state_engaged', '0')
Симулируйте и затем исследуйте и сравните результаты в Инспекторе Данных моделирования.
1. Запустите симуляцию.
  См. код
  %% Simulate the Model sim(model)
  Симуляция выполнение до завершения и не генерирует начальных предупреждений условия.
2. Откройте Инспектора Данных моделирования и сравните, результаты симуляции фиксированного шага решателя Разделения к базовой линии следует из симуляции переменного шага. Сконфигурировать сравнение, в верхней части, правой панели:
  1. На правой стороне установки Baseline кликните по стрелке вниз и выберите Run 1: sdl_vehicle_clutch.
  2. На правой стороне установки Compare to кликните по стрелке вниз и выберите Run 3: sdl_vehicle_clutch.
  3. Нажмите Compare.
См. код
%% Open the Simulation Data Inspector Simulink.sdi.view %% Define the baseline run and select the From tag check box runIDs = Simulink.sdi.getAllRunIDs; pSolverRun2ID = runIDs(end); pSolverRun2 = Simulink.sdi.getRun(pSolverRun1ID); psolverRun2TireLFSlip = pSolverRun1.getSignalByIndex(1); psolverRun2TireLFSlip.LineColor = [0.9294 0.6941 .1255]; psolverRun2TireLFSlip.Checked = true; % Compare the results compBaselinePartition2 = Simulink.sdi.compareRuns(baselineRunID,... pSolverRun2ID);
Результаты симуляции решателя Разделения больше не содержат значительную болтовню и намного более похожи на базовые результаты.

Документация