В условиях постоянно возрастающей сложности моделей разработка эксперимента стала важной частью процесса моделирования. Редактор конструкции в изделии «Калибровка на основе модели» (Model-Based Calibration Toolbox™) имеет решающее значение для эффективного сбора данных о двигателе. Время в Dyno-клетке дорогое, и экономия времени и денег может быть значительной, когда тщательная экспериментальная разработка требует только наиболее полезных данных. Значительное сокращение времени тестирования становится все более и более важным по мере роста числа управляемых переменных в более сложных двигателях. С увеличением сложности двигателя время испытания увеличивается экспоненциально.
Традиционный метод сбора больших количеств данных путем удержания каждого фактора постоянным по очереди до тех пор, пока не будут проверены все возможности, представляет собой подход, который быстро становится невозможным по мере увеличения числа факторов. Полная факторная конструкция (то есть испытание на крутящий момент при каждой комбинации скорости, нагрузки, соотношения воздух/топливо и рециркуляции отработавших газов на бензиновом двигателе с прямым впрыском с возможностью стратифицированного сгорания) для более новых двигателей неосуществима. Простые расчетные оценки, что для недавно разработанных двигателей калибровка традиционным способом займет 99 лет!
С пятифакторным экспериментом, включающим многоузловое сплайновое измерение и 20 уровней в каждом факторе, количество точек в полной факторной конструкции быстро становится тысячами, что делает эксперимент непомерно дорогим для выполнения. Design Editor решает эту задачу, выбирая набор экспериментальных точек, позволяющих оценить модель с максимальной уверенностью, используя только часть числа экспериментальных прогонов; для предыдущего примера только 100 оптимально выбранных участков более чем достаточно для соответствия модели. Очевидно, что этот подход может быть выгоден для любой сложной экспериментальной конструкции, а не только для исследования двигателя.
Редактор дизайна предлагает систематический, строгий подход к этапу сбора данных. При планировании последовательности тестов, выполняемых на примере двигателя, можно основывать конструкцию на технических знаниях и существующих физических и аналитических моделях. Во время тестирования можно сравнить проект с последними данными и оптимизировать оставшиеся тесты, чтобы получить максимальную выгоду.
Редактор дизайна предоставляет готовые стандартные проекты, позволяющие пользователю с минимальными знаниями о предмете быстро создавать эксперименты. Можно применить технические знания для определения диапазонов переменных и применить ограничения для исключения непрактичных точек. Можно повысить сложность моделирования, изменив критерии оптимальности, принудительно удалив или удалив определенные точки конструкции и оптимально увеличив существующие конструкции дополнительными точками.
Редактор проектов предоставляет интерфейс для построения экспериментальных проектов. Можно создать три различных стиля дизайна: классический, заполняющий пространство и оптимальный.
Конструкции с заполнением пространства лучше при низком уровне знаний о системе. В тех случаях, когда вы не уверены, какой тип модели подходит, а ограничения неопределенны, проекты заполнения пространства собирают данные таким образом, чтобы максимально быстро охватить диапазоны факторов.
Оптимальные конструкции лучше всего подходят для случаев с высокими системными знаниями, когда предыдущие исследования давали уверенность в наилучшем типе устанавливаемой модели, и ограничения системы хорошо понятны.
Классические конструкции (включая полнофакториальные) очень хорошо исследованы и подходят для простых областей (гиперкуб или сфера). Механизмы имеют сложные ограничения и модели (многочлены и сплайны высокого порядка).
Любой проект можно дополнить добавлением точек. Работа таким образом позволяет новые эксперименты улучшить оригинал, а не просто быть второй попыткой получить необходимые знания.
Выполните следующие действия, чтобы создать объемные, оптимальные и классические конструкции.
Выберите модель для проектирования эксперимента, войдите в редактор проектирования и создайте проект заполнения помещений. Затем создайте и примените к этой конструкции два различных ограничения и просмотрите результаты. Часто перед конструированием конструкции можно создавать зависимости, но для целей данного учебного пособия ограничения создаются последними, чтобы можно было просматривать влияние на конструкцию.
Создайте оптимальную конструкцию.
После создания проектов используйте экраны и инструменты для проверки свойств проекта, сохранения проекта и внесения изменений.
Создайте классическую конструкцию и с помощью средства просмотра отклонений ошибок прогнозирования сравните ее с оптимальной конструкцией. Также можно использовать инструмент «Оценка конструкции» для просмотра всех сведений о любой конструкции.