Разбиение модели

Вы можете сделать модель доступной в реальном времени, разделив вычислительные затраты на моделирование между несколькими процессорами с помощью секционирования модели. Вычислительная стоимость - это мера количества и сложности задач, которые центральный процессор (CPU) выполняет за шаг времени во время моделирования. Высокая вычислительная стоимость может замедлить скорость выполнения моделирования и вызвать перерасход при моделировании в реальном времени на одном процессоре.

Как правило, можно снизить вычислительные затраты, достаточные для моделирования в реальном времени на одном процессоре, путем корректировки точности модели и настроек решателя с помощью методов, описанных в разделе Рабочий процесс подготовки модели в реальном времени. Однако возможно, что отсутствует сочетание сложности модели и настроек решателя, которые могут сделать модель способной работать в реальном времени на одном ЦП на целевой машине. Если моделирование в реальном времени с использованием одного ЦП не завершается или если результаты моделирования неприемлемы, разделите модель. Можно запустить секционированную модель, используя одну, многоядерную целевую машину или несколько одноядерных целевых машин.

В этом примере показано, как разделить модель на две дискретные подсистемы: одну, содержащую завод, и одну, содержащую контроллер, для параллельной обработки на отдельных процессорах реального времени.

Откройте модель. В командной строке MATLAB ® введите
```
model = 'ssc_hydraulic_actuator_digital_control';
open_system(model)
```
В дополнение к блокам маршрутизации и контроля сигналов модель содержит следующие блоки:
- Командный сигнал - блок построителя сигналов, который генерирует входной опорный сигнал, r.
- Сумма - блок, который сравнивает опорный сигнал r из блока командного сигнала с выходным сигналом y от гидравлического привода для генерации ошибки x, то есть r - y = x.
- Контроллер - блок непрерывной передачи Fcn. Коэффициенты числителя и коэффициенты знаменателя для этого блока определяются переменными num и den.
- Транспортная задержка - блок, имитирующий временную задержку для непрерывного входного сигнала.
  Примечание
  По умолчанию Simulink ® Editor скрывает имена автоматических блоков в схемах модели. Для отображения имен скрытых блоков в учебных целях снимите флажок «Скрыть имена автоматических блоков». Дополнительные сведения см. в разделе Управление именами блоков и портами.
- Линеаризация ввода-вывода - подсистема линеаризации модели относительно рабочей точки.
- Гидравлический привод - подсистема, содержащая модель установки Simscape™.
Изучите переменные в рабочей области, щелкнув каждую переменную поочередно.
- Переменная для времени выборки, ts = 0.001.
- Параметр Числитель коэффициентов, число = -0.5.
- Параметр коэффициентов знаменателя, den = [0.001 1].
- Переменная Loop = 1.
Смоделировать модель и открыть область «Положение нагрузки» (Load Position), чтобы проверить результаты.
```
sim(model)
open_system([model, '/Load Position'])
```
Выход гидравлического привода соответствует командному сигналу.
Исключение элементов, которые увеличивают вычислительные затраты, но не влияют на результаты моделирования в реальном времени. В примерной модели, поскольку коэффициент усиления по замкнутому контуру равен 1, такие элементы включают в себя точки ввода/вывода линеаризации, блоки In1 и блоки In2. Удалите три блока и соединяющие их линии.
Настройте модель для визуализации.
1. Удалите блок Mux.
2. Удалите блоки Goto и From с именем Cmd.
3. Подключите блок «Load Position Scope» к выходному сигналу от гидравлического привода.
4. Добавьте второй блок области.
5. Подключите новый блок области к неподключенной соединительной линии из командного сигнала.
6. Изменение имени нового блока области на Reference.
Замените блок «Задержка передачи» блоком «Задержка установки».
1. Удалите блок «Transport Delay» и открытую соединительную линию, соединенную с внешним портом блока.
2. Добавьте блок задержки блока из библиотеки дискретных данных Simulink и подключите его к входному порту подсистемы гидравлического привода.
3. Для параметра Sample time (-1 для унаследованного) блока Unit Delay укажите значение ts.
Замените блок Controller блоком Discrete Transfer Fcn из библиотеки Simulink Discrete.
1. Удалите блок контроллера.
2. Щелкните в окне модели и введите discrete transfer fcn. При появлении раскрывающегося меню, содержащего блок, щелкните Discrete Transfer Fcn.
3. Подключите новый блок к открытой соединительной линии из блока «Сумма».
4. Подключите выходной порт нового блока к входному порту блока задержки установки.
5. Задайте параметры для дискретного контроллера с помощью преобразования Тустина исходной функции непрерывной передачи.
  1. В командной строке MATLAB сохраните новые переменные на основе исходных коэффициентов:
    k = num; alpha = den(1,1);
  2. Для параметра Числитель блока дискретной передачи Fcn укажите [k*ts k*ts].
  3. Для параметра «Знаменатель» укажите [2*alpha+ts ts-2*alpha].
  4. Для параметра Sample time (Образец времени) (-1 для наследуемого) укажите ts.
Обеспечивает цифровую выборку для непрерывных измерений времени с использованием блоков удержания нулевого порядка.
1. Добавьте блоки удержания нулевого порядка к обоим сигналам, входящим в блок суммы.
2. Для параметра Sample time (-1 для унаследованных) обоих блоков удержания нулевого порядка укажите ts.
Подключите блоки, как показано на рисунке.
Смоделировать модель и открыть область «Положение нагрузки», чтобы увидеть, как изменения влияют на результаты.
```
sim(model)
open_system([model, '/Load Position'])
```
Выходные данные гидравлического привода соответствуют исходным результатам.
Настройте решатели.
1. Чтобы настроить глобальный решатель, откройте параметры конфигурации модели и на панели Решатель (Solver) выполните следующие действия.
  - Задайте для параметра Тип решателя значение Fixed-step.
  - Задайте для решателя значение discrete (no continuous states).
  - Определить ts для параметра Фиксированный размер шага (время основной выборки).
  - Нажмите кнопку ОК.
2. Чтобы настроить локальный решатель, откройте подсистему гидравлического привода и обновите следующие параметры для блока конфигурации решателя:
  - Выберите опцию Использовать локальный решатель.
  - Определить ts для времени Sample.
  - Выберите параметр Использовать итерации непротиворечивости среды выполнения с фиксированной стоимостью.
  - Нажмите кнопку ОК.
Разбейте модель на две подсистемы:
1. Создайте подсистему, содержащую следующие блоки:
  - Командный сигнал
  - Ссылка
  - Удержание нулевого заказа
  - Сумма
  - Дискретный перенос Fcn
  - Единичная задержка
2. Маркировать подсистему Controller Subsystem.
3. Откройте подсистему контроллера.
4. Переименование блока Out1 Outport в u.
5. Переименуйте блок In1 Inport как y.
6. Перейдите к верхней модели.
7. Создайте вторую подсистему, содержащую следующие блоки:
  - Гидравлический привод
  - Hold1 нулевого порядка
  - Положение нагрузки
8. Маркировать подсистему Plant Subsystem.
9. Откройте подсистему установки.
10. Переименование блока Out1 Outport в u_plant.
11. Переименуйте блок In1 Inport как y_plant.
12. Для просмотра секционированных подсистем перейдите к верхней модели.
Эта модель разделена для параллельного выполнения. Сведения о том, как добавлять задачи и сопоставлять отдельные задачи с секциями, см. в разделе Секционирование модели с помощью явного секционирования.