На рисунке показан поток операций подготовки модели в реальном времени.
Модель с поддержкой реального времени является быстрой и точной. При моделировании модели с возможностью работы в реальном времени на целевой машине в реальном времени выполняется ее завершение и генерируются результаты, соответствующие ожиданиям, на основе теоретических моделей и эмпирических данных. Единственный способ определить, способна ли ваша модель работать в реальном времени, - запустить ее на целевой машине в реальном времени. Однако можно использовать моделирование рабочего стола, то есть моделирование на компьютере разработчика, чтобы определить вероятность того, что модель способна работать в режиме реального времени до ее развертывания.
Рабочий процесс подготовки модели в режиме реального времени является первым из двух рабочих процессов, выполняемых на компьютере разработки, что повышает вероятность того, что модель способна работать в режиме реального времени. Рабочий процесс показывает, как настроить размер или точность модели, чтобы повысить скорость без ущерба и точности. Завершив этот рабочий процесс, используйте рабочий процесс моделирования в реальном времени, чтобы найти оптимальную конфигурацию решателя с фиксированными шагами и фиксированными затратами для моделирования модели в реальном времени.
Используйте эмпирические или теоретические данные для проектирования и построения модели Simscape™. Используйте решатель глобальных переменных Simulink ® для моделирования модели. При необходимости уточните модель для получения результатов моделирования, поддерживаемых базовыми данными. Эталонные результаты обеспечивают базовый уровень для оценки точности модели на всех этапах подготовки модели и рабочих процессов моделирования в реальном времени.
Переполнение происходит, когда размер шага слишком мал, чтобы позволить компьютеру в реальном времени завершить всю обработку, необходимую для любого одного шага. Если модель требует размера шага, который настолько мал, что может вызвать перегрузку, то модель недостаточно быстра для моделирования в реальном времени. Чтобы определить, могут ли небольшие шаги вызвать переполнение, создайте график размера шагов, который решатель шагов переменных использует для выполнения моделирования модели. График размера шага показывает количество и размер малых шагов, используемых решателем во время моделирования.
Нет жестких метрик для размера или количества небольших шагов, которые могут вызвать переполнение моделирования в реальном времени. Переход от моделирования рабочего стола к моделированию в реальном времени является итеративным процессом. Этот процесс, включающий в себя изменение, моделирование и анализ модели, помогает определить, являются ли небольшие шаги в модели ограниченными по времени или достаточно многочисленными, чтобы вызвать превышение.
Опыт, приобретенный при моделировании различных моделей на машине в реальном времени, также может помочь решить, могут ли небольшие шаги в модели привести к перегрузке. Например, рассмотрим вариант с двумя моделями, M1 и M2, и двумя различными процессорами реального времени, RT1 и RT2. Процессоры RT1 и RT2 имеют одинаковую номинальную скорость обработки. Модели M1, механическая модель и M2, электрическая модель, имеют несколько шагов, которые составляют 1e-15 секунд. Модельные M1 могут моделировать с достаточно точными результатами на процессорных RT1 в реальном времени, но при этом могут выполнять превышение или моделирование с недостаточно точными результатами на процессорных RT2 в реальном времени. Также возможно, что модель M1 завершается с точными результатами на RT1 и RT2, в то время как модель M2 генерирует переполнение на обоих процессорах. Эти сценарии возможны, поскольку различные топологии модели дают различную динамику и поскольку номинальная скорость обработки не является единственным определяющим фактором для времени выполнения моделирования. Другие факторы, такие как операционная система и конфигурация ввода-вывода, также влияют на выполнение моделирования на процессоре реального времени. Знакомство с динамикой системы и вычислительной мощностью оборудования в реальном времени может помочь в принятии решений при оценке влияния малых размеров шага на жизнеспособность модели в реальном времени.
Измените модель, чтобы увеличить скорость или точность, если анализ показывает, что моделирование модели в реальном времени может иметь превышение или давать недостаточно точные результаты.
При оценке риска переполнения, если при моделировании используется слишком много небольших шагов, используйте следующие подходы для повышения скорости моделирования:
Сокращение затрат на вычисления.
Уменьшите численную жесткость.
Уменьшение нулевых переходов.
Снижение быстрой динамики
Разбиение модели для параллельной обработки.
При оценке точности модели, если результаты моделирования не соответствуют результатам привязки, используйте следующие подходы для повышения точности модели.
Передовые практики моделирования динамических систем Simulink
Основные методы моделирования Simscape
Используя решатель глобальных переменных Simulink, получайте результаты для измененной версии модели.
График размера шага также помогает:
Оценка максимального размера шага, используемого решателем с фиксированным шагом для достижения точных результатов во время моделирования в реальном времени.
Определите точное время, когда разрывы или быстрая динамика замедляют моделирование.
Сравните результаты моделирования на целевом компьютере с исходными результатами. Совпадают ли результаты привязки и измененной модели? Если нет, достаточно ли они похожи, чтобы эмпирические или теоретические данные также поддерживали результаты моделирования модифицированной модели? Представляет ли модифицированная модель явления, которые требуется измерить? Правильно ли оно представляет эти явления? Если вы планируете использовать модель для тестирования конструкции контроллера, достаточно ли точна модель для получения результатов, на которые вы можете положиться при квалификации системы? Ответы на эти вопросы помогут вам решить, достаточно ли точные результаты в реальном времени.
Если результаты моделирования с переменными значениями показывают, что модель имеет скорость и точность, необходимые для обработки в реальном времени, можно использовать рабочий процесс моделирования в реальном времени для настройки модели для моделирования с фиксированными шагами и фиксированными затратами.
Соединитель является точкой входа для возврата к рабочему процессу подготовки модели в реальном времени из другого рабочего процесса (например, рабочего процесса моделирования в реальном времени или рабочего процесса моделирования аппаратного обеспечения в цикле).
Возможно, что целевой машине в реальном времени не хватает вычислительных возможностей для работы модели в реальном времени. Если после нескольких итераций рабочего процесса отсутствует уровень сложности модели, делающий модель способной работать в реальном времени, рассмотрите следующие варианты увеличения вычислительной мощности: