Моделирование Simscape™ может быть остановлено до завершения с помощью одного или нескольких сообщений об ошибках. В этом разделе рассматриваются типовые типы ошибок и стратегии их устранения. Можно найти предыдущий раздел, Как работает Simscape Simulation, полезный для выявления и отслеживания ошибок.
В случае сбоя моделирования:
Просмотрите конфигурацию модели. Если сообщение об ошибке содержит список блоков, сначала просмотрите эти блоки. Также ищите:
Неправильные соединения - убедитесь, что модель имеет смысл как физическая система. Например, ищите исполнительные механизмы, соединенные друг с другом, чтобы они пытались двигаться в противоположных направлениях, или неправильные соединения с опорными узлами, которые препятствуют движению. В электрических цепях проверьте полярность и соединения с землей.
Неправильные единицы измерения - менеджер единиц измерения Simscape обеспечивает большую гибкость при использовании физических единиц измерения. Однако необходимо соблюдать осторожность при определении правильных единиц измерения, особенно в блоках Конвертер Simulink-PS и Конвертер PS-Simulink. Начните анализ схемы, открыв все блоки преобразователя и проверив правильность заданных блоков.
Попробуйте упростить схему. Ненужная сложность цепи является наиболее распространенной причиной ошибок моделирования.
Разбейте систему на подсистемы и протестируйте каждый блок до тех пор, пока вы не будете уверены, что он ведет себя так, как ожидалось.
Создайте систему, постепенно увеличивая ее сложность.
Рекомендуется создавать, моделировать и тестировать модель постепенно. Начните с идеализированной упрощенной модели системы, смоделируйте ее, убедитесь, что она работает так, как ожидалось. Затем постепенно сделайте модель более реалистичной, факторизируя такие эффекты, как потеря трения, соответствие вала двигателя, жесткие остановки и другие вещи, которые описывают реальные явления. Моделирование и тестирование модели на каждом шаге приращения. Используйте подсистемы для захвата иерархии модели, моделирования и тестирования подсистем отдельно перед тестированием всей конфигурации модели. Этот подход помогает поддерживать правильную организацию моделей и упрощает их устранение.
Каждая топологически различная блок-схема Simscape требует, чтобы к ней был подключен ровно один блок конфигурации решателя. Блок Конфигурация решателя (Solver Configuration) определяет информацию о глобальной среде и предоставляет параметры решателя, необходимые модели перед началом моделирования.
Если появляется сообщение об ошибке в отношении отсутствующего блока конфигурации решателя, откройте библиотеку Simscape Utilities и добавьте блок конфигурации решателя в любом месте цепи.
Если модель содержит гидравлические элементы, для каждой топологически отдельной гидравлической цепи на схеме требуется, чтобы к ней был подключен блок пользовательской гидравлической жидкости (или блок гидравлической жидкости, доступный с библиотеками блоков Simscape Fluids™). Эти блоки определяют свойства жидкости, которые действуют как глобальные параметры для всех блоков, соединенных с гидравлическим контуром. Если к контуру не присоединен блок гидравлической жидкости, то гидравлические блоки в этом контуре используют жидкость по умолчанию. Однако более чем один блок гидравлической жидкости в контуре генерирует ошибку.
Аналогично, более одного блока настроек термической жидкости (TL) в контуре термической жидкости, блока свойств двухфазной жидкости (2P) в контуре двухфазной жидкости или блока свойств газа (G) в контуре газа генерируют ошибку.
При появлении сообщения об ошибке относительно слишком большого количества блоков глобальных параметров домена, подключенных к сети, найдите дополнительный блок гидравлической жидкости, блок пользовательской гидравлической жидкости, блок настроек тепловой жидкости (TL), блок двухфазных свойств жидкости (2P) или блок свойств газа (G) и удалите его.
Библиотеки Simscape содержат доменные опорные блоки, представляющие опорные точки для сохраняющихся портов соответствующего типа. Например, каждая топологически отдельная электрическая цепь должна содержать, по крайней мере, один электрический опорный блок, представляющий соединение с землей. Аналогично, гидравлические консервационные отверстия всех блоков, которые относятся к атмосфере (например, всасывающие отверстия гидравлических насосов или возвратные отверстия клапанов, цилиндров, трубопроводов, если они считаются непосредственно соединенными с атмосферой), должны быть подключены к гидравлическому опорному блоку, который представляет собой соединение с атмосферным давлением. Механические поступательные порты, жестко прикрепленные к раме (земле), должны быть соединены с блоком механической поступательной привязки и т.д.
Если появляется сообщение об ошибке в отношении отсутствующего ссылочного блока или узла, проверьте конфигурацию системы и добавьте соответствующий ссылочный блок на основе описанных выше правил. Недостающие диагностические сообщения опорного узла включают в себя информацию о конкретном блоке и переменной, которая нуждается в опорном узле. Это особенно полезно, когда в модели задействовано несколько доменов. Дополнительные сведения и примеры оптимальных методов моделирования см. в разделе Правила заземления.
Физические системы представлены в среде моделирования Simscape как физические сети согласно обобщенным схемным законам Кирхгофа. Некоторые конфигурации моделей нарушают эти законы и поэтому являются незаконными. Существуют два серьезных нарушения:
Источники зависимых от области переменных, соединенных параллельно (например, источники напряжения, источники гидравлического давления или источники скорости)
Источники специфичных для домена переменных, соединенных последовательно (например, источники электрического тока, источники гидравлического расхода, источники силы или крутящего момента)
Эти конфигурации невозможны в реальном мире и незаконны теоретически. Если модель содержит такую конфигурацию, при моделировании решатель выдает ошибку, за которой следует список блоков, как показано в следующем примере.
Пример. Модель, показанная на следующем рисунке, содержит два идеальных источника поступательной скорости, соединенных параллельно. Это создает контур независимых источников скорости, и решатель не может построить согласованную систему уравнений для схемы.
При попытке моделирования модели решатель выдает сообщение об ошибке со ссылками на блоки Ideal Translational Velocity Source и Ideal Translational Velocity Source1. Чтобы зафиксировать цепь, можно либо заменить два источника скорости одним блоком Ideal Translational Velocity Source, либо добавить между ними блок Translational Damper.
Проблемы, связанные с численным моделированием, могут быть результатом либо определенных конфигураций цепей, либо разрывов параметров.
Некоторые конфигурации схем могут приводить к зависимым динамическим состояниям или так называемым дифференциальным алгебраическим уравнениям с более высоким индексом (DAE). Решатель Simscape может обрабатывать зависимости между динамическими состояниями, которые являются линейными в состояниях и не зависят от времени и входных данных системы. Например, конденсаторы, соединенные параллельно, или последовательно соединенные индукторы не вызовут никаких проблем. Другие конфигурации цепей с зависимыми динамическими состояниями в некоторых случаях могут замедлить моделирование или привести к ошибке, когда решатель не инициализируется.
Проблемы могут возникать, когда динамические состояния имеют нелинейное алгебраическое отношение. В качестве примера можно привести две инерции, связанные зависимостью нелинейной передачи, такой как эллиптическая передача. В случае сбоя моделирования решатель Simscape может идентифицировать задействованные компоненты и выдавать сообщение об ошибке со ссылками на блоки и на уравнения в каждом блоке.
Нелинейные параметры, зависящие от времени или других переменных, могут также приводить к проблемам численного моделирования в результате нарушения целостности параметров. Эти проблемы обычно проявляются на этапе временной инициализации (см. «Проблемы переходного моделирования»).
Решение начальных условий, которое решает все системные переменные (с начальными условиями, заданными для некоторых системных переменных), может завершиться неудачей. Это имеет несколько возможных причин:
Ошибка конфигурации системы. В этом случае окно Диагностика моделирования (Simulation Diagnostics) обычно содержит дополнительные, более конкретные сообщения об ошибках, такие как отсутствующий узел привязки или предупреждение о уравнениях компонентов с последующим списком задействованных компонентов. Дополнительные сведения см. в разделе Ошибки конфигурации системы.
Зависимое динамическое состояние. В этом случае окно Диагностика моделирования (Simulation Diagnostics) также может содержать дополнительные, более конкретные сообщения об ошибках, такие как предупреждение о уравнениях компонентов с последующим списком задействованных компонентов. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимые динамические состояния.
Остаточный допуск может быть слишком жестким для получения согласованного решения алгебраических ограничений в начале моделирования. Можно попытаться увеличить значение параметра Допуск согласованности (Consistency Tolerance) (то есть ослабить допуск) в блоке Конфигурация решателя (Solver Configuration).
Если в окне Диагностика моделирования (Simulation Diagnostics) имеются другие, более конкретные сообщения об ошибках, сначала обратитесь к ним и попробуйте повторить моделирование. См. также Советы и методы устранения неполадок.
Временная инициализация происходит в начале моделирования (после вычисления начальных условий) или после последующего события, такого как нарушение непрерывности (например, когда жесткая остановка достигает остановки). Она выполняется путем фиксации всех динамических переменных и решения для алгебраических переменных и производных динамических переменных. Целью инициализации переходного процесса является обеспечение согласованного набора начальных условий для следующего шага решения переходного процесса.
Сообщения об ошибках, указывающие на то, что временная инициализация не смогла сойтись или что не удалось создать набор согласованных начальных условий, указывают на проблемы временной инициализации. Они могут быть результатом нарушения целостности параметров. Просмотрите модель, чтобы найти возможные источники разрыва. См. также Советы и методы устранения неполадок.
Можно также попытаться уменьшить значение параметра Допуск согласованности (Consistency Tolerance) (т. е. ужесточить допуск) в блоке Конфигурация решателя (Solver Configuration).
В типичном сообщении об ошибке, связанной с размером шага, может быть указано, что система не может уменьшить размер шага без нарушения минимального размера шага в течение некоторого числа последовательных операций. Это сообщение об ошибке указывает на числовые трудности в решении дифференциальных алгебраических уравнений (дисковых полок) для модели. Это может быть вызвано зависимыми динамическими состояниями (дисковые полки с более высоким индексом) или высокой жесткостью системы. Вы можете попробовать следующее:
Затяните допуск решателя (уменьшите значение параметра Относительный допуск (Relative Tolerance) в диалоговом окне Параметры конфигурации (Configuration Parameters))
Укажите значение, отличное от auto, для параметра Абсолютный допуск (Absolute Tolerance) в диалоговом окне Параметры конфигурации (Configuration Parameters). Поэкспериментируйте со значением этого параметра.
Подтянуть остаточный допуск (уменьшить значение параметра «Допуск согласованности» в блоке «Конфигурация решателя»)
Увеличьте значение параметра Количество допустимых нарушений минимального размера шага в диалоговом окне Параметры конфигурации (Configuration Parameters) (задайте для него значение, превышающее число последовательных нарушений размера шага, указанное в сообщении об ошибке)
Просмотрите конфигурацию модели и попробуйте упростить цепь или добавьте в нее небольшие паразитные элементы, чтобы избежать зависимых динамических состояний. Дополнительные сведения см. в разделе Проблемы численного моделирования.