Документация

Чтобы открыть модель гидравлического привода, в MATLAB^® в командной строке введите:

model = 'ssc_hydraulic_actuator_digital_control';
open_system(model)

Модель сконфигурирована так, чтобы ограничивать точки данных. Чтобы сконфигурировать модель для регистрации всех точек dat, откройте параметры конфигурации модели и на панели Simscape снимите флажок Limit data points.

Симулируйте модель.

sim(model)

Извлеките данные для давления и шага симуляции из записанного узла Simscape.

simlogRef = simlog_ssc_hydraulic_actuator_digital_control;
pRefNode = simlogRef.Hydraulic_Actuator.Hydraulic_Cylinder.Chamber_A.A.p;
pRef = pRefNode.series.values('Pa');
tRef = pRefNode.series.time;

Постройте график размера шага.

h1 = figure;
semilogy(tRef(1:end-1),diff(tRef),'-x')
title('Solver Step Size')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Step Size (s)')

Максимальный размер шага (_Tsmax) для получения точных результатов в реальном времени для исходной модели составляет приблизительно 1e-2 секунды. Для получения информации об определении _Tsmax см. Раздел «Определение размера шага».

Постройте график результатов симуляции.

h2 = figure;
plot(tRef,pRef, 'b-')
h2Legend1 = legend({'Reference'},'Location','southoutside');
title('Cylinder Pressure')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Pressure (Pa)')

Откройте измененную модель гидравлического привода.

ssc_hydraulic_actuator_HIL

Этот вариант гидравлического привода содержит дискретизированный, разделенный контроллер. Локальный решатель для гидравлической подсистемы привода включен для симуляции с фиксированной скоростью и фиксированной стоимостью. Размер шага параметризован (ts), так что можно сделать корректировки решателя, которые уменьшают вероятность генерации переполнения. Для примера, который показывает, как дискретизировать контроллер для гидравлического привода, смотрите Гидравлический привод, сконфигурированный для программное-аппаратного тестирования.

Чтобы определить максимальный размер шага для достижения точных результатов симуляции в реальном времени, вы симулируете с глобальным, переменным решателем. Чтобы сконфигурировать измененную модель для симуляции с переменным шагом с помощью глобального решателя, отключите строение решателя. В Подсистеме Гидравлического Привода в диалоговом окне Solver Configuration блока снимите флажок Use local solver.

Симулируйте модель.

Извлеките данные о давлении и времени из зарегистрированного узла Simscape.

simlog0 = simlog_ssc_hydraulic_actuator_HIL;
pNodeSim0 = simlog0.Hydraulic_Actuator.Hydraulic_Cylinder.Chamber_A.A.p;
pSim0 = pNodeSim0.series.values('Pa');
tSim0 = pNodeSim0.series.time;

Постройте график размера шага к рисунку, который содержит данные размера шага для исходной модели.

figure(h1)
hold on
semilogy(tSim0(1:end-1),diff(tSim0),'--x', 'Color','r',...
    'LineWidth',.1,'MarkerSize',5)
title('Solver Step Size')
xlabel('Time (s)')
ylabel('Step Size (s)')
h1Legend1 = legend({'Reference','Modified'},...
    'Location','southoutside');

Для измененной модели в диалоговом окне параметров конфигурации модели задайте следующие настройки:

Сконфигурируйте локальный решатель для симуляции с фиксированным шагом. В Подсистеме Гидравлического Привода, в диалоговом окне Solver Configuration блока, выберите Use local solver.

Чтобы параметризовать стоимость симуляции, установите Nonlinear iterations равным N.

Для первой симуляции задайте как глобальный, так и локальный размер шага как максимально возможное значение _Tsmax от графика шага. Задайте относительно большое значение размера шага для обоих решателей и три для количества нелинейных итераций для локального решателя.

ts = 1e-2;
tsG = 1e-2;
N = 3;

Выполните размеченную по времени симуляцию фиксированных и фиксированных затрат.

tic; sim('ssc_hydraulic_actuator_HIL'); tSim1 = toc;
time1 = max(tSim1);

Извлеките данные для давления и времени симуляции из записанного узла Simscape.

simlog1 = simlog_ssc_hydraulic_actuator_HIL;
pNodeSim1 = simlog1.Hydraulic_Actuator.Hydraulic_Cylinder.Chamber_A.A.p;
pSim1 = pNodeSim1.series.values('Pa');
tSim1 = pNodeSim1.series.time;

Постройте график результатов симуляции на рисунке, который содержит результаты ссылки. Запишите истекшее время в легенду рисунка.

figure(h2)
hold on
plot(tSim1, pSim1, 'g--')
delete(h2Legend1)
configSim1L = ['Local: Ts= ',num2str(ts),'s, N= ',num2str(N),'.'];
configSim1G = [' Global: Ts= ',num2str(tsG),'s.'];
timeSim1T = ['Time=',num2str(time1)]; 
cfgSim1 = [configSim1L,configSim1G,timeSim1T];
h2Legend2 = legend({'Reference',num2str(cfgSim1)},...
    'Location','southoutside');

Прошедшее время изменяется, потому что это зависит от немедленной вычислительной емкости компьютера, который запускает симуляцию. Прошло время в легенде от симуляции на 3.6-GHz Intel^® Центральный процессор с 16-GB памятью. Ваша легенда содержит истекшее время симуляции на вашем компьютере.

Симуляция заняла меньше времени, чем указанное время симуляции (10 с), поэтому она запускается на компьютере разработчика быстрее, чем в реальном времени. Истекшее время также меньше, чем бюджет времени выполнения симуляции для этого примера (четыре секунды). Поэтому заданное строение решателя обеспечивает приемлемый запас прочности для симуляции в реальном времени на целевой машине, которая предоставила бюджетные данные.

Изменение масштаба точки перегиба для оценки точности результатов.

figure(h2)
xStart = 0;
xEnd = 10;
yStart = 0;
yEnd = 3.5e6;
xZoomStart = 0.3;
xZoomEnd = 0.6;
yZoomStart = 2.6e6;
yZoomEnd = 3.5e6;
axis([xZoomStart xZoomEnd yZoomStart yZoomEnd])

Теоретические и эмпирические данные подтверждают эталонные результаты. Точность результатов симуляции неприемлема, потому что решатель колеблется, прежде чем он сходится к решению в ссылочных данных.

Попытайтесь улучшить точность, увеличив количество итераций (N) до 10.

N = 10;

Запустите размеченную по времени симуляцию.

tic; sim('ssc_hydraulic_actuator_HIL'); tSim2 = toc;
time2 = max(tSim2);

Извлеките данные о давлении и времени симуляции.

simlog2 = simlog_ssc_hydraulic_actuator_HIL;
pNodeSim2 = simlog2.Hydraulic_Actuator.Hydraulic_Cylinder.Chamber_A.A.p;
pSim2 = pNodeSim2.series.values('Pa');
tSim2 = pNodeSim2.series.time;

Постройте график результатов.

figure(h2)
hold on
plot(tSim2, pSim2, 'r:')
delete(h2Legend2)
axis([xStart xEnd yStart yEnd])
configSim2L = ['Local: Ts= ',num2str(ts),'s, N= ',num2str(N),'.'];
configSim2G = [' Global: Ts= ',num2str(tsG),'s.'];
timeSim2T = ['Time=',num2str(time2)]; 
cfgSim2 = [configSim2L,configSim2G,timeSim2T];
h2Legend3 = legend({'Reference',num2str(cfgSim1),num2str(cfgSim2)},...
    'Location','southoutside');

Симуляция достаточно быстрая для симуляции в реальном времени, потому что для запуска потребовалось меньше времени, чем четырехсекундный бюджет выполнения симуляции.

Масштабирование для оценки точности.

figure(h2)
axis([xZoomStart xZoomEnd yZoomStart yZoomEnd])

В целом результаты не намного точнее, чем результаты симуляции с меньшим количеством итераций.

Попытайтесь улучшить точность, уменьшив размер шага до 1e-3 секунд для локальных и глобальных решателей. Задайте 3 для количества итераций (N).

ts = 1e-3;
tsG = 1e-3;
N = 3;

Запустите размеченную по времени симуляцию.

tic; sim('ssc_hydraulic_actuator_HIL'); tSim3 = toc;
time3 = max(tSim3);

Извлеките данные о давлении и времени симуляции.

simlog3 = simlog_ssc_hydraulic_actuator_HIL;
pNodeSim3 = simlog3.Hydraulic_Actuator.Hydraulic_Cylinder.Chamber_A.A.p;
pSim3 = pNodeSim3.series.values('Pa');
tSim3 = pNodeSim3.series.time;

Постройте график результатов.

figure(h2)
hold on
plot(tSim3, pSim3, 'k--')
delete(h2Legend3)
axis([xStart xEnd yStart yEnd])
configSim3L = ['Local: Ts= ',num2str(ts),'s, N= ',num2str(N),'.'];
configSim3G = [' Global: Ts= ',num2str(tsG),'s.'];
timeSim3T = ['Time=',num2str(time3)]; 
cfgSim3 = [configSim3L,configSim3G,timeSim3T];
h2Legend4 = legend...
	({'Reference',num2str(cfgSim1),num2str(cfgSim2),num2str(cfgSim3)},...
    'Location','southoutside');

Симуляция занимает больше времени, но является достаточно быстрой, учитывая четырехсекундный бюджет времени выполнения симуляции.

Масштабирование, чтобы оценить точность лучше.

figure(h2)
axis([xZoomStart xZoomEnd yZoomStart yZoomEnd])