Simulink Design Optimization предоставляет функции, интерактивные инструменты и блоки для анализа и настройки параметров модели. С их помощью можно определить чувствительность модели, настроить модель для проверки данных и настроить ее в соответствии с требованиями. Используя такие методы, как моделирование по методу Монте-Карло и построение экспериментов, можно исследовать всю область проектирования и рассчитать влияние параметров на поведение модели.

Оптимизация Simulink Design помогает повысить точность модели. Доступна возможность  предварительно обработать данные испытаний, автоматически оценить параметры модели, такие как коэффициенты трения и аэродинамики и проверить результаты оценки.

Чтобы улучшить характеристики системы, такие как время отклика, пропускная способность и потребление энергии, можно совместно оптимизировать физические параметры объекта и алгоритмическое параметры или коэффициенты усиления контроллера. Эти параметры могут быть настроены для удовлетворения требований во временной и частотной областях, таких как перерегулирование и запас по фазе, а также пользовательских требований.

Ключевые особенности

Использование Simulink Design Optimization с измеренными данными для оценки параметров блоков Transfer Fcn и Mean Speed (вверху, голубой). Анализ результатов оценки, сравнивая графики измеренных и смоделированных данных до оценки (внизу слева) и после оце
Использование Simulink Design Optimization с измеренными данными для оценки параметров блоков Transfer Fcn и Mean Speed (вверху, голубой). Анализ результатов оценки, сравнивая графики измеренных и смоделированных данных до оценки (внизу слева) и после оце
  • Оценка параметров по данным испытаний
  • Настройка параметров для соответствия параметров временной  и частотной области пользовательским требованиям
  • Исследование структуры и анализ чувствительности
  • Графическая спецификация требований и мониторинг прогресса оптимизации
  • Надежная оптимизация структуры с учетом изменения параметров или неопределенности
Использование Simulink Design Optimization с измеренными данными для оценки параметров блоков Transfer Fcn и Mean Speed (вверху, голубой). Анализ результатов оценки, сравнивая графики измеренных и смоделированных данных до оценки (внизу слева) и после оце Использование Simulink Design Optimization с измеренными данными для оценки параметров блоков Transfer Fcn и Mean Speed (вверху, голубой). Анализ результатов оценки, сравнивая графики измеренных и смоделированных данных до оценки (внизу слева) и после оце

Вычисление параметров модели из тестовых данных

Использование инструмента оценки параметров при предварительной обработке данных для удаления выбросов и нежелательных тенденций (вверху). Исключение выброса и нежелательных тенденций графически (снизу)
Использование инструмента оценки параметров при предварительной обработке данных для удаления выбросов и нежелательных тенденций (вверху). Исключение выброса и нежелательных тенденций графически (снизу)
Использование инструмента оценки параметров при предварительной обработке данных для удаления выбросов и нежелательных тенденций (вверху). Исключение выброса и нежелательных тенденций графически (снизу) Использование инструмента оценки параметров при предварительной обработке данных для удаления выбросов и нежелательных тенденций (вверху). Исключение выброса и нежелательных тенденций графически (снизу)

Simulink Design Optimization позволяет настраивать, управлять и выполнять оценки параметров. Он предоставляет графический инструмент и функции, которые позволяют проводить:

  • Импорт и предварительную обработку измеренных данных
  • Выполнение оценок параметров
  • Сравнение и проверку результатов оценки

Импорт и предобработка данных

Simulink Design Optimization может использовать измеренные данные входа – выхода реального оборудования для вычисления и валидации параметров модели Simulink. Продукт позволяет импортировать измеренные данные из рабочего пространства MATLAB, а также из файлов MATLAB, Exсel, ASCII и CSV. Измеренные данные часто содержат смещения, выбросы, пропущенные отсчеты и другие аномалии, которые могут привести к не точному вычислению параметров.  С помощью Simulink Design Optimization можно исключить такие источники ошибки. Для этого можно:

  • Провести удаление дрейфа и смещения данных
  • Применить фильтр помех и помех с ограниченной полосой пропускания
  • Заполнить пропущенные значения
  • Исключить сомнительные данные и выбросы

Проведение оценки параметров

Simulink Design Optimization позволяет оценивать параметры для моделей Simulink, которые включают нелинейные эффекты, множественные частоты дискретизации и вычисления с фиксированной точкой. Можно оценить несколько параметров одновременно для моделей, построенных с использованием блоков из Simulink и других связанных продуктов. Этими параметрами могут быть скаляры, векторы, матрицы или поля структурированных переменных, определенных в рабочей области модели MATLAB или Simulink или в словаре данных Simulink.

Simulink Design Optimization предлагает множество алгоритмов оптимизации, которые можно использовать для оценки параметров, включая градиентный спуск, нелинейные наименьшие квадраты, симплексный поиск и, с помощью Global Optimization Toolbox, поиск по шаблону. При необходимости можно хорошо настроить производительность, задав диапазоны параметров или настроив параметры алгоритма оптимизации, такие как допуски сходимости и количество итераций. С помощью инструмента Sensitivity Analysis можно найти хорошую начальную точку и определить, на какие параметры модели следует обратить внимание при оценке. Чтобы ускорить процесс оценки параметров, есть возможность использовать Parallel Computing Toolbox, а также включить функцию быстрого перезапуска Simulink. Компилируя модель только один раз и используя эту версию для всех последующих симуляций, функция быстрого перезапуска позволяет повысить производительность, особенно в больших и сложных моделях.

Simulink Design Optimization позволяет создавать несколько задач оценки. Для каждой задачи можно указать параметры модели и начальные условия для оценки и измеренные данные для использования. Этот подход позволяет независимо оценивать параметры для различных частей модели, используя различные комбинации наборов данных. Также можно дополнительно уточнить процесс настройки параметров, используя значения параметров из предыдущих задач оценки в качестве начальных значений для последующих оценок.

В дополнение к оценке параметров модели Simulink Design Optimization оценивает значения для таблиц параметров и предоставляет блок Simulink для реализации адаптивных таблиц параметров. Можно подключить свою адаптивную таблицу параметров непосредственно к физической системе, скомпилировав модель Simulink и реализовав код с использованием соответствующего хоста, такого как Simulink Real-Time.

Сравнение и валидация результата подбора параметров

Simulink Design Optimization помогает определить, какие значения параметров модели лучше всего подходят для измеренных данных, сравнивая измеренные данные с выходными данными при моделировании. Валидация включает сравнение выходных данных модели с независимым набором измеренных данных, чтобы определить, точно ли откалиброванная модель отражает динамику системы. Simulink Design Optimization позволяет сравнивать выходные данные модели с наборами данных проверки и проверять невязки, чтобы выбрать наилучший оценочный набор параметров.

${message}

${message}