1函数评估模式优化联合仿真速度

1、练习 2 函数评估模式，优化联合仿真速度概述在这一节中我们将把连续模式（也称为函数评估模式）与离散模式进行对比。研究包括不同模式的仿真精度和仿真时间。另外，还将研究联合仿真（即离散模式）下不同设置参数对仿真速度的影响。MATLAB仿真命令除了利用GUI来启动仿真，也可以通过MATLAB的命令来启动：sim(matlab_spring)其中 matlab_spring是 Simulink模型的名称. 下面方法是用来通过命令序列对一个仿真计时：tic; sim(matlab_spring); toc这三个命令作为一个命令行输入，用分号分隔开， tic 和 toc命令(在MATLAB命令行中键入“h

2、elp tic”)显示出在MATLAB一个过程需要多久完成建立运行基准仿真更改 Adams/View工作路径至 mod2_funceval. 在Adams/View中打开 spring_start.cmd文件.从Adams/View中导出 plant. MATLAB中载入.m文件确认MATLAB的工作目录是正确的，接着启动adams_sys 命令建立一个新的Adams plant.载入名称为 matlab_spring.mdl的模型并 a用新创建的Adams块替换原模型中的Adams块。ab建立运行基准仿真(续.)根据以下步骤运行一个采样率为0.001秒的基准的联合仿真: 编辑的Adams p

3、lant组件，配置Adams模型执行联合仿真模式。设置Adams输出文件的前缀为cosim001，并指定通信间隔为0.001秒在Adams plant对话框中点击Apply或OK，确认Simulink模型已保存。 在MATLAB中输入命令行： tic; sim(matlab_spring); toc当联合仿真运行完毕, 注意MATLAB报告的仿真花费时间：Cosim001 Time = _另外, 通过以下命令保存 Displacement Difference数据为 MATLAB 变量用于后续对比分析 :Cosim001 = disp_difference在Simulink模型中位移差带图已经

4、创建了disp_difference 数据。我们只有简单地将其拷贝到一个新的变量中用于后续的对比分析。利用更高的采样率进行联合仿真更改采样率重复仿真过程设置采样率为0.0001秒,输出文件前缀和仿真名称为cosim0001.更改后记得保存Simulink模型利用之前的MATLAB命令行命令启动联合仿真，记录仿真时间:Cosim0001 Time = 同之前一样，在MATLAB中保存位移差数据到一个新的变量:Cosim0001 = disp_difference函数评价模式更改Adams plant设置重复这一过程，接着保存Simulink模型。对于这个测试，使用以下设置：Simulation

5、Mode = ContinuousOutput Prefix = function_evalThe sampling rate value is not applicable, so it can remain as previously defined. Ensure that the Simulink model is saved before proceeding.采样率沿用之前定义的值。确定Simulink模型在进行这一过程前已经保存。运行仿真并如之前所做的一样,记录仿真经历的时间FuncEval Time = _同之前一样，在MATLAB中保存位移差数据到一个新的变量:FuncEva

6、l = disp_difference比较位移误差plot(cosim001.time, cosim001.signals.values)hold onplot(cosim0001.time, cosim0001.signals.values, -)plot(funceval.time, funceval.signals.values, :)legend(cosim001, cosim0001, FuncEval)title(Displacement Error Comparison)利用之前保存的位移误差变量 (cosim001, cosim0001, FuncEval) 来比较仿真的位移误

7、差. 利用以下的MATLAB命令来创建对比曲线：比较位移误差(续.)在这个简单的例子中，函数评价模式的仿真结果的误差值最小，对于这个模型而言误差几乎为零。通常，简单的Adams模型用函数评价模式可以得到比较理想的结果。但复杂的Adams模型，可能带来Matlab积分器求解的困难。从实际问题而言，联合仿真模式（离散方式）适用于大部分典型的Adams模型。TCP/IP 通信模式缺省情况下 Adams/Controls通信使用 named pipe 文件.这些都基本输入/输出缓存区， Adams/Controls 和MATLAB知道从中如何写入或读取数据底层文件读/写架构会使联合仿真时的硬盘不停读写

8、工作。此外,“管”通信方法有缺点,MATLAB和Adams必须安装在同一台机器上它才能正常运行。TCP/IP 通信模式（续） Adams/Controls中的TCP/IP通信模式引入了一种新的方法用于 Adams 与 MATLAB (或 EASY5)进行通信 . 这种方法有以下优点：MATLAB (or EASY5) 和Adams能安装在不同的机器上。机器必须能够通过网络连接访问其它机器(防火墙阻止某些端口可能导致问题）但实际操作时，强烈建议避免使用跨网络的通信，因为这种通信方法会导致计算非常缓慢TCP/IP 通信模式（续）在使用TCP/IP 通信模式前，Adams/Solver必须在后台以服

9、务端模式启动，通过以下步骤完成操作：通过在MATLAB命令行中键入以下命令启动 Adams server : start_adams_daemon. 将出现以下信息提示: -The Adams/Controls server daemon is now operational forTCP/IP communication with Easy5 or Matlab client(s).This server daemon will remain in the send/receive modeuntil this window is closed or the following keyed

10、in:Windows: Ctrl+BreakUnix: Ctrl+C-在MATLAB 的Adams plant mask 中必须选择TCP/IP通信方式TCP/IP 通信模式（续）更改Simulink模型中Adams plant mask设置 :Interprocess Option = TCP/IPSampling Rate = 0.0001Output Prefix = cosim0001_tcpSimulation Mode = discrete保存Simulink模型变更. 通过MATLAB 命令行启动联合仿真. 记录仿真时间:Cosim0001_tcp Time =_同之前一样，在M

11、ATLAB中保存位移差数据到一个新的变量:Cosim0001_tcp = disp_difference联合仿真性能参数设置研究当保存更少的数据点到文件中对仿真的影响。位于Adams plant mask 中 Communications/step参数设置为20；这将使每20次通信后保存一次结果到Adams输出文件中 (*.req, *.res, *.gra)。在Adams plant mask使用下列参数运行一次新的联合仿真:Interprocess Option = Pipes(DDE)Sampling Rate = 0.0001Output Prefix = cosim0001_20th

12、Simulation Mode = discreteCommunications/step = 20保存更改后的Simulink 模型. 联合仿真性能参数设置(续.)通过MATLAB 命令行启动联合仿真. 记录仿真时间:Cosim0001_20th Time =_ 同之前一样，在MATLAB中保存位移差数据到一个新的变量:Cosim0001_20th = disp_difference联合仿真的结果应该和之前的结果一样，但联合仿真的运行进程要快于之前基准仿真的时候。另外，对比Adams的结果文件 cosim0001_20th.res 和cosim0001.res的大小. cosim0001_2

13、0th.res 应该明显小于cosim0001.res。总结通过完成下表对测试结果进行总结：DescriptionSampling RateSolution Quality (good, bad)Elapsed Time (seconds)Co-simulation, Pipes0.001Co-simulation, Pipes0.0001Co-simulation, Pipes, save 20th0.0001Co-simulation, TCP/IP0.0001Function EvaluationN/aAnswers Cosim, 0.001 sampling rate: approx.

14、 38 seconds (relative to machine speed!)Cosim, 0.0001 sampling rate: Approx. 205 seconds Function Evaluation: Approx. 211 secondsCosim, 0.0001 sampling rate, TCP mode:Cosim, 0.0001 sampling rate, Pipes mode, save every 20th sample:如下表:注意：上述数据是基于比较老的系统和相对慢转速的硬盘测试结果。性能更好的机器通过管道模式结果会更好些。DescriptionSampling Rat