Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Simulationssteuerung

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Optimale Simulationssteuerung

Während eines Optimierungsexperiments werden tausende Modell-Läufe mit unterschiedlichsten Entwurfsparametern durchgeführt. Das benötigt Zeit und Speicherplatz. Im folgenden werden einige Empfehlungen gegeben, was man in Hinblick auf Rechengeschwindigkeit und Speichereffizienz beachten sollte:

1. Ergebnisfenster

• Nicht mehr benötigte Ergebnisfenster (z.B. noch aus der 1. Etappe) sollte man schließen.
• Während eines Optimierungsexperiments sollte man nur Signal-Verläufe darstellen, welche prägnante Aussagen zur Güte des Modellverhaltens liefern.
• Da die Signal-Darstellung während der Optimierung im Sekundentakt wechselt, muss man die gewünschte Information mit einem Blick erfassen können.
• Wichtig in Hinblick auf eine hohe Rechengeschwindigkeit ist das Abschalten der automatischen Anpassung der Achsen in den Ergebnisfenstern! Eine feste Achsen-Skalierung verbessert auch die Erkennbarkeit!

2. Signalprotokoll

• Während eines Modell-Laufes werden alle Variablen (=Ergebnisgrößen) als Signalverläufe im Zeitbereich protokolliert, welche dafür freigeschaltet sind.
• Das Signal-Protokoll einer Variablen wird auch angelegt, wenn momentan keine Ausgabe in einem Ergebnisfenster erfolgt.
• Protokollierte Signalverläufe werden Bestandteil des Modells und können die Modell-Datei enorm vergrößern!
• Spätestens vor Optimierungsexperimenten sollte man das Protokoll für alle Variablen ausschalten, welche man aktuell nicht in einem Ergebnisfenster darstellt (z.B. die Papierkräfte und Flussdichten).
• Am übersichtlichsten funktioniert das über den Modell-Explorer. Dort kann man von oben nach unten systematisch alle Modell-Elemente anwählen und sich dabei auch in die Compound-Strukturen hinein begeben:

3. Simulationssteuerung

• Mit einem 3GHz-Prozessor sollten sich mit den Standard-Einstellungen der Simulationssteuerung Rechenzeiten von ca. 0,05 s pro Modell-Lauf erreichen lassen.
• Den "exakten" Wert kann man unterhalb des Modellexplorers im Ausgabe-Fenster ablesen:
  
• Geringfügige Änderungen der Modellparameter können zu einer größeren Änderung der Rechenzeit führen, weil die zeitkritische Behandlung der Unstetigkeiten (z.B. Abschalten der Magnetspule) unter veränderten Bedingungen stattfindet.
• In Hinblick auf die Optimierung darf man den Simulationszeitbereich nicht zu kurz wählen, damit ein Prägezyklus auch bei unterschiedlichsten Parameter-Belegungen abgeschlossen werden kann. Im Beispiel wurde tStop=10 ms gesetzt.
• Im Ergebnisfenster sollte man jedoch einen kürzeren Zeitbereich darstellen, damit man etwas von dem Prägezyklus erkennt.
• Die maximale Rechenschrittweite kann man z.B. auf dtMax=(tStop-tStart)/2 vergrößern. Damit wird der Bereich nach vollendetem Prägezyklus mit wenigen Schritten durchfahren.
• Die minimale Rechenschrittweite sollte man z.B. auf dtMin=1e-12 s setzen, damit an Unstetigkeitsstellen immer ein hinreichende Verkleinerung der Rechenschrittweite ermöglicht wird. Dieser Wert darf nicht zu klein gewählt werden, um ein "Verklemmen" der Simulation zu vermeiden!
• Die minimale Ausgabeschrittweite sollte man auf dtProtMin=(tStop-tStart)/50 stellen. Zusammen mit der Protokollierung aller Unstetigkeiten ergibt dies hinreichend stetige Signalverläufe.
• Die übrigen Parameter der Simulationssteuerung sollten vorläufig die Standardwerte behalten:
  
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