家人们~NUMAP培训教程第二弹来啦。
本次发布内容为进阶篇——工具箱使用视频合集。
进阶篇——工具箱使用视频合集
1.FMU导入
2.FMU导出
3.子通道工具箱
4.模型试验工具箱
5.参数估计工具箱
6.响应优化工具箱
7.敏感度分析工具箱
本文将对NUMAP V2.2中各个工具箱的使用场景以及使用方法进行介绍。
FMU导入
功能介绍
FMI规范包括基于C语言的标准函数接口和模型变量属性描述文件两个部分；建模工具根据FMI标准生成模型时必须生成相应的模型文件(可以为源码或库的形式)，及与模型文件对应的模型描述文件。
FMI规范分模型交换(Model-Exchange)和协同仿真(Co-Simulation)两种，前者用来实现一个建模工具以输入\输出块的形式生成一个动态系统模型的C代码，供其他建模工具使用；后者用于耦合多个建模工具构建协同仿真环境。
遵照FMI规范可以实现Modelica工具和非Modelica工具之间生成和交换模型，基于FMI规范生成的模型称之为FMU模型(Functional Mock-up Unit)，即执行FMI规范的模型单元。
FMU包含如下内容：内部包含FMI规范接口函数的模型文件、描述模型变量属性的模型描述文件(ModelDescription.xml)、模型资源文件(如图片、文档、表格、源码等文件)。
目前FMI规范由Modelica协会管理，最新版本是FMI v2.0 RC2，详细介绍可以参见https://www.fmi-standard.org（复制链接到浏览器打开）。
NUMAP支持Model-Exchange和Co-Simulation(包括1.0、2.0、3.0)导入和导出。目前NUMAP封装的FMU中包含模型文件、模型描述文件和模型中引用的资源，不包含文档等其他文件。
使用步骤
1)点击“工具栏—导入FMU”；
2)选择fmu文件导入，设值模型名和存储位置；
3)导入的fmu文件可直接用于模型搭建。
FMU导出
使用步骤
1)点击“工具栏—导出FMU”；
2)设置FMI版本、FMI类型、平台类型、仿真区间、积分算法以及保存位置；
3)导出完成，点击输出框显示生成的fmu文件路径可自动跳转至文件所在位置。
子通道
功能介绍
子通道工具箱针对燃料组件子通道这一对象，为用户提供热工水力建模、仿真、绘制云图、等值线图等功能。
使用步骤
1)打开测例，点击“工具栏—子通道”，弹窗后点击“编辑”，选择参数，点击启动；
2)“轴向图”中展示子通道轴向信息，右击空白处可以增删节点；
3)单击唤醒“格架参数”页面，修改参数；
4)单击轴向图节点进入节点的横向信息展示页面，参数栏支持修改全局设置、仿真设置、边界条件、耦合特性等参数；
5)参数设置完毕后，点击开始“开始仿真”；
6)计算完成后，双击变量可查看结果曲线；
7)点击“等值线图”，设置节点数与变量等相关参数，可绘制等值线图；
8)点击“云图”，设置节点数与变量等相关参数，可绘制等值线图；
9)子通道调试结束后可以通过“点击文件——保存”保存子通道模型；
10）点击“子通道工具箱”，选择子通道版本，点击确定，即可打开对应的子通道模型库；
模型试验
功能介绍
模型试验功能提供参数选择与赋值界面建立参数集，支持用户使用不同的参数集来运行仿真模型，并且自动调用求解器得到批次结果。
展示测例背景
本测例中主设备为回热器模型，模型结构与逆流板式换热器相似，回热器两侧进口管道连接流量边界，出口管道连接压力边界，通过使用斜坡信号控制器对两侧流量边界的输出流量进行控制。
目标变量及目的
利用“模型试验”工具箱修改回热器两侧进口流量边界的斜坡信号的变化终值，观察回热器中换热量的变化情况。
使用步骤
1)打开测例，点击“工具栏—模型试验”；
2)选择编辑参数，点击输入集“+”号进行输入选取；
3)勾选“回热器冷侧进口流量信号”和“回热器热侧进口流量信号”的“斜坡变化终值”；
4)点击输出集“+”号，勾选“换热器总传热量”进行输出选取；
5)点击新建仿真，新建批量仿真集；
6)在研究栏中右击新建后的仿真进行参数集和仿真选项设置；
7)点击开始运行，进行批量仿真；
8)批量仿真完成后，单击“曲线窗口—新建批量曲线窗口”，在变量浏览器中勾选输出量，即可观察变量变化趋势。
参数估计
功能介绍
参数估计工具箱具备参数估计与验证两大功能，可以根据测量数据估计模型的参数和校准模型。其中，估计功能可以基于实际的测量数据推断出系统中某些参数的精准数值；验证功能可以对估计的参数数值进行验证。使用参数估计工具箱，可以帮助您提高参数估计的效率和准确性、减少手工计算量。
展示测例背景
本测例中主设备为回热器模型，模型结构与逆流板式换热器相似，回热器两侧进口管道连接流量边界，出口管道连接压力边界。回热器两侧换热修正系数均为0.86，其对于换热量的影响方式如下：
目标变量及目的
利用“参数估计”工具箱基于实际数据推断出测例中回热器两侧换热修正系数的精确数值。
使用步骤
1)打开测例，点击“工具栏—参数估计”；
2)点击调节参数，勾选输入参数；
3)设定输入参数的初始值和上下限；
4)点击“新建试验”，在测量数据菜单中导入目标参数数据（视频中的“参数估计.csv”文件）；
csv文件中第一列需为时间，且标题需为“time(s)”，格式参考上图
5)在“结果变量/定义边界”菜单栏里的“变量配置”中勾选变量，点击确定后与csv文件中变量进行关联；
6)点击“选项”进行仿真设置；
7)点击“评估当前参数”，生成以初始值为输入的目标值曲线和以数据源为输入的曲线；
8)点击“开始估计”，进行数值估计；
9)点击“打开报告”可以查看估计过程，右击结果查看估计结果数据。
响应优化
功能介绍
响应优化工具箱可以用于设计和优化控制系统，以满足给定的性能要求。通过优化控制器参数或控制策略，可以改善系统的稳定性、动态响应和鲁棒性，以使系统的响应满足特定的规范。这些规范可以是时域的要求，如超调量、上升时间等，也可以是对系统中的某个变量的属性要求，例如最大值、最小值等。此外，响应优化工具箱不仅可以用于解决一般控制系统的优化问题，也可以使用优化算法来搜索最优的解决方案，以满足特定的约束条件和目标函数。
展示测例背景
本测例中主设备为回热器模型，模型结构与逆流板式换热器相似，回热器两侧进口管道连接流量边界，出口管道连接压力边界。
目标变量及目的
利用“响应优化”工具箱获取当满足回热器换热量最大的条件时，回热器两侧的换热修正系数的实际值，换热系数对换热量的影响参考“参数估计—展示测例背景”。
使用步骤
1)打开测例，点击“工具栏—响应优化”；
2)点击调节参数，勾选输入参数；
3)设定输入参数的初始值和上下限；
4)点击“新建需求”，选择变量需求，勾选换热器换热量为需求变量，设定变量属性“为终值”，变量类型为“最大化”；
5)点击“评估当前参数”，经计算后显示绘图点，该点是以初始值作为输入的仿真结果；
6)点击“开始优化”，开始优化过程，过程当中可以选择点击“停止优化”中断优化过程；也可以点击“打开报告”查看迭代过程；
7)优化满足收敛准则，右击结果文件查看结果。
敏感度分析
功能介绍
敏感度分析工具箱用于评估模型输出对不同参数变化的敏感程度，帮助用户确定模型关键参数，为参数估计和响应优化提供较好的参数初值和优化方向，节省调参时间。
展示测例背景
本测例中主设备为回热器模型，模型结构与逆流板式换热器相似，回热器两侧进口管道连接流量边界，出口管道连接压力边界，通过使用斜坡信号控制器对两侧流量边界的输出流量进行控制。
目标变量及目的
利用“敏感度分析”工具箱帮助确定达到目标换热量时，回热器两侧进口流量大小范围以及优化方向。
使用步骤
1)打开测例，点击“工具栏—敏感度分析”；
2)点击调节参数，勾选输入参数；
3)点击“参数采样”设定输入参数的数据分布类型，点击确定生成参数集；
4)点击“新建需求”，选择变量匹配，导入变量数据（csv文件）并关联模型中的结果变量（关联方法和csv文件格式与参数估计章节一致）；
5)点击“选项”，进行仿真设置；
6)右击需求选择“仿真并绘图”，绘制出基于初始值与测量数据的对比图；
7)点击“开始计算”，开始需求评估，仿真完成后自动绘制残差图；
8)选择量化分析，勾选方法&类型，绘制龙卷风视图（龙卷风视图反应输入对于输出影响的敏感性）。
后续将更新系统建模调试视频合集等，敬请关注。公众号中点击：软件介绍——培训视频。
高级篇——系统建模调试视频合集
1.搭建复杂设备模型-封装模型-搭建大型系统
2.多专业模型搭建、仿真设置（耦合系统仿真）
