matlab 采用simulink仿真较慢的原因和对策分享

本文最后更新于 2024年4月15日。

有几种可能性可能导致仿真运行缓慢:

1.模型中有使用 MATLAB Function 模块。此时,每个步长在计算时都要调用 MATLAB 去解释执行。这大大降低了仿真速度,解决方法是尽可能改用 Fcn 模块。

2.模型中有以 MATLAB 文件编写的 S 函数。解决方法是将 MATLAB 文件编译为 MEX 文件。此外,如果可能,尽量使用 Simulink 内置的模块代替 S 函数。

3.过小的步长或采样时间。在仿真过程中,保持小步长对捕获重要事件非常重要,但同时,步长过小会产生不必要的输出点,并减慢仿真速度。

4.maximum step size设置太小。请尝试将该属性设置为auto。

5.可能对精度要求过高。默认的relative tolerance是 0.1%,能满足一般需求。

6.时间跨度(总仿真时间)可能太长。建议缩短。

7.模型中有使用 Memory 模块。该模块会导致变量阶解算器在每个时间步长计算时,被重置回一阶。

8.模型中有使用 Extras 库,例如图形、自动调整、频谱分析。

9.模型中有使用 scope 模块,尽管其影响很可能非常小。

10.代数环,考虑用过memory等方法打破代数换,代数换会导致整个求解收敛变慢。

11.请不要将白噪声模块接到积分器。对于连续系统,请使用带限制白噪声块。

12.模型的刚度很大,但使用的是非刚性解算器。请尝试使用ode15s。

13.过零检测(zero crossing),可能导致模型在某些仿真时刻“卡住”。可以禁用该检测。

14.在 model configuration 中勾选 inline parameters,此时可以将所有参数内置,从而提高速度。

15.使用Simulink自带的加速功能。参考:

https://www.mathworks.com/help/simulink/ug/what-is-acceleration.html

16.如果模型非常复杂(涉及大量模型引用和子系统),并且涉及大量数据记录,则仿真速度也会受到影响。

常用的一些加速策略:

  1. 减小仿真时间:
  • 减少仿真时间是提高仿真速度的最直接方法。可以考虑减少仿真时长,或者将仿真的时间段缩短。
  1. 优化模型:
  • 简化模型结构:删除不必要的子系统、减少模块数量等。

  • 优化信号处理:避免复杂的信号处理操作,尽量简化信号流程。

  • 优化数据处理:减少存储数据的频率,尽量减少需要保存的数据量。

  • 减小模型参数:减少模型中的参数数量,简化模型计算。

  • 使用代码生成:将模型转换为C代码,通过外部编译器生成的代码执行速度通常会比Simulink模拟器快。

  1. 调整仿真设置:
  • 调整仿真步长:增加仿真步长可以减少仿真计算量,但可能会影响仿真精度。

  • 启用快速仿真模式:在仿真菜单中选择“快速模式”可以加快仿真速度,但可能会牺牲一些仿真精度。

  • 禁用仿真器调试功能:在仿真设置中禁用一些调试功能可以提高仿真速度。

  1. 使用仿真加速器:
  • 使用硬件仿真加速器(如GPU加速器、FPGA加速器等)可以大幅提高仿真速度。Simulink支持一些硬件加速器,可以在仿真设置中配置并启用。
  1. 并行仿真:
  • 在多核计算机上并行仿真可以加快仿真速度,可以在仿真设置中配置并行仿真参数。
  1. 减少模型复杂度:
  • 考虑将模型分解为更小的子系统,并优化每个子系统的性能,以减少整体仿真负荷。