Аппроксимационная модель (Теплообмен)

Внешний вид блока запуска аппроксимационной модели

Блок Аппроксимационная модель (Теплообмен) предназначен для использования в рамках библиотеки Теплообмен множества аппроксимационных моделей:

1. Нейронных сетей, являющихся частью алгоритмов машинного обучения;

2. Гауссовских процессов;

3. Линейных и нелинейных регрессионных моделей.

Аппроксимационные модели могут содержать в себе любые нелинейные зависимости между входными параметрами модели и результатами вычислений, которые затруднительно описать программным алгоритмом и требует применения таких современных подходов, как например, нейронные сети и других методов машинного обучения.

Блок предназначен для вызова (Inference) аппроксимационной модели и обеспечения обмена данными в процессе моделирования с другими блоками библиотеки Теплообмен.

Блок Аппроксимационная модель (Теплообмен) обеспечивает загрузку модели из нейтрального формата ONNX.

См. также

Ознакомьтесь с практическим руководством, в котором представлена реализация простой модели машинного обучения теплопроводности и приведены шаги интеграции данной модели на платформу REPEAT VISION.

Примечание

В библиотеке Внешние модели содержится блок Аппроксимационная модель, предназначенный для вызова ML моделей в процессе моделирования и обмена данными с блоками библиотеки Автоматика и другими блоками, содержащими порт типа Автоматика.

1.  Требования к аппроксимационной модели, взаимодействующей с блоками библиотеки Теплообмен

Важно

Основные требования к аппроксимационной модели представлены в описании аналогичного блока библиотеки Внешние модели.

1.1.  Требования к формулированию задачи на аппроксимацию

Аппроксимационная модель должна описывать физический процесс теплообмена или теплопередачи в моделируемой системе, выражая зависимость тепловых потоков \(\mathbf H_i\) от температур \(\mathbf T_{i}\) (1).

Составным элементом аппроксимационной модели должен быть узел модели. Каждый узел \(i\) аппроксимационной модели включает параметр температуры \(\mathbf T_{i}\) и результат вычисления теплового потока \(\mathbf H_i\).

(1)\[\mathbf H_i = f(\mathbf T_{i})\]

в зависимости (1) индекс \(i\) обозначает порядковый номер узла модели.

Аппроксимационная модель должна содержать хотя бы один узел с параметром температуры T₁ и расчётным значением теплового потока H₁.

Правило знаков для расчёта тепловых потоков

Положительное направление

Положительное направление теплового потока принято в узел аппроксимационной модели.

Отрицательное направление

Направление теплового потока из узла модели считается отрицательным.

На схеме ниже изображено два узла аппроксимационной модели с положительным направлением расчётных значений тепловых потоков.

Правило знаков расчёта тепловых потоков для аппроксимационной модели с двумя узлами.

На схеме выше приняты следующие обозначения.

Обозначения	Описание
Синие круги	Узлы модели с параметрами температуры \(\mathbf T_i\)
Оранжевые векторы	Положительные направления тепловых потоков модели \(\mathbf H_i\)

Вариант расчёта теплового потока из одного узла в другой

Аппроксимационная модель может содержать два узла, рассчитывая одно значение теплового потока \(\mathbf H\), направленного от узла 1 к узлу 2 в соответствии с схемой, приведённой ниже.

Расчёт теплового потока от узла 1 к узлу 2 аппроксимационной модели с двумя узлами.

В приведённом выше случае тепловой поток, направленный к узлу 2, равен \(\mathbf H\), а тепловой поток узла 1 принимается \( - \mathbf H\).

Вариант расчёта теплового потока в трёх узлах

Аппроксимационная модель может содержать три и более узла, рассчитывая значения тепловых потоков \(\mathbf H_i = f(\mathbf T_{i})\), в каждом из узлов модели.

Расчёт теплового потока в трёх узлах аппроксимационной модели.

1.2.  Требования к параметрам аппроксимационной модели

Аппроксимационная модель, взаимодействующая с блоками библиотеки Теплообмен, должна:

1. В качестве входных параметров принимать значения температур (T₁,T₂,Tₙ на рисунке ниже) моделируемого элемента изделия или системы;

2. В результате расчёта модель должна отдавать значения тепловых потоков (H₁, H₂, Hₙ на рисунке ниже).

flowchart LR inputs["T₁, T₂, T₃, ... , Tₙ"] model("Approximation model (T)") outputs["H₁, H₂, H₃, ... , Hₙ"] inputs --> model --> outputs

Исходные данные и результаты расчёта Аппроксимационной модели (Теплообмен)

На на рисунке выше используются следующие обозначения.

Обозначение	Размерность	Описание
T₁, … , Tₙ	\(^{\circ}C\)	Исходные значения температур аппроксимационной модели
H₁, … , Hₙ	Вт	Результаты расчёта тепловых потоков

Физические величины исходных данных и результатов расчётов аппроксимационной модели должны быть представлены в системе единиц СИ.

2.  Свойства

Нет

3.  Входы и выходы

Параметры	вход/выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Температуры	вход	Список входных портов формируется на основе информации о наборе входных параметров модели из ONNX-файла	\(^{\circ}C\)	Теплообмен
Тепловые потоки	выход	Список выходных портов формируется на основе информации о наборе выходных параметров (результатов вычислений) модели из ONNX-файла	Вт	Автоматика

Выходные порты блока необходимы для получения результатов расчётов тепловых потоков модели, а также для передачи результатов расчётов в блок Выходной порт.

Важно

Блок Датчик не поддерживает отображение результатов расчёта блока Аппроксимационная модель (Теплообмен).

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков.

4.  Примеры использования

 С примерами использования данного блока можно ознакомиться в следующих разделах:

• Уроки;

• Практическое руководство;

• Описание Демо-проектов.

Практическое руководство

Раздел	Название руководства
Аппроксимация методами машинного обучения	Простая модель машинного обучения теплопроводности