Compare commits
34 Commits
7803e147a7
...
main
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
6b52ba4660 | ||
|
|
9a783ec8aa | ||
|
|
7732577f31 | ||
|
|
c232f1d387 | ||
|
|
5c119990b7 | ||
|
|
e394fd6d59 | ||
|
|
17323335e0 | ||
|
|
51464b2139 | ||
|
|
fe34bb3672 | ||
|
|
005ffaf04b | ||
|
|
e52026d2b2 | ||
|
|
9b98dbe27b | ||
|
|
b2fc51bb72 | ||
|
|
b43885c6e1 | ||
|
|
4f0c38500b | ||
|
|
a4219c7212 | ||
|
|
185d7f4361 | ||
|
|
2af292e094 | ||
|
|
e6b877bab7 | ||
|
|
ac459d26a4 | ||
|
|
6fba55f2d6 | ||
|
|
83a3e72bd5 | ||
|
|
965c18f327 | ||
|
|
1480f4ce1a | ||
|
|
ef83512601 | ||
|
|
ecd6508f29 | ||
|
|
78af686e6d | ||
|
|
8708d0f922 | ||
|
|
a0f02e246a | ||
|
|
d4affa9574 | ||
|
|
83a4a7b805 | ||
|
|
ae6481ceb0 | ||
|
|
fd4c9ad541 | ||
|
|
4cfa946315 |
138
PLAN.md
138
PLAN.md
@@ -52,10 +52,10 @@ L(x, I)-модель с coenergy-выводом силы — в разделе "
|
|||||||
- [ ] **Не сделано**: отдельный "дешёвый квазистатический предфильтр" перед полным ODE не реализован (кроме уже встроенной в `sim/stage.py` дешёвой проверки порога индукционного датчика). Если миллионы прогонов на сервере окажутся слишком медленными, это первое место для ускорения.
|
- [ ] **Не сделано**: отдельный "дешёвый квазистатический предфильтр" перед полным ODE не реализован (кроме уже встроенной в `sim/stage.py` дешёвой проверки порога индукционного датчика). Если миллионы прогонов на сервере окажутся слишком медленными, это первое место для ускорения.
|
||||||
- [x] **Этап 7 — Отчётность**: `report/plots.py` (ток/поле/скорость по ступеням), `summary.py` (честная сводка + раздел "ограничения модели"), `bom.py` (спецификация деталей с ценами), `animate.py` (GIF: снаряд летит по трубе, катушки светятся пропорционально току — по запросу пользователя), `cli.py` (`gausse sweep/evolve/simulate/report`, все 4 команды реально вызывают соответствующие модули, не заглушки). Проверено сквозным прогоном через `docker compose run`: sweep → report с анимацией на реальной базе компонентов, лучший найденный результат — КПД 32.8% за 982₽ (не выдумано, из реального SQLite).
|
- [x] **Этап 7 — Отчётность**: `report/plots.py` (ток/поле/скорость по ступеням), `summary.py` (честная сводка + раздел "ограничения модели"), `bom.py` (спецификация деталей с ценами), `animate.py` (GIF: снаряд летит по трубе, катушки светятся пропорционально току — по запросу пользователя), `cli.py` (`gausse sweep/evolve/simulate/report`, все 4 команды реально вызывают соответствующие модули, не заглушки). Проверено сквозным прогоном через `docker compose run`: sweep → report с анимацией на реальной базе компонентов, лучший найденный результат — КПД 32.8% за 982₽ (не выдумано, из реального SQLite).
|
||||||
- [x] **Этап 8 — Сквозная проверка**: реальный прогон через `docker compose run` — sweep на 5000 конфигураций (16 воркеров, ~59с, 30.5% реализуемо), затем `evolve` (15 поколений x 40 особей = 600 оценок, ~18с) поверх той же базы, затем `report --top 3 --animate`.
|
- [x] **Этап 8 — Сквозная проверка**: реальный прогон через `docker compose run` — sweep на 5000 конфигураций (16 воркеров, ~59с, 30.5% реализуемо), затем `evolve` (15 поколений x 40 особей = 600 оценок, ~18с) поверх той же базы, затем `report --top 3 --animate`.
|
||||||
- **Найден и исправлен реальный баг именно на этом этапе**: КПД лучшего генома после `evolve` показал 387% — оказалось, `efficiency` считался как `exit_kinetic_energy / energy_in`, а `exit_kinetic_energy` включает фиксированный "бесплатный" толчок `initial_v_mps`, не учтённый в `energy_in`. Для лёгкого снаряда этот толчок доминировал и КПД пробивал 100%. Исправлено на `kinetic_energy_delta / energy_in` (энергия, реально добавленная катушками) — эта величина математически не может превысить 1 (следует из поэтапного энергобаланса). После исправления лучший честный результат: **1 ступень, КПД 80.97%, скорость 26.4 м/с, снаряд Ст3 ⌀4мм x 30мм, стоимость 1029₽** (провод cu-petv2-1.0mm, конденсатор 22мкФ/400В, ключ IRG4PC50F, оптический датчик).
|
- **Найден и исправлен реальный баг именно на этом этапе**: КПД лучшего генома после `evolve` показал 387% — оказалось, `efficiency` считался как `exit_kinetic_energy / energy_in`, а `exit_kinetic_energy` включает фиксированный "бесплатный" толчок `initial_v_mps`, не учтённый в `energy_in`. Для лёгкого снаряда этот толчок доминировал и КПД пробивал 100%. Исправлено на `kinetic_energy_delta / energy_in` (энергия, реально добавленная катушками) — эта величина математически не может превысить 1 (следует из поэтапного энергобаланса). После исправления лучший результат на тот момент: **1 ступень, КПД 80.97%, скорость 26.4 м/с, снаряд Ст3 ⌀4мм x 30мм, стоимость 1029₽** (провод cu-petv2-1.0mm, конденсатор 22мкФ/400В, ключ IRG4PC50F, оптический датчик). *(Историческая запись: это физика v1 БЕЗ потерь в железе, скина и трения — после их добавления такие КПД невозможны, см. «хронологию честности» ниже.)*
|
||||||
- **Честное сравнение датчиков** (запрос из первого обсуждения плана) — на 5000 прогонах: индукционный датчик (`inductive-pickup-lm393`) дал **0.2% реализуемых** конфигураций (6 из 2965, где он стоял хотя бы на одной ступени), тогда как оптический (TCST2103) и Холла (A3144E) — **~45-47%** реализуемых каждый. Это количественно подтверждает опасение, высказанное в самом начале обсуждения плана: индукционная катушка-датчик ненадёжна именно потому, что требует скорости выше её порога (здесь — фиксированный старт 3 м/с как раз ниже порога срабатывания реального компонента), тогда как оптика/Холл не зависят от скорости.
|
- **Честное сравнение датчиков** (запрос из первого обсуждения плана) — на 5000 прогонах: индукционный датчик (`inductive-pickup-lm393`) дал **0.2% реализуемых** конфигураций (6 из 2965, где он стоял хотя бы на одной ступени), тогда как оптический (TCST2103) и Холла (A3144E) — **~45-47%** реализуемых каждый. Это количественно подтверждает опасение, высказанное в самом начале обсуждения плана: индукционная катушка-датчик ненадёжна именно потому, что требует скорости выше её порога (здесь — фиксированный старт 3 м/с как раз ниже порога срабатывания реального компонента), тогда как оптика/Холл не зависят от скорости.
|
||||||
- Итог: сквозная цепочка (реальные компоненты → физика → поиск → SQLite → отчёт с графиками/BOM/анимацией) работает и произвела не выдуманный, а посчитанный и перепроверенный результат.
|
- Итог: сквозная цепочка (реальные компоненты → физика → поиск → SQLite → отчёт с графиками/BOM/анимацией) работает и произвела не выдуманный, а посчитанный и перепроверенный результат.
|
||||||
- [x] **Обогащённая БД + лог процесса + веб-морда** (по запросу пользователя при деплое): каждая запись `runs.decoded_summary_json` теперь содержит расстояния между катушками (`inter_stage_gaps_m`), абсолютные позиции катушек вдоль трубы, все номиналы деталей, геометрию намотки, вычисленную физику (индуктивность/сопротивление/пиковый ток/поле) и результат каждой ступени (вход/выход скорость, тайминги датчика, энергобаланс) — см. `optim/objective.py::build_detail`. Ход эксперимента пишется в `<db>.log` (`optim/progress_log.py`): прогресс, доля реализуемых, скорость, ETA, отметки нового лучшего КПД. Веб-дашборд `gausse serve` (`src/gausse/web/`, только stdlib `http.server`, self-contained HTML) — счётчики, гистограмма КПД, топ конфигураций с drill-down, причины отказа, хвост лога, автообновление 3с. В `docker-compose.yml` сервис `web` на порту 8000. 77 тестов, проверено в Docker.
|
- [x] **Обогащённая БД + лог процесса + веб-морда** (по запросу пользователя при деплое): каждая запись `runs.decoded_summary_json` теперь содержит расстояния между катушками (`inter_stage_gaps_m`), абсолютные позиции катушек вдоль трубы, все номиналы деталей, геометрию намотки, вычисленную физику (индуктивность/сопротивление/пиковый ток/поле) и результат каждой ступени (вход/выход скорость, тайминги датчика, энергобаланс) — см. `optim/objective.py::build_detail`. *(УСТАРЕЛО с 2026-07-11, коммит 5c11999: полный build_detail больше НЕ хранится на каждый прогон — база раздувалась до 70ГБ; в decoded_summary_json теперь дешёвая сводка decoded_summary(), а полная детализация пересимулируется на лету из genome_json при просмотре прогона — web/rebuild.py + web/stats.run_detail.)* Ход эксперимента пишется в `<db>.log` (`optim/progress_log.py`): прогресс, доля реализуемых, скорость, ETA, отметки нового лучшего КПД. Веб-дашборд `gausse serve` (`src/gausse/web/`, только stdlib `http.server`, self-contained HTML) — счётчики, гистограмма КПД, топ конфигураций с drill-down, причины отказа, хвост лога, автообновление 3с. В `docker-compose.yml` сервис `web` на порту 8000. 77 тестов, проверено в Docker.
|
||||||
|
|
||||||
## Батареи конденсаторов + графики в веб-морде (по запросу пользователя)
|
## Батареи конденсаторов + графики в веб-морде (по запросу пользователя)
|
||||||
|
|
||||||
@@ -63,16 +63,132 @@ L(x, I)-модель с coenergy-выводом силы — в разделе "
|
|||||||
- **Уже было (тоже запрашивалось)**: разная толщина провода на разных катушках (`wire_idx` на ступень) и длина провода (`winding_geometry.total_wire_length_m` → сопротивление/цена/БД).
|
- **Уже было (тоже запрашивалось)**: разная толщина провода на разных катушках (`wire_idx` на ступень) и длина провода (`winding_geometry.total_wire_length_m` → сопротивление/цена/БД).
|
||||||
- **Графики в дашборде**: клик по прогону → графики скорость/поле/ток строятся на лету (`web/render.py`, `/api/run/<id>/plot/<kind>.png`) + GIF пролёта по кнопке (`/api/run/<id>/anim.gif`). Рендер matplotlib сериализован локом (Agg не потокобезопасен). 86 тестов.
|
- **Графики в дашборде**: клик по прогону → графики скорость/поле/ток строятся на лету (`web/render.py`, `/api/run/<id>/plot/<kind>.png`) + GIF пролёта по кнопке (`/api/run/<id>/anim.gif`). Рендер matplotlib сериализован локом (Agg не потокобезопасен). 86 тестов.
|
||||||
|
|
||||||
## Развёртывание на сервере (Proxmox 192.168.20.254 / VM 106 "test-math" = 192.168.20.45)
|
## Развёртывание на сервере (Proxmox 192.168.20.254 / VM 106 "test-math" = **192.168.20.47**)
|
||||||
|
|
||||||
**СТАТУС: развёрнуто и работает на CPU.** VM 106: RAM 2→6ГБ, Docker+git, клон с gitea, образ собран, 86 тестов проходят в контейнере на сервере. Веб-морда живёт на **http://192.168.20.45:8000** (сервис `web`, restart unless-stopped), sweep пишет в `~/gausse/results/gausse.sqlite3` (+ лог `.log`). Дашборд доступен снаружи (Proxmox firewall порт 8000 не блокирует). Обновление кода: на VM `cd ~/gausse && git pull && docker compose build && docker compose up -d web`.
|
**СТАТУС: развёрнуто, работает АВТОНОМНО (CPU-эволюция под systemd), GPU проброшен и рабочий.**
|
||||||
|
|
||||||
Обнаружено при осмотре: GTX 1070 (`10de:1b81`+аудио `10de:10f0`) стоит в Proxmox-хосте, **уже привязана к vfio-pci**, blacklist'ы nouveau/nvidia прописаны, IOMMU включён (`intel_iommu=on`), карта одна в IOMMU-группе 1. То есть хост заранее подготовлен под проброс — можно пробросить в VM **без перезагрузки хоста** (не заденет другие VM: nextcloud/minecraft/web-player). Целевая VM 106 = 5 ядер, 2ГБ RAM (мало для CUDA+Docker, поднять). GPU ей ещё не назначен.
|
- VM 106: Ubuntu 24.04, 5 ядер, 12ГБ RAM. После перевода на q35 (нужен для
|
||||||
|
PCIe-проброса) интерфейс переименовался и IP сменился **.45 → .47**
|
||||||
|
(netplan починен привязкой по MAC).
|
||||||
|
- [x] Пуш на gitea (`gitea.jze9.ru/jze9/gausse.git`) — рабочий процесс: пуш с
|
||||||
|
локальной машины → `git pull` на VM.
|
||||||
|
- [x] GPU: `qm set 106 --machine q35 --hostpci0 0000:01:00,pcie=1`; в VM
|
||||||
|
драйвер NVIDIA 580 + CUDA, `cupy-cuda12x[ctk]` в `~/gausse/.venv`.
|
||||||
|
`nvidia-smi` видит GTX 1070 без Code 43.
|
||||||
|
- [x] Веб-морда: **http://192.168.20.47:8000** (Docker-сервис `web`).
|
||||||
|
- [x] **Автономная эволюция — systemd-сервис `gausse-evolve`** (пользователь
|
||||||
|
явно потребовал: «алгоритм должен считать сам, годами, без тебя»):
|
||||||
|
`/etc/systemd/system/gausse-evolve.service` крутит `evolve_forever.sh` —
|
||||||
|
вечный цикл `run_evolution(80 поколений × 300 особей, polish=True)` с новым
|
||||||
|
случайным семенем на каждом заходе (свежая популяция = «революция» против
|
||||||
|
застревания в локальном оптимуме). `Restart=always` + `enabled` → переживает
|
||||||
|
и падение процесса, и перезагрузку VM. Всё пишет в одну базу
|
||||||
|
`~/gausse/results/gausse.sqlite3`; «запланировано N» на дашборде — план
|
||||||
|
ТЕКУЩЕГО цикла, сам поиск бесконечен. Управление: `sudo systemctl
|
||||||
|
status|stop|restart gausse-evolve`, лог `journalctl -u gausse-evolve`.
|
||||||
|
- Обновление кода на VM: `cd ~/gausse && git pull && docker compose build web
|
||||||
|
&& docker compose up -d web && sudo systemctl restart gausse-evolve`.
|
||||||
|
|
||||||
- [ ] Пуш на gitea (`gitea.jze9.ru/jze9/gausse.git`) или rsync прямо в VM.
|
- [x] **Этап 9 — GPU-ускорение массового sweep — СДЕЛАН**:
|
||||||
- [ ] `hostpci0: 0000:01:00,pcie=1` в конфиг VM 106, поднять RAM, перезагрузить VM 106.
|
`gpu/batch_integrator.py` — батч-RK4 фиксированного шага [Q,I,x,v] на N
|
||||||
- [ ] В VM: NVIDIA-драйвер + CUDA + Docker + nvidia-container-toolkit.
|
конфигураций одним тензором (numpy/cupy через `xp`), та же физика, что
|
||||||
- [ ] Развернуть проект, запустить sweep (пока CPU!), поднять `gausse serve` (порт 8000).
|
CPU-путь (общий `sim/stage.build_stage_physics` — один источник истины).
|
||||||
- [ ] Дать доступ: веб-морда http://192.168.20.45:8000, SQLite `results/gausse.sqlite3`, лог `results/gausse.sqlite3.log`.
|
Весь RK4-шаг слит в ОДНО `cupy.fuse`-ядро → **GTX 1070: 740 конф/с vs 193
|
||||||
|
на numpy = 3.8x** (наивный порт был 1.3x — упирался в запуск ядер);
|
||||||
|
SYNC_EVERY=256 убирает device→host синхронизацию на каждом шаге.
|
||||||
|
`gpu/batch_sweep.py` — МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ sweep раунд-за-раундом (подлёт
|
||||||
|
аналитически, состояние снаряда переносится между раундами), CLI
|
||||||
|
`gausse sweep --gpu`. Требование честности выполнено: GPU сверен с
|
||||||
|
CPU-эталоном — расхождение exit_v **0.084%** (tests/test_batch_sweep.py,
|
||||||
|
test_batch_integrator.py). Стиффные конфиги, переполняющие фикс-шаг,
|
||||||
|
честно бракуются (blew_up), а не записываются мусором.
|
||||||
|
- [x] cut-логика дослита: весь шаг = 2 fused-ядра (одно не влезает в лимит
|
||||||
|
параметров CUDA 4096Б). Оценка 1000 геномов: 98.5с → 6.6с (15x), ~150
|
||||||
|
геномов/с на 1070, сверка с numpy-эталоном 0.001%.
|
||||||
|
- [x] GPU-батч в эволюции: `run_evolution(use_gpu=True)` оценивает всё
|
||||||
|
поколение одним батчем (`evaluate_genomes_gpu`), та же формула фитнеса;
|
||||||
|
полировка (Nelder-Mead) остаётся точной на CPU. Сервис `gausse-evolve`
|
||||||
|
переведён на venv+GPU: 120 поколений × 1000 особей, ~115/с стабильно.
|
||||||
|
|
||||||
- [ ] **Этап 9 — GPU-ускорение массового sweep (сервер с GTX 1070)**: после того как CPU/`scipy.solve_ivp`-модель провалидирована тестами (Этап 2-4) — батч-версия интегратора с ФИКСИРОВАННЫМ шагом (RK4/полу-неявная схема), считающая сразу N траекторий параллельно как один тензор (`cupy`, если доступна CUDA, иначе векторизованный `numpy`/`numba`), для прогона по-настоящему миллионов конфигураций на сервере. Важно: сначала корректность на CPU, потом скорость на GPU — численные результаты GPU-пути должны сверяться с CPU-эталоном на контрольной выборке, чтобы ускорение не подменило точность честными числами "для галочки".
|
## Физика: найденные завышения КПД и их исправления (хронология честности)
|
||||||
|
|
||||||
|
Пользователь ловил нереальные цифры; каждое исправление РОНЯЛО КПД к
|
||||||
|
реальности. Версия модели пишется в каждую запись БД (`model_version`),
|
||||||
|
прогоны разных версий не смешиваются.
|
||||||
|
|
||||||
|
1. **Поле 13 Тл** → насыщение железа через единое потокосцепление
|
||||||
|
λ(x,I)=L_air·I+L_iron·overlap(x)·g(I), g=I_sat·tanh(I/I_sat); сила и ЭДС
|
||||||
|
из одного λ (coenergy) → энергия сохраняется, поле упирается в B_sat.
|
||||||
|
2. **Ток сверх рейтинга ключа** → жёсткая отбраковка по импульсному пределу.
|
||||||
|
3. **КПД 83.9%: не было потерь в железе** → вихревые токи: снаряд =
|
||||||
|
короткозамкнутый виток, отражённое R_eddy=(ωM)²/R_e × overlap(x)
|
||||||
|
(physics/losses.py). Лучший упал 83.9% → ~47%, медиана ~0%.
|
||||||
|
4. **Три горба тока за выстрел** (физически невозможно — конденсатор не
|
||||||
|
перезарядить за мкс) → одиночный импульс: обрыв на первом нуле тока ИЛИ
|
||||||
|
первом локальном минимуме; остаточная энергия катушки → freewheel-диод,
|
||||||
|
считается точно через magnetic_energy (с насыщением). Энергобаланс сошёлся.
|
||||||
|
5. **gausse-physics-v2 (2026-07-08)**: скин-эффект + эффект близости обмотки
|
||||||
|
(метод Доуэлла на ω=1/√(LC), `physics/ac_resistance.py`) — для толстого
|
||||||
|
провода во многих слоях R_AC в разы выше DC; **трение о трубку**
|
||||||
|
(0.35·m·g) и **сопротивление воздуха** (½ρ·Cd·A·v²) во всей динамике
|
||||||
|
(разряд, подлёт с событием «снаряд остановлен трением», GPU-ядро,
|
||||||
|
аналитический межступенчатый пролёт — точная квадратура); паспортные
|
||||||
|
импульсные токи ключей из даташитов (`pulse_current_a`: ITSM/IDM/ICM)
|
||||||
|
вместо generic-множителей + починен вводивший в заблуждение флаг
|
||||||
|
(`switch_current_over_continuous_rating` — норма для импульса,
|
||||||
|
`switch_current_over_pulse_limit` — брак). КПД ступени теперь может быть
|
||||||
|
слегка отрицательным (трение съело больше слабой катушки) — это честно.
|
||||||
|
Для сравнения на одной и той же эволюции: v1 давал «38%» там, где v2 даёт
|
||||||
|
~8% — столько стоили неучтённые скин и трение.
|
||||||
|
6. **gausse-physics-v3**: эволюция нашла «КПД 82%» → вскрытие генома: тонкий
|
||||||
|
снаряд (⌀4мм) в толстой катушке (⌀29мм) — модель умножала ВСЮ L на
|
||||||
|
(μ_eff−1), как будто железо заполняет всё сечение. Фикс: коэффициент
|
||||||
|
заполнения A_снаряда/A_катушки (iron_fill_factor). Плюс лечение зависаний
|
||||||
|
решателя: tanh-сглаживание сухого трения (разрывный sign(v) дробил шаг
|
||||||
|
бесконечно), событие тока удержания ключа (передемпфированный хвост),
|
||||||
|
полная формула отражения вихрей (ωM)²R₂/(R₂²+(ωL₂)²), гард вырожденных
|
||||||
|
катушек (L/R<100нс). Бенч: 200 геномов 608с → 22с.
|
||||||
|
7. **gausse-physics-v4**: эволюция нашла «30%» через МЕДЛЕННУЮ катушку
|
||||||
|
(600+ витков, ~1мс, 36А — там слабы и Доуэлл, и вихревые, и трение).
|
||||||
|
Неучтённая физика: за импульс поле проникает в сталь на глубину скин-слоя
|
||||||
|
(~доли мм) — внутренность снаряда не намагничивается. Фикс:
|
||||||
|
iron_penetration_fraction = 1−(1−δ/a)² множит fill factor. После v4
|
||||||
|
лучший КПД эволюции — единицы процентов, что соответствует реальным
|
||||||
|
reluctance-пушкам. Урок зафиксирован: подозрительно красивый КПД =
|
||||||
|
вскрывать лучший геном и искать обойдённый канал потерь.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Требования пользователя, закрытые после Этапа 8
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Снаряд до 200 г** (⌀ до 28мм, длина до 150мм, длина зажата по плотности).
|
||||||
|
- **Труба — часть поиска**: геном несёт внутренний диаметр (бор) + толщину
|
||||||
|
стенки; внешний диаметр трубы = внутренний диаметр катушки (влияет на
|
||||||
|
поле); снаряд обязан влезать в бор с зазором.
|
||||||
|
- **До 10 ступеней**; у каждой катушки СВОЙ датчик на своём расстоянии
|
||||||
|
(sensor_to_coil_distance_m на ступень; datчик не может попасть в предыдущую
|
||||||
|
катушку — repair()).
|
||||||
|
- **Ссылки на магазины** (`url`) у каждого компонента: в JSON-базе, BOM
|
||||||
|
(«Купить») и в детализации прогона.
|
||||||
|
- **Максимально детальная запись** (`build_detail`): труба
|
||||||
|
внутр/стенка/внеш, масса снаряда в граммах и влезает-ли-в-бор,
|
||||||
|
внутр/внеш диаметры катушки, состав банки конденсаторов, DC/AC
|
||||||
|
сопротивление обмотки, все позиции датчиков и катушек вдоль трубы,
|
||||||
|
энергобаланс каждой ступени. *(С 2026-07-11 НЕ хранится в БД построчно,
|
||||||
|
а строится на лету из genome_json при просмотре прогона/отчёте —
|
||||||
|
хранение полной детализации на 12.9М строк раздуло базу до 70ГБ.)*
|
||||||
|
- **Анимация переделана** (была «время вырезается, результата не видно»):
|
||||||
|
кадры на равномерной сетке ФИЗИЧЕСКОГО времени (а не по индексам массива,
|
||||||
|
из-за чего плотные точки разряда съедали все кадры и подлёт выпадал),
|
||||||
|
множитель замедления в кадре; в кадре сам результат эксперимента — шапка
|
||||||
|
(выход м/с, КПД, ступени, энергия, масса), панель тока каждой катушки во
|
||||||
|
времени, панель скорости снаряда, бегущий курсор, датчики на трубе.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Ограничения модели / следующие шаги по реализму (если потребуются)
|
||||||
|
|
||||||
|
- Поршневой эффект воздуха в трубе (учтено только лобовое сопротивление).
|
||||||
|
- Диффузия поля в снаряде (наш r_eddy — сосредоточенная оценка 1-го порядка).
|
||||||
|
- Спектр импульса для Доуэлла (взята одна характерная частота).
|
||||||
|
- Нагрев провода за импульс/серию; коэффициент трения не измерен (0.35).
|
||||||
|
- Гистерезис посчитан (losses.hysteresis_energy_j) и СОЗНАТЕЛЬНО не в
|
||||||
|
динамике: <0.1% энергии выстрела — включение изображало бы ложную точность.
|
||||||
|
- Индуктивность — Уилер+размагничивание, не МКЭ/FEA.
|
||||||
|
- Осторожно: не тюнить модель под «желаемую» цифру КПД — только физика.
|
||||||
|
|||||||
78
README.md
78
README.md
@@ -1,21 +1,61 @@
|
|||||||
# gausse
|
# gausse
|
||||||
|
|
||||||
Симулятор и оптимизатор многоступенчатого электромагнитного ускорителя
|
Симулятор и оптимизатор многоступенчатого электромагнитного ускорителя
|
||||||
(coilgun) на реальных, доступных в рознице компонентах.
|
(coilgun / пушка Гаусса) на реальных, доступных в рознице компонентах
|
||||||
|
(ChipDip, procontact74.ru, cable.ru — у каждой детали в базе ссылка на
|
||||||
|
магазин).
|
||||||
|
|
||||||
Полный план и чек-лист этапов — в [PLAN.md](PLAN.md).
|
Главный принцип — **честность**: все прогоны (включая нереализуемые, с
|
||||||
|
причиной отказа) пишутся в SQLite; физическая модель не приукрашивается ради
|
||||||
|
красивых цифр, а каждое известное упрощение задокументировано. История
|
||||||
|
проекта — это в том числе история найденных и исправленных завышений КПД
|
||||||
|
(80%+ → реалистичные единицы процентов), см. [PLAN.md](PLAN.md).
|
||||||
|
|
||||||
## Установка (Docker — основной способ)
|
## Что умеет
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Физика** (`src/gausse/physics/`): RLC-разряд конденсаторной банки через
|
||||||
|
катушку с ферромагнитным снарядом; насыщение железа через единое
|
||||||
|
потокосцепление λ(x,I) (энергия сохраняется); вихревые потери в снаряде;
|
||||||
|
коэффициент заполнения (тонкий снаряд не усиливает весь поток) и
|
||||||
|
диффузия поля (за импульс намагничивается только скин-кольцо);
|
||||||
|
скин-эффект + эффект близости обмотки (метод Доуэлла); трение о трубку и
|
||||||
|
сопротивление воздуха; одиночный импульс (тиристор не перезапускается);
|
||||||
|
паспортные импульсные токи ключей (ITSM/IDM/ICM из даташитов).
|
||||||
|
- **Ступени** (`src/gausse/sim/`): у каждой катушки свой датчик
|
||||||
|
(оптика/Холл/индукционный) на своём расстоянии; подлёт → триггер →
|
||||||
|
задержки датчика и ключа → разряд → энергобаланс; цепочка до 10 ступеней.
|
||||||
|
- **Поиск** (`src/gausse/optim/`): геном переменной длины (число ступеней
|
||||||
|
эволюционирует), Monte-Carlo sweep и (μ+λ)-эволюция с Nelder-Mead
|
||||||
|
полировкой; всё в одну SQLite-базу (WAL, писатель поверх очереди).
|
||||||
|
- **GPU** (`src/gausse/gpu/`): батч-интегратор RK4 (numpy/cupy), весь шаг
|
||||||
|
слит в одно cupy.fuse-ядро — на GTX 1070 ~3.8x к CPU; многоступенчатый
|
||||||
|
GPU-sweep раунд-за-раундом И GPU-эволюция (use_gpu=True: всё поколение —
|
||||||
|
один батч, ~150 геномов/с на 1070); сверено с CPU-эталоном (<0.1%).
|
||||||
|
- **Отчёты** (`src/gausse/report/`, `src/gausse/web/`): веб-дашборд с
|
||||||
|
drill-down до каждой детали и энергобаланса ступени, графики ток/поле/
|
||||||
|
скорость, GIF-анимация выстрела (равномерное физическое время, результат
|
||||||
|
эксперимента в кадре), BOM с ценами и ссылками «купить».
|
||||||
|
|
||||||
|
## Запуск (Docker — основной способ)
|
||||||
|
|
||||||
```bash
|
```bash
|
||||||
docker compose build
|
docker compose build
|
||||||
docker compose run --rm --entrypoint pytest gausse -q # тесты
|
docker compose run --rm --entrypoint pytest gausse -q # тесты
|
||||||
docker compose run --rm gausse sweep --n 1000 # CLI (после реализации Этапа 6)
|
docker compose up -d web # дашборд :8000
|
||||||
|
docker compose run --rm gausse sweep --n 100000 --db /app/results/gausse.sqlite3
|
||||||
|
docker compose run --rm gausse evolve --generations 80 --population 300 \
|
||||||
|
--db /app/results/gausse.sqlite3
|
||||||
|
docker compose run --rm gausse report --top 3 --animate --db /app/results/gausse.sqlite3
|
||||||
```
|
```
|
||||||
|
|
||||||
Результаты (SQLite, отчёты) должны сохраняться в `./results`, примонтированный
|
GPU-режим (нужны NVIDIA-драйвер и `pip install cupy-cuda12x[ctk]`, вне Docker):
|
||||||
в контейнер как `/app/results` (см. `docker-compose.yml`), чтобы переживать
|
|
||||||
пересборку образа.
|
```bash
|
||||||
|
gausse sweep --gpu --n 1000000 --db results/gausse.sqlite3
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
Результаты (SQLite + лог хода эксперимента `<db>.log`) живут в `./results`,
|
||||||
|
примонтированном в контейнер, и переживают пересборку образа.
|
||||||
|
|
||||||
## Установка без Docker (локальная разработка)
|
## Установка без Docker (локальная разработка)
|
||||||
|
|
||||||
@@ -25,3 +65,25 @@ source .venv/bin/activate
|
|||||||
pip install -e ".[dev]"
|
pip install -e ".[dev]"
|
||||||
pytest
|
pytest
|
||||||
```
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
## Автономная работа на сервере
|
||||||
|
|
||||||
|
Эволюция оформлена как systemd-сервис `gausse-evolve` (вечный цикл: 120
|
||||||
|
поколений × 1000 особей на GPU, по окончании — новый цикл со свежей
|
||||||
|
случайной популяцией; `Restart=always`, автозапуск при загрузке). Дашборд — Docker-
|
||||||
|
сервис `web` на :8000, читает ту же базу. Счётчик «запланировано» на
|
||||||
|
дашборде — план **текущего цикла**, а не всего поиска: поиск бесконечен.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Ограничения модели (честно)
|
||||||
|
|
||||||
|
- Индуктивность — инженерная модель (Уилер + размагничивание сфероида +
|
||||||
|
tanh-перекрытие), не МКЭ; точная картина поля требует FEA.
|
||||||
|
- Вихревые потери снаряда — сосредоточенный виток; диффузия поля в снаряд —
|
||||||
|
одночастотная оценка скин-кольца, а не решение уравнения диффузии.
|
||||||
|
- Доуэлл берёт одну характерную частоту ω=1/√(LC), без спектра импульса.
|
||||||
|
- Воздух — лобовое сопротивление; поршневой эффект столба воздуха в трубе
|
||||||
|
не учтён. Трение — константа 0.35 (сталь-пластик), не измерено.
|
||||||
|
- Гистерезис снаряда посчитан и сознательно не включён в динамику (<0.1%).
|
||||||
|
- Нагрев провода за импульс и от серии выстрелов не моделируется.
|
||||||
|
|
||||||
|
Версия физики пишется в каждую запись (`model_version`, сейчас `gausse-physics-v4`) — прогоны разных моделей не смешиваются.
|
||||||
|
|||||||
13
deploy/README.md
Normal file
13
deploy/README.md
Normal file
@@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
# Развёртывание на сервере (VM 106, 192.168.20.47)
|
||||||
|
|
||||||
|
Автономная работа — три systemd-сервиса (все enabled, переживают ребут):
|
||||||
|
|
||||||
|
| Сервис | Что делает |
|
||||||
|
|---|---|
|
||||||
|
| `gausse-evolve` | вечный цикл эволюции на GPU (`evolve_forever.sh`), `Restart=always`, `TimeoutStopSec=180` (дать дописать очередь в базу при остановке) |
|
||||||
|
| `gausse-gpustat` | пишет `results/gpustat.json` каждые 5с — карточка GPU на дашборде |
|
||||||
|
| Docker `web` | дашборд :8000 (наружу: https://gausse.jze9.ru через nginx LXC 102 + certbot) |
|
||||||
|
|
||||||
|
Обновление кода: `git pull && pip install -e . (в .venv) && docker compose build web && docker compose up -d web && sudo systemctl restart gausse-evolve`.
|
||||||
|
Остановка сервиса безопасна: главный процесс по SIGTERM дописывает всю очередь
|
||||||
|
оценённых прогонов в базу перед выходом («сохраняем всё»).
|
||||||
37
deploy/evolve_forever.sh
Executable file
37
deploy/evolve_forever.sh
Executable file
@@ -0,0 +1,37 @@
|
|||||||
|
#!/bin/bash
|
||||||
|
# Вечная эволюция на GPU: бесконечный конвейер циклов. Каждый цикл — свежая
|
||||||
|
# случайная популяция («революция» против застревания в локальном оптимуме),
|
||||||
|
# всё пишется в одну базу, дашборд показывает лучший за всё время.
|
||||||
|
# Развёртывание: см. deploy/README.md; systemd-юнит: gausse-evolve.service.
|
||||||
|
cd /home/user/gausse
|
||||||
|
source .venv/bin/activate
|
||||||
|
LOG=results/gausse.sqlite3.log
|
||||||
|
cycle=1
|
||||||
|
while true; do
|
||||||
|
best=$(python3 - <<'PY'
|
||||||
|
import sqlite3
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
c = sqlite3.connect("results/gausse.sqlite3")
|
||||||
|
# НЕ max(): он сканирует всю базу (гигабайты); частичный индекс отдаёт мгновенно
|
||||||
|
row = c.execute("select efficiency from runs indexed by idx_runs_feas_eff "
|
||||||
|
"where feasible=1 order by efficiency desc limit 1").fetchone()
|
||||||
|
print(f"{row[0]*100:.2f}%" if row and row[0] is not None else "пока нет")
|
||||||
|
except Exception:
|
||||||
|
print("пока нет")
|
||||||
|
PY
|
||||||
|
)
|
||||||
|
echo "$(date -Is) ═════ ЦИКЛ #$cycle стартует (конвейер бесконечный; лучший КПД за всё время: $best) ═════" >> "$LOG"
|
||||||
|
# выборка 10000 на поколение (8 островов x 1250) — по просьбе пользователя:
|
||||||
|
# меньше популяция + больше поколений за цикл = быстрее углубляется.
|
||||||
|
# Рядовые оценки в базу не пишутся (только счётчики) — писатель больше
|
||||||
|
# не душит конвейер, GPU занят почти всё время цикла.
|
||||||
|
python3 -c "from pathlib import Path
|
||||||
|
from gausse.optim.evolutionary import run_evolution
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
run_evolution(Path('results/gausse.sqlite3'), n_generations=120, population_size=1250, seed=None, polish=True, use_gpu=True, islands=8)
|
||||||
|
except KeyboardInterrupt:
|
||||||
|
pass # штатная остановка сервиса: база уже дописана в finally"
|
||||||
|
echo "$(date -Is) ═════ ЦИКЛ #$cycle завершён — это НЕ остановка: через 3с стартует цикл #$((cycle+1)) со свежей случайной популяцией ═════" >> "$LOG"
|
||||||
|
cycle=$((cycle+1))
|
||||||
|
sleep 3
|
||||||
|
done
|
||||||
15
deploy/gausse-evolve.service
Normal file
15
deploy/gausse-evolve.service
Normal file
@@ -0,0 +1,15 @@
|
|||||||
|
[Unit]
|
||||||
|
Description=gausse continuous evolution (autonomous, runs for years)
|
||||||
|
After=network-online.target docker.service
|
||||||
|
|
||||||
|
[Service]
|
||||||
|
Type=simple
|
||||||
|
User=user
|
||||||
|
WorkingDirectory=/home/user/gausse
|
||||||
|
ExecStart=/bin/bash /home/user/gausse/evolve_forever.sh
|
||||||
|
Restart=always
|
||||||
|
RestartSec=15
|
||||||
|
TimeoutStopSec=180
|
||||||
|
|
||||||
|
[Install]
|
||||||
|
WantedBy=multi-user.target
|
||||||
13
deploy/gausse-gpustat.service
Normal file
13
deploy/gausse-gpustat.service
Normal file
@@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
[Unit]
|
||||||
|
Description=gausse GPU stat writer for dashboard
|
||||||
|
After=gausse-evolve.service
|
||||||
|
|
||||||
|
[Service]
|
||||||
|
Type=simple
|
||||||
|
User=user
|
||||||
|
ExecStart=/bin/bash /home/user/gausse/gpustat_loop.sh
|
||||||
|
Restart=always
|
||||||
|
RestartSec=10
|
||||||
|
|
||||||
|
[Install]
|
||||||
|
WantedBy=multi-user.target
|
||||||
13
deploy/gpustat_loop.sh
Executable file
13
deploy/gpustat_loop.sh
Executable file
@@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
#!/bin/bash
|
||||||
|
# Пишет загрузку GPU в results/gpustat.json для веб-морды (раз в 5с)
|
||||||
|
cd /home/user/gausse
|
||||||
|
while true; do
|
||||||
|
line=$(nvidia-smi --query-gpu=utilization.gpu,memory.used,memory.total,power.draw,temperature.gpu --format=csv,noheader,nounits 2>/dev/null)
|
||||||
|
if [ -n "$line" ]; then
|
||||||
|
IFS=", " read -r util mem memtot pw temp <<< "$line"
|
||||||
|
printf '{"ts": %s, "util_pct": %s, "mem_used_mib": %s, "mem_total_mib": %s, "power_w": %s, "temp_c": %s}\n' \
|
||||||
|
"$(date +%s)" "$util" "$mem" "$memtot" "$pw" "$temp" > results/gpustat.json.tmp
|
||||||
|
mv results/gpustat.json.tmp results/gpustat.json
|
||||||
|
fi
|
||||||
|
sleep 5
|
||||||
|
done
|
||||||
@@ -8,8 +8,9 @@
|
|||||||
"on_voltage_drop_v": 1.5,
|
"on_voltage_drop_v": 1.5,
|
||||||
"turn_on_time_ns": 10000.0,
|
"turn_on_time_ns": 10000.0,
|
||||||
"price": 140.0,
|
"price": 140.0,
|
||||||
"source": "REAL: КУ202Н, chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/ku202n) 140₽ / procontact74.ru (https://procontact74.ru/44-tiristory/ku202n-tiristor-10a-400v-44011/) 189₽; Von=1.5В с даташита; время включения ОЦЕНКА ~10мкс (типично для тиристора этого класса, точное значение в листинге не приведено)",
|
"source": "REAL: КУ202Н, chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/ku202n) 140₽ / procontact74.ru (https://procontact74.ru/44-tiristory/ku202n-tiristor-10a-400v-44011/) 189₽; Von=1.5В с даташита; время включения ОЦЕНКА ~10мкс (типично для тиристора этого класса, точное значение в листинге не приведено); ITSM=100А (ударный неповторяющийся, 10мс) по справочнику КУ202Н",
|
||||||
"url": "https://www.chipdip.ru/product/ku202n"
|
"url": "https://www.chipdip.ru/product/ku202n",
|
||||||
|
"pulse_current_a": 100.0
|
||||||
},
|
},
|
||||||
{
|
{
|
||||||
"part_number": "BT151-650R",
|
"part_number": "BT151-650R",
|
||||||
@@ -20,8 +21,9 @@
|
|||||||
"on_voltage_drop_v": 1.7,
|
"on_voltage_drop_v": 1.7,
|
||||||
"turn_on_time_ns": 1500.0,
|
"turn_on_time_ns": 1500.0,
|
||||||
"price": 190.0,
|
"price": 190.0,
|
||||||
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/bt151-650r), ~180-200₽ (BT151-600R вариант подтверждён на 180₽); Von и время включения ОЦЕНКА (типично для тиристора этого класса, не указаны продавцом)",
|
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/bt151-650r), ~180-200₽ (BT151-600R вариант подтверждён на 180₽); Von и время включения ОЦЕНКА (типично для тиристора этого класса, не указаны продавцом); ITSM=100А (даташит NXP, полусинус 10мс)",
|
||||||
"url": "https://www.chipdip.ru/product/bt151-650r"
|
"url": "https://www.chipdip.ru/product/bt151-650r",
|
||||||
|
"pulse_current_a": 100.0
|
||||||
},
|
},
|
||||||
{
|
{
|
||||||
"part_number": "IRFP254PBF",
|
"part_number": "IRFP254PBF",
|
||||||
@@ -32,8 +34,9 @@
|
|||||||
"on_voltage_drop_v": null,
|
"on_voltage_drop_v": null,
|
||||||
"turn_on_time_ns": 30.0,
|
"turn_on_time_ns": 30.0,
|
||||||
"price": 39.9,
|
"price": 39.9,
|
||||||
"source": "REAL: procontact74.ru (https://procontact74.ru/01-elektronnyie-komponentyi-/43-tranzistory/polevyie--mosfet-/58406-tranzistorirfp254pbfmosfetnch250v23ato247acoriginalbydemontajnogi10mm/); ВНИМАНИЕ: демонтированная (Б/У) деталь, не новая партия; время включения ОЦЕНКА ~30нс (типично для этого класса MOSFET)",
|
"source": "REAL: procontact74.ru (https://procontact74.ru/01-elektronnyie-komponentyi-/43-tranzistory/polevyie--mosfet-/58406-tranzistorirfp254pbfmosfetnch250v23ato247acoriginalbydemontajnogi10mm/); ВНИМАНИЕ: демонтированная (Б/У) деталь, не новая партия; время включения ОЦЕНКА ~30нс (типично для этого класса MOSFET); IDM=92А (импульсный ток стока, даташит)",
|
||||||
"url": "https://procontact74.ru/01-elektronnyie-komponentyi-/43-tranzistory/polevyie--mosfet-/58406-tranzistorirfp254pbfmosfetnch250v23ato247acoriginalbydemontajnogi10mm/"
|
"url": "https://procontact74.ru/01-elektronnyie-komponentyi-/43-tranzistory/polevyie--mosfet-/58406-tranzistorirfp254pbfmosfetnch250v23ato247acoriginalbydemontajnogi10mm/",
|
||||||
|
"pulse_current_a": 92.0
|
||||||
},
|
},
|
||||||
{
|
{
|
||||||
"part_number": "IRFP250PBF",
|
"part_number": "IRFP250PBF",
|
||||||
@@ -44,8 +47,9 @@
|
|||||||
"on_voltage_drop_v": null,
|
"on_voltage_drop_v": null,
|
||||||
"turn_on_time_ns": 35.0,
|
"turn_on_time_ns": 35.0,
|
||||||
"price": 320.0,
|
"price": 320.0,
|
||||||
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/irfp250), новая деталь, 320₽ (276₽ от 15шт, 245₽ от 150шт); Rds(on)=0.085Ом при 18А/10В с даташита; время включения ОЦЕНКА",
|
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/irfp250), новая деталь, 320₽ (276₽ от 15шт, 245₽ от 150шт); Rds(on)=0.085Ом при 18А/10В с даташита; время включения ОЦЕНКА; IDM=120А (импульсный ток стока, даташит)",
|
||||||
"url": "https://www.chipdip.ru/product/irfp250"
|
"url": "https://www.chipdip.ru/product/irfp250",
|
||||||
|
"pulse_current_a": 120.0
|
||||||
},
|
},
|
||||||
{
|
{
|
||||||
"part_number": "IRFP4468PBF",
|
"part_number": "IRFP4468PBF",
|
||||||
@@ -56,8 +60,9 @@
|
|||||||
"on_voltage_drop_v": null,
|
"on_voltage_drop_v": null,
|
||||||
"turn_on_time_ns": 40.0,
|
"turn_on_time_ns": 40.0,
|
||||||
"price": 610.0,
|
"price": 610.0,
|
||||||
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/irfp4468pbf), 610₽ (534₽ от 15шт); паспортный максимум 290А при 25°C, взято консервативное практическое значение 180А; Rds(on)=0.0026Ом при 180А/10В с даташита; время включения ОЦЕНКА",
|
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/irfp4468pbf), 610₽ (534₽ от 15шт); паспортный максимум 290А при 25°C, взято консервативное практическое значение 180А; Rds(on)=0.0026Ом при 180А/10В с даташита; время включения ОЦЕНКА; IDM=1080А (импульсный ток стока, даташит)",
|
||||||
"url": "https://www.chipdip.ru/product/irfp4468pbf"
|
"url": "https://www.chipdip.ru/product/irfp4468pbf",
|
||||||
|
"pulse_current_a": 1080.0
|
||||||
},
|
},
|
||||||
{
|
{
|
||||||
"part_number": "IRG4PC50F",
|
"part_number": "IRG4PC50F",
|
||||||
@@ -68,7 +73,8 @@
|
|||||||
"on_voltage_drop_v": 1.8,
|
"on_voltage_drop_v": 1.8,
|
||||||
"turn_on_time_ns": 300.0,
|
"turn_on_time_ns": 300.0,
|
||||||
"price": 504.0,
|
"price": 504.0,
|
||||||
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/irg4pc50f-8048990896), ~504₽; Vce(sat) и время включения ОЦЕНКА (типично для этого семейства IGBT, не подтверждено со страницы товара)",
|
"source": "REAL: chipdip.ru (https://www.chipdip.ru/product/irg4pc50f-8048990896), ~504₽; Vce(sat) и время включения ОЦЕНКА (типично для этого семейства IGBT, не подтверждено со страницы товара); ICM=280А (импульсный ток коллектора, даташит)",
|
||||||
"url": "https://www.chipdip.ru/product/irg4pc50f-8048990896"
|
"url": "https://www.chipdip.ru/product/irg4pc50f-8048990896",
|
||||||
|
"pulse_current_a": 280.0
|
||||||
}
|
}
|
||||||
]
|
]
|
||||||
@@ -83,6 +83,9 @@ class SwitchSpec:
|
|||||||
price: float
|
price: float
|
||||||
source: str
|
source: str
|
||||||
url: str | None = None
|
url: str | None = None
|
||||||
|
# паспортный импульсный ток из даташита (ITSM тиристора / IDM MOSFET /
|
||||||
|
# ICM IGBT). Если None — применяется типовой множитель SWITCH_SURGE_FACTOR.
|
||||||
|
pulse_current_a: float | None = None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@dataclass(frozen=True)
|
@dataclass(frozen=True)
|
||||||
|
|||||||
@@ -35,6 +35,8 @@ class BatchDischargeParams:
|
|||||||
smoothing_width_m: "any"
|
smoothing_width_m: "any"
|
||||||
i_sat_a: "any" # ток насыщения; NO_SATURATION_I_SAT где железа нет
|
i_sat_a: "any" # ток насыщения; NO_SATURATION_I_SAT где железа нет
|
||||||
r_eddy_coeff_ohm: "any" # вихревое сопротивление снаряда (× overlap)
|
r_eddy_coeff_ohm: "any" # вихревое сопротивление снаряда (× overlap)
|
||||||
|
retard_const_n: "any" # сухое трение о трубку (Н, против движения)
|
||||||
|
drag_coeff_n: "any" # аэродинамика: сила = drag_coeff·v² (против движения)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def params_from_models(xp, models, circuit_params) -> BatchDischargeParams:
|
def params_from_models(xp, models, circuit_params) -> BatchDischargeParams:
|
||||||
@@ -62,6 +64,8 @@ def params_from_models(xp, models, circuit_params) -> BatchDischargeParams:
|
|||||||
smoothing_width_m=col([m.smoothing_width_m for m in models]),
|
smoothing_width_m=col([m.smoothing_width_m for m in models]),
|
||||||
i_sat_a=col(i_sat),
|
i_sat_a=col(i_sat),
|
||||||
r_eddy_coeff_ohm=col([getattr(c, "r_eddy_coeff_ohm", 0.0) for c in circuit_params]),
|
r_eddy_coeff_ohm=col([getattr(c, "r_eddy_coeff_ohm", 0.0) for c in circuit_params]),
|
||||||
|
retard_const_n=col([getattr(c, "retard_const_n", 0.0) for c in circuit_params]),
|
||||||
|
drag_coeff_n=col([getattr(c, "drag_coeff_n_per_mps2", 0.0) for c in circuit_params]),
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -104,11 +108,156 @@ def _derivatives(xp, q, i, x, v, p: BatchDischargeParams):
|
|||||||
v_c = q / p.capacitance_f
|
v_c = q / p.capacitance_f
|
||||||
d_q = -i
|
d_q = -i
|
||||||
d_i = (v_c - i * r_eff - dlambda_dx * v) / dlambda_di
|
d_i = (v_c - i * r_eff - dlambda_dx * v) / dlambda_di
|
||||||
d_v = force / p.mass_kg
|
# трение + воздух; tanh-сглаживание у v=0 — как в physics/circuit.py
|
||||||
|
retard = xp.tanh(v / 0.01) * (p.retard_const_n + p.drag_coeff_n * v * v)
|
||||||
|
d_v = (force - retard) / p.mass_kg
|
||||||
d_x = v
|
d_x = v
|
||||||
return d_q, d_i, d_x, d_v
|
return d_q, d_i, d_x, d_v
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
_FUSED_STEP_CACHE = {}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _get_fused_step(cp):
|
||||||
|
"""Собирает (и кэширует) cupy.fuse-ядро полного RK4-шага разряда.
|
||||||
|
|
||||||
|
Весь шаг (4 вычисления производных + сборка + overlap) сливается в ОДНО
|
||||||
|
GPU-ядро вместо ~60 мелких — убирает накладные на запуск ядер, из-за
|
||||||
|
которых наивный порт был лишь ~1.3x к CPU.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if "step" in _FUSED_STEP_CACHE:
|
||||||
|
return _FUSED_STEP_CACHE["step"]
|
||||||
|
LN2 = 0.6931471805599453
|
||||||
|
|
||||||
|
def _ovl(x, hs, w):
|
||||||
|
s1 = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((x + hs) / w * 0.5))
|
||||||
|
s2 = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((hs - x) / w * 0.5))
|
||||||
|
return s1 * s2, (s1 * s2 / w) * (s2 - s1)
|
||||||
|
|
||||||
|
def _der(q, i, x, v, hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m):
|
||||||
|
ov, dov = _ovl(x, hs, w)
|
||||||
|
z = i / isat
|
||||||
|
tz = cp.tanh(z)
|
||||||
|
g = isat * tz
|
||||||
|
gp = 1.0 - tz * tz
|
||||||
|
az = cp.abs(z)
|
||||||
|
G = isat * isat * (az + cp.log1p(cp.exp(-2.0 * az)) - LN2)
|
||||||
|
dl_di = lair + liron * ov * gp
|
||||||
|
reff = rt + red * ov
|
||||||
|
dq = -i
|
||||||
|
di = (q / C - i * reff - liron * dov * g * v) / dl_di
|
||||||
|
dv = (liron * dov * G - cp.tanh(v * 100.0) * (fc + dc * v * v)) / m
|
||||||
|
return dq, di, v, dv
|
||||||
|
|
||||||
|
@cp.fuse()
|
||||||
|
def step(q, i, x, v, dt, hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m):
|
||||||
|
a = _der(q, i, x, v, hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
b = _der(q + dt * 0.5 * a[0], i + dt * 0.5 * a[1], x + dt * 0.5 * a[2], v + dt * 0.5 * a[3], hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
c = _der(q + dt * 0.5 * b[0], i + dt * 0.5 * b[1], x + dt * 0.5 * b[2], v + dt * 0.5 * b[3], hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
d = _der(q + dt * c[0], i + dt * c[1], x + dt * c[2], v + dt * c[3], hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
qn = q + dt / 6.0 * (a[0] + 2 * b[0] + 2 * c[0] + d[0])
|
||||||
|
in_ = i + dt / 6.0 * (a[1] + 2 * b[1] + 2 * c[1] + d[1])
|
||||||
|
xn = x + dt / 6.0 * (a[2] + 2 * b[2] + 2 * c[2] + d[2])
|
||||||
|
vn = v + dt / 6.0 * (a[3] + 2 * b[3] + 2 * c[3] + d[3])
|
||||||
|
ov_old, _ = _ovl(x, hs, w)
|
||||||
|
ov_new, _ = _ovl(xn, hs, w)
|
||||||
|
return qn, in_, xn, vn, ov_old, ov_new
|
||||||
|
|
||||||
|
_FUSED_STEP_CACHE["step"] = step
|
||||||
|
return step
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _get_fused_pair(cp):
|
||||||
|
"""Два слитых ядра на шаг: RK4+физика и cut-логика.
|
||||||
|
|
||||||
|
Профиль на 1070: RK4 был слит, но бухгалтерия обрыва (_magnetic_energy,
|
||||||
|
_overlap, ~15 where на шаг) запускала десятки мелких ядер и съедала >90%
|
||||||
|
времени. Одним ядром не влезает в лимит параметров CUDA (4096 байт,
|
||||||
|
«Formal parameter space overflowed»), поэтому два сбалансированных:
|
||||||
|
step_phys — RK4 + потери шага + остаточная магнитная энергия;
|
||||||
|
step_cut — обрывы/пики/выходные состояния, вообще без физических параметров.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if "pair" in _FUSED_STEP_CACHE:
|
||||||
|
return _FUSED_STEP_CACHE["pair"]
|
||||||
|
LN2 = 0.6931471805599453
|
||||||
|
|
||||||
|
def _der(q, i, x, v, hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m):
|
||||||
|
s1 = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((x + hs) / w * 0.5))
|
||||||
|
s2 = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((hs - x) / w * 0.5))
|
||||||
|
ov = s1 * s2
|
||||||
|
dov = (s1 * s2 / w) * (s2 - s1)
|
||||||
|
z = i / isat
|
||||||
|
tz = cp.tanh(z)
|
||||||
|
g = isat * tz
|
||||||
|
gp = 1.0 - tz * tz
|
||||||
|
az = cp.abs(z)
|
||||||
|
G = isat * isat * (az + cp.log1p(cp.exp(-2.0 * az)) - LN2)
|
||||||
|
dl_di = lair + liron * ov * gp
|
||||||
|
reff = rt + red * ov
|
||||||
|
dq = -i
|
||||||
|
di = (q / C - i * reff - liron * dov * g * v) / dl_di
|
||||||
|
dv = (liron * dov * G - cp.tanh(v * 100.0) * (fc + dc * v * v)) / m
|
||||||
|
return dq, di, v, dv
|
||||||
|
|
||||||
|
@cp.fuse()
|
||||||
|
def step_phys(q, i, x, v, dt, hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m):
|
||||||
|
a = _der(q, i, x, v, hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
b = _der(q + dt * 0.5 * a[0], i + dt * 0.5 * a[1], x + dt * 0.5 * a[2], v + dt * 0.5 * a[3], hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
c = _der(q + dt * 0.5 * b[0], i + dt * 0.5 * b[1], x + dt * 0.5 * b[2], v + dt * 0.5 * b[3], hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
d = _der(q + dt * c[0], i + dt * c[1], x + dt * c[2], v + dt * c[3], hs, w, isat, lair, liron, C, rt, red, fc, dc, m)
|
||||||
|
qn = q + dt / 6.0 * (a[0] + 2 * b[0] + 2 * c[0] + d[0])
|
||||||
|
in_ = i + dt / 6.0 * (a[1] + 2 * b[1] + 2 * c[1] + d[1])
|
||||||
|
xn = x + dt / 6.0 * (a[2] + 2 * b[2] + 2 * c[2] + d[2])
|
||||||
|
vn = v + dt / 6.0 * (a[3] + 2 * b[3] + 2 * c[3] + d[3])
|
||||||
|
s1o = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((x + hs) / w * 0.5))
|
||||||
|
s2o = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((hs - x) / w * 0.5))
|
||||||
|
ov_old = s1o * s2o
|
||||||
|
s1n = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((xn + hs) / w * 0.5))
|
||||||
|
s2n = 0.5 * (1.0 + cp.tanh((hs - xn) / w * 0.5))
|
||||||
|
ov_new = s1n * s2n
|
||||||
|
# потери шага: I²R_eff (вихревые × overlap) + трение/воздух (трапеция)
|
||||||
|
step_diss = 0.5 * (i * i * (rt + red * ov_old) + in_ * in_ * (rt + red * ov_new)) * dt
|
||||||
|
fric = 0.5 * ((fc + dc * v * v) * cp.abs(v) + (fc + dc * vn * vn) * cp.abs(vn)) * dt
|
||||||
|
# остаточная магнитная энергия (с насыщением) в состоянии ДО шага
|
||||||
|
z = i / isat
|
||||||
|
g = isat * cp.tanh(z)
|
||||||
|
az = cp.abs(z)
|
||||||
|
G = isat * isat * (az + cp.log1p(cp.exp(-2.0 * az)) - LN2)
|
||||||
|
w_mag = 0.5 * lair * i * i + liron * ov_old * (i * g - G)
|
||||||
|
return qn, in_, xn, vn, step_diss + fric, w_mag
|
||||||
|
|
||||||
|
@cp.fuse()
|
||||||
|
def step_cut(q, i, x, v, qn, in_, xn, vn, sdiss, w_mag,
|
||||||
|
done, committed, past_peak, exit_v, exit_x, exit_q, peak_i, e_diss):
|
||||||
|
active = ~done
|
||||||
|
zero = 0.0 * q
|
||||||
|
e2 = e_diss + cp.where(active, sdiss, zero)
|
||||||
|
peak2 = cp.maximum(peak_i, cp.where(active, cp.abs(in_), zero))
|
||||||
|
past2 = past_peak | (active & (i > 1.0) & (in_ < i))
|
||||||
|
crossed = active & (i > 0) & (in_ <= 0)
|
||||||
|
decayed = active & past2 & (in_ < 0.1) & ~crossed # ток < удержания ключа
|
||||||
|
local_min = active & past2 & (in_ > i) & ~crossed & ~decayed
|
||||||
|
cut_state = local_min | decayed # обрыв в состоянии ДО шага
|
||||||
|
cut = crossed | cut_state
|
||||||
|
frac = cp.where(crossed, i / (i - in_ + 1e-30), zero)
|
||||||
|
exit_v2 = cp.where(crossed, v + frac * (vn - v), cp.where(cut_state, v, exit_v))
|
||||||
|
exit_x2 = cp.where(crossed, x + frac * (xn - x), cp.where(cut_state, x, exit_x))
|
||||||
|
exit_q2 = cp.where(crossed, q + frac * (qn - q), cp.where(cut_state, q, exit_q))
|
||||||
|
e3 = e2 + cp.where(cut_state, w_mag, zero) # freewheel-диод
|
||||||
|
committed2 = committed | cut
|
||||||
|
blew = active & ~cut & ~(cp.abs(in_) < 1e30) # inf/nan: стиффный взрыв
|
||||||
|
done2 = done | cut | blew
|
||||||
|
adv = active & ~blew
|
||||||
|
q2 = cp.where(adv, qn, q)
|
||||||
|
i2 = cp.where(adv, in_, i)
|
||||||
|
x2 = cp.where(adv, xn, x)
|
||||||
|
v2 = cp.where(adv, vn, v)
|
||||||
|
return q2, i2, x2, v2, done2, committed2, past2, exit_v2, exit_x2, exit_q2, peak2, e3
|
||||||
|
|
||||||
|
_FUSED_STEP_CACHE["pair"] = (step_phys, step_cut)
|
||||||
|
return _FUSED_STEP_CACHE["pair"]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def integrate_batch_discharge(
|
def integrate_batch_discharge(
|
||||||
xp,
|
xp,
|
||||||
q0,
|
q0,
|
||||||
@@ -139,50 +288,97 @@ def integrate_batch_discharge(
|
|||||||
energy_diss = xp.zeros(n, dtype=xp.float64)
|
energy_diss = xp.zeros(n, dtype=xp.float64)
|
||||||
|
|
||||||
_old_err = xp.seterr(all="ignore") if hasattr(xp, "seterr") else None # стиффные конфиги переполняют fixed-step
|
_old_err = xp.seterr(all="ignore") if hasattr(xp, "seterr") else None # стиффные конфиги переполняют fixed-step
|
||||||
for _ in range(max_steps):
|
# на cupy — ВЕСЬ шаг (RK4 + cut-логика) одним fused-ядром; numpy — обычный путь
|
||||||
|
is_cupy = xp.__name__ == "cupy"
|
||||||
|
fused_pair = None
|
||||||
|
if is_cupy:
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
fused_pair = _get_fused_pair(xp)
|
||||||
|
except Exception:
|
||||||
|
fused_pair = None # честный fallback на пошаговый путь
|
||||||
|
fused = _get_fused_step(xp)
|
||||||
|
hs = (params.coil_length_m + params.slug_length_m) / 2
|
||||||
|
# проверку «все ли готовы» делаем НЕ каждый шаг: на GPU это device->host
|
||||||
|
# синхронизация, которая убивает конвейер. Раз в SYNC_EVERY шагов достаточно.
|
||||||
|
SYNC_EVERY = 256
|
||||||
|
for step in range(max_steps):
|
||||||
active = ~done
|
active = ~done
|
||||||
if not bool(xp.any(active)):
|
if step % SYNC_EVERY == 0 and not bool(xp.any(active)):
|
||||||
break
|
break
|
||||||
|
|
||||||
q_old, i_old, x_old, v_old = q, i, x, v
|
q_old, i_old, x_old, v_old = q, i, x, v
|
||||||
|
|
||||||
# RK4 от старого состояния
|
if fused_pair is not None:
|
||||||
k1 = _derivatives(xp, q_old, i_old, x_old, v_old, params)
|
# весь шаг = 2 ядра: RK4+физика, затем cut-логика (вместо ~20 мелких)
|
||||||
k2 = _derivatives(xp, q_old + dt / 2 * k1[0], i_old + dt / 2 * k1[1], x_old + dt / 2 * k1[2], v_old + dt / 2 * k1[3], params)
|
try:
|
||||||
k3 = _derivatives(xp, q_old + dt / 2 * k2[0], i_old + dt / 2 * k2[1], x_old + dt / 2 * k2[2], v_old + dt / 2 * k2[3], params)
|
qn, in_, xn, vn, sdiss, w_mag = fused_pair[0](
|
||||||
k4 = _derivatives(xp, q_old + dt * k3[0], i_old + dt * k3[1], x_old + dt * k3[2], v_old + dt * k3[3], params)
|
q_old, i_old, x_old, v_old, dt, hs, params.smoothing_width_m,
|
||||||
|
params.i_sat_a, params.l_air_h, params.l_iron_coeff, params.capacitance_f,
|
||||||
|
params.r_total_ohm, params.r_eddy_coeff_ohm,
|
||||||
|
params.retard_const_n, params.drag_coeff_n, params.mass_kg,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
(q, i, x, v, done, committed, past_peak,
|
||||||
|
exit_v, exit_x, exit_q, peak_current, energy_diss) = fused_pair[1](
|
||||||
|
q_old, i_old, x_old, v_old, qn, in_, xn, vn, sdiss, w_mag,
|
||||||
|
done, committed, past_peak, exit_v, exit_x, exit_q, peak_current, energy_diss,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
except Exception:
|
||||||
|
if step == 0: # fuse не собрался — честный откат на пошаговый путь
|
||||||
|
fused_pair = None
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
raise
|
||||||
|
|
||||||
q_new = q_old + dt / 6 * (k1[0] + 2 * k2[0] + 2 * k3[0] + k4[0])
|
if is_cupy:
|
||||||
i_new = i_old + dt / 6 * (k1[1] + 2 * k2[1] + 2 * k3[1] + k4[1])
|
q_new, i_new, x_new, v_new, overlap_old, overlap_new = fused(
|
||||||
x_new = x_old + dt / 6 * (k1[2] + 2 * k2[2] + 2 * k3[2] + k4[2])
|
q_old, i_old, x_old, v_old, dt, hs, params.smoothing_width_m,
|
||||||
v_new = v_old + dt / 6 * (k1[3] + 2 * k2[3] + 2 * k3[3] + k4[3])
|
params.i_sat_a, params.l_air_h, params.l_iron_coeff, params.capacitance_f,
|
||||||
|
params.r_total_ohm, params.r_eddy_coeff_ohm,
|
||||||
|
params.retard_const_n, params.drag_coeff_n, params.mass_kg,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
k1 = _derivatives(xp, q_old, i_old, x_old, v_old, params)
|
||||||
|
k2 = _derivatives(xp, q_old + dt / 2 * k1[0], i_old + dt / 2 * k1[1], x_old + dt / 2 * k1[2], v_old + dt / 2 * k1[3], params)
|
||||||
|
k3 = _derivatives(xp, q_old + dt / 2 * k2[0], i_old + dt / 2 * k2[1], x_old + dt / 2 * k2[2], v_old + dt / 2 * k2[3], params)
|
||||||
|
k4 = _derivatives(xp, q_old + dt * k3[0], i_old + dt * k3[1], x_old + dt * k3[2], v_old + dt * k3[3], params)
|
||||||
|
q_new = q_old + dt / 6 * (k1[0] + 2 * k2[0] + 2 * k3[0] + k4[0])
|
||||||
|
i_new = i_old + dt / 6 * (k1[1] + 2 * k2[1] + 2 * k3[1] + k4[1])
|
||||||
|
x_new = x_old + dt / 6 * (k1[2] + 2 * k2[2] + 2 * k3[2] + k4[2])
|
||||||
|
v_new = v_old + dt / 6 * (k1[3] + 2 * k2[3] + 2 * k3[3] + k4[3])
|
||||||
|
overlap_old, _ = _overlap(xp, x_old, params)
|
||||||
|
overlap_new, _ = _overlap(xp, x_new, params)
|
||||||
|
|
||||||
# потери I²·R_eff (с вихревыми × overlap) и пиковый ток — только для активных
|
# потери I²·R_eff (с вихревыми × overlap) и пиковый ток — только для активных
|
||||||
overlap_old, _ = _overlap(xp, x_old, params)
|
|
||||||
overlap_new, _ = _overlap(xp, x_new, params)
|
|
||||||
r_eff_old = params.r_total_ohm + params.r_eddy_coeff_ohm * overlap_old
|
r_eff_old = params.r_total_ohm + params.r_eddy_coeff_ohm * overlap_old
|
||||||
r_eff_new = params.r_total_ohm + params.r_eddy_coeff_ohm * overlap_new
|
r_eff_new = params.r_total_ohm + params.r_eddy_coeff_ohm * overlap_new
|
||||||
step_diss = 0.5 * (i_old**2 * r_eff_old + i_new**2 * r_eff_new) * dt
|
step_diss = 0.5 * (i_old**2 * r_eff_old + i_new**2 * r_eff_new) * dt
|
||||||
|
# работа трения/воздуха: P = (F_тр + drag·v²)·|v|
|
||||||
|
fric_old = (params.retard_const_n + params.drag_coeff_n * v_old**2) * xp.abs(v_old)
|
||||||
|
fric_new = (params.retard_const_n + params.drag_coeff_n * v_new**2) * xp.abs(v_new)
|
||||||
|
step_diss = step_diss + 0.5 * (fric_old + fric_new) * dt
|
||||||
energy_diss = energy_diss + xp.where(active, step_diss, 0.0)
|
energy_diss = energy_diss + xp.where(active, step_diss, 0.0)
|
||||||
peak_current = xp.maximum(peak_current, xp.where(active, xp.abs(i_new), 0.0))
|
peak_current = xp.maximum(peak_current, xp.where(active, xp.abs(i_new), 0.0))
|
||||||
past_peak = past_peak | (active & (i_old > 1.0) & (i_new < i_old))
|
past_peak = past_peak | (active & (i_old > 1.0) & (i_new < i_old))
|
||||||
|
|
||||||
# ОДИН импульс: обрыв на нуле тока ИЛИ на первом локальном минимуме
|
# ОДИН импульс: обрыв на нуле тока, ИЛИ на первом локальном минимуме
|
||||||
# (снаряд начал подкачивать ток обратно). Что раньше.
|
# (снаряд начал подкачивать ток обратно), ИЛИ при падении ниже тока
|
||||||
|
# удержания ключа (передемпфированный хвост; см. physics/circuit.py).
|
||||||
crossed = active & (i_old > 0) & (i_new <= 0)
|
crossed = active & (i_old > 0) & (i_new <= 0)
|
||||||
local_min = active & past_peak & (i_new > i_old) & ~crossed
|
decayed = active & past_peak & (i_new < 0.1) & ~crossed # I_hold=0.1А
|
||||||
cut = crossed | local_min
|
local_min = active & past_peak & (i_new > i_old) & ~crossed & ~decayed
|
||||||
|
cut = crossed | local_min | decayed
|
||||||
# zero-crossing: интерполяция к I=0; local_min: берём состояние минимума (old)
|
# zero-crossing: интерполяция к I=0; local_min: берём состояние минимума (old)
|
||||||
frac = xp.where(crossed, i_old / (i_old - i_new + 1e-30), 0.0)
|
frac = xp.where(crossed, i_old / (i_old - i_new + 1e-30), 0.0)
|
||||||
exit_v = xp.where(crossed, _interp(v_old, v_new, frac), exit_v)
|
exit_v = xp.where(crossed, _interp(v_old, v_new, frac), exit_v)
|
||||||
exit_x = xp.where(crossed, _interp(x_old, x_new, frac), exit_x)
|
exit_x = xp.where(crossed, _interp(x_old, x_new, frac), exit_x)
|
||||||
exit_q = xp.where(crossed, _interp(q_old, q_new, frac), exit_q)
|
exit_q = xp.where(crossed, _interp(q_old, q_new, frac), exit_q)
|
||||||
exit_v = xp.where(local_min, v_old, exit_v)
|
cut_at_state = local_min | decayed # обрыв в текущем состоянии (не интерп.)
|
||||||
exit_x = xp.where(local_min, x_old, exit_x)
|
exit_v = xp.where(cut_at_state, v_old, exit_v)
|
||||||
exit_q = xp.where(local_min, q_old, exit_q)
|
exit_x = xp.where(cut_at_state, x_old, exit_x)
|
||||||
# остаточная энергия катушки при обрыве на минимуме -> в потери (freewheel)
|
exit_q = xp.where(cut_at_state, q_old, exit_q)
|
||||||
|
# остаточная энергия катушки при обрыве -> в потери (freewheel)
|
||||||
residual = _magnetic_energy(xp, x_old, i_old, params)
|
residual = _magnetic_energy(xp, x_old, i_old, params)
|
||||||
energy_diss = energy_diss + xp.where(local_min, residual, 0.0)
|
energy_diss = energy_diss + xp.where(cut_at_state, residual, 0.0)
|
||||||
committed = committed | cut # валидная коммутация
|
committed = committed | cut # валидная коммутация
|
||||||
|
|
||||||
# стиффный конфиг «взорвал» fixed-step (inf/nan) -> стоп, НЕ реализуем
|
# стиффный конфиг «взорвал» fixed-step (inf/nan) -> стоп, НЕ реализуем
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,68 +1,304 @@
|
|||||||
"""GPU/CPU батч-sweep одноступенчатых конфигураций.
|
"""GPU/CPU батч-sweep МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ конфигураций (до max_stages).
|
||||||
|
|
||||||
Векторизует самую дорогую часть (разряд) сразу по N конфигурациям через
|
Векторизует разряд сразу по многим конфигурациям через
|
||||||
`integrate_batch_discharge` (numpy CPU / cupy GPU). Настройка каждой
|
`integrate_batch_discharge` (numpy CPU / cupy GPU). Многоступенчатость —
|
||||||
конфигурации (decode + build_stage_physics) — обычный питон-цикл (быстрый),
|
раунд за раундом: на раунде s все конфиги, у которых есть ступень s и
|
||||||
интегрирование — один батч.
|
которые ещё «живы», считают свой разряд ОДНИМ батчем; состояние снаряда
|
||||||
|
(глобальная координата и скорость) переносится в следующий раунд.
|
||||||
|
Конфиги с меньшим числом ступеней просто не участвуют в поздних раундах.
|
||||||
|
|
||||||
Ограничения (честно): только ОДНА ступень; триггер датчика берётся
|
Триггер датчика — аналитический при постоянной скорости подлёта (для
|
||||||
аналитически при постоянной скорости подлёта (x_fire ≈ x_sensor + v·delay,
|
оптики/Холла точный; для индукционного — та же проверка порога, что на CPU).
|
||||||
одинаково для оптики/Холла/индукции), для индукционного датчика применяется
|
Физика идентична CPU-пути (общий `sim.stage.build_stage_physics`), сверено
|
||||||
та же проверка порога, что в CPU-пути. Полный конвейер (много ступеней,
|
в tests/test_batch_sweep.py (0.0% расхождение exit_v).
|
||||||
точный триггер) остаётся на CPU sweep/evolve. Числа физики идентичны CPU —
|
|
||||||
через общий `build_stage_physics` и валидированный батч-интегратор.
|
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
import json
|
import json
|
||||||
import math
|
import math
|
||||||
import random
|
import random
|
||||||
import uuid
|
import uuid
|
||||||
from dataclasses import replace
|
from dataclasses import dataclass, field, replace
|
||||||
from datetime import datetime, timezone
|
from datetime import datetime, timezone
|
||||||
from pathlib import Path
|
from pathlib import Path
|
||||||
|
|
||||||
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
||||||
from gausse.gpu.backend import get_backend, to_cpu
|
from gausse.gpu.backend import get_backend, to_cpu
|
||||||
from gausse.gpu.batch_integrator import integrate_batch_discharge, params_from_models
|
from gausse.gpu.batch_integrator import NO_SATURATION_I_SAT, BatchDischargeParams, integrate_batch_discharge
|
||||||
from gausse.optim.objective import MODEL_VERSION, build_detail
|
from gausse.optim.objective import MODEL_VERSION
|
||||||
from gausse.optim.progress_log import ProgressLogger, default_log_path
|
from gausse.optim.progress_log import ProgressLogger, default_log_path
|
||||||
from gausse.optim.search_space import SearchBounds, decode, genome_to_dict, sample_genome
|
from gausse.optim.search_space import SearchBounds, decode, genome_to_dict, sample_genome
|
||||||
from gausse.physics.constants import SWITCH_SURGE_FACTOR
|
from gausse.physics.constants import switch_pulse_limit_a
|
||||||
from gausse.sim.coilgun import CoilgunResult, StageOutcome
|
from gausse.sim.stage import build_stage_physics
|
||||||
from gausse.sim.stage import StageResult, build_stage_physics
|
|
||||||
from gausse.storage.database import insert_runs, open_connection
|
from gausse.storage.database import insert_runs, open_connection
|
||||||
from gausse.storage.schema import RunRecord
|
from gausse.storage.schema import RunRecord
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _prepare(genome, db, bounds):
|
@dataclass(frozen=True)
|
||||||
"""Готовит один одноступенчатый прогон: физика + аналитический fire-state.
|
class StagePre:
|
||||||
|
"""Физика ступени, предвычисленная в ПЛОСКИЕ числа (пиклится дёшево).
|
||||||
|
|
||||||
Возвращает dict с моделью/параметрами/начальным состоянием или
|
Считается один раз на геном (в воркере пула, параллельно) через тот же
|
||||||
(None, причина) если конфигурация нереализуема ещё до интегрирования.
|
`build_stage_physics` — один источник истины с CPU-путём. Главному потоку
|
||||||
|
остаётся только склейка массивов и запуск GPU-ядер: раньше он строил
|
||||||
|
физобъекты 4000 геномов сам и душил GPU (карта ждала ~половину времени).
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
config, initial_x_m, initial_v_mps = decode(genome, db, bounds)
|
|
||||||
stage = config.stages[0]
|
|
||||||
proj = config.projectile
|
|
||||||
phys = build_stage_physics(stage, proj)
|
|
||||||
|
|
||||||
x_sensor = -stage.sensor_to_coil_distance_m
|
l_air_h: float
|
||||||
fire_delay = (stage.sensor.propagation_delay_ns + stage.switch.turn_on_time_ns) * 1e-9
|
l_iron_coeff: float
|
||||||
|
coil_length_m: float
|
||||||
|
slug_length_m: float
|
||||||
|
smoothing_width_m: float
|
||||||
|
i_sat_a: float
|
||||||
|
r_total_ohm: float
|
||||||
|
r_eddy_coeff_ohm: float
|
||||||
|
retard_const_n: float
|
||||||
|
drag_coeff_n: float
|
||||||
|
capacitance_f: float
|
||||||
|
q0: float
|
||||||
|
energy_in_j: float
|
||||||
|
sensor_to_coil_m: float
|
||||||
|
fire_delay_s: float
|
||||||
|
sensor_kind: str
|
||||||
|
sensor_sens_v_per_mps: float
|
||||||
|
sensor_threshold_v: float
|
||||||
|
pulse_limit_a: float
|
||||||
|
degenerate_reason: str | None
|
||||||
|
|
||||||
if stage.sensor.kind == "inductive":
|
|
||||||
peak_v = stage.sensor.sensitivity_v_per_mps * abs(initial_v_mps)
|
|
||||||
if peak_v < (stage.sensor.threshold_v or 0.0):
|
|
||||||
return None, ("инд. датчик: сигнал ниже порога", config, initial_x_m, initial_v_mps)
|
|
||||||
|
|
||||||
x_fire = x_sensor + initial_v_mps * fire_delay
|
@dataclass(frozen=True)
|
||||||
q0 = phys.capacitance_f * stage.charge_voltage_v
|
class GenomePre:
|
||||||
|
stages: tuple # StagePre по ступеням
|
||||||
|
coil_centers: tuple # абсолютные центры катушек вдоль трубы
|
||||||
|
mass_kg: float
|
||||||
|
initial_x_m: float
|
||||||
|
initial_v_mps: float
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def precompute_genome(genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> GenomePre:
|
||||||
|
"""decode + build_stage_physics -> плоские числа (годится для пула процессов)."""
|
||||||
|
cfg, ix, iv = decode(genome, db, bounds)
|
||||||
|
centers = [0.0]
|
||||||
|
for gap in cfg.inter_stage_gaps_m:
|
||||||
|
centers.append(centers[-1] + gap)
|
||||||
|
stages = []
|
||||||
|
for stage in cfg.stages:
|
||||||
|
phys = build_stage_physics(stage, cfg.projectile)
|
||||||
|
m = phys.inductance_model
|
||||||
|
cp_ = phys.circuit_params
|
||||||
|
tau_worst = m.l_air_h / (phys.r_total_ohm + phys.r_eddy_coeff_ohm + 1e-12)
|
||||||
|
i_sat = m.saturation_current_a
|
||||||
|
stages.append(StagePre(
|
||||||
|
l_air_h=m.l_air_h,
|
||||||
|
l_iron_coeff=m.l_iron_coeff,
|
||||||
|
coil_length_m=m.coil_length_m,
|
||||||
|
slug_length_m=m.slug_length_m,
|
||||||
|
smoothing_width_m=m.smoothing_width_m,
|
||||||
|
i_sat_a=i_sat if math.isfinite(i_sat) else NO_SATURATION_I_SAT,
|
||||||
|
r_total_ohm=phys.r_total_ohm,
|
||||||
|
r_eddy_coeff_ohm=phys.r_eddy_coeff_ohm,
|
||||||
|
retard_const_n=cp_.retard_const_n,
|
||||||
|
drag_coeff_n=cp_.drag_coeff_n_per_mps2,
|
||||||
|
capacitance_f=phys.capacitance_f,
|
||||||
|
q0=phys.capacitance_f * stage.charge_voltage_v,
|
||||||
|
energy_in_j=0.5 * phys.capacitance_f * stage.charge_voltage_v**2,
|
||||||
|
sensor_to_coil_m=stage.sensor_to_coil_distance_m,
|
||||||
|
fire_delay_s=(stage.sensor.propagation_delay_ns + stage.switch.turn_on_time_ns) * 1e-9,
|
||||||
|
sensor_kind=stage.sensor.kind,
|
||||||
|
sensor_sens_v_per_mps=getattr(stage.sensor, "sensitivity_v_per_mps", None) or 0.0,
|
||||||
|
sensor_threshold_v=getattr(stage.sensor, "threshold_v", None) or 0.0,
|
||||||
|
pulse_limit_a=switch_pulse_limit_a(stage.switch),
|
||||||
|
degenerate_reason=(
|
||||||
|
"вырожденная катушка: L/R < 100 нс (вне области модели)" if tau_worst < 1e-7 else None
|
||||||
|
),
|
||||||
|
))
|
||||||
|
return GenomePre(
|
||||||
|
stages=tuple(stages), coil_centers=tuple(centers),
|
||||||
|
mass_kg=cfg.projectile.mass_kg, initial_x_m=ix, initial_v_mps=iv,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def precompute_worker(genome) -> GenomePre:
|
||||||
|
"""Вариант для пула (ProcessPoolExecutor c worker_context.init_worker)."""
|
||||||
|
from gausse.optim import worker_context
|
||||||
|
|
||||||
|
return precompute_genome(genome, worker_context.db, worker_context.bounds)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
@dataclass
|
||||||
|
class _State:
|
||||||
|
genome: object
|
||||||
|
pre: GenomePre
|
||||||
|
cur_x: float # текущая глобальная координата снаряда
|
||||||
|
cur_v: float # текущая скорость
|
||||||
|
energy_in_j: float = 0.0
|
||||||
|
kinetic_delta_j: float = 0.0
|
||||||
|
alive: bool = True
|
||||||
|
reason: str | None = None
|
||||||
|
failed_stage_index: int | None = None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _coast_velocity(v0: float, distance_m: float, retard_const_n: float, drag_coeff: float, mass_kg: float) -> float:
|
||||||
|
"""Скорость после подлёта на distance_m с трением и воздухом (точное решение).
|
||||||
|
|
||||||
|
m·v·dv/dx = −(a + b·v²) ⇒ v²(d) = (v0² + a/b)·e^{−2bd/m} − a/b (b>0),
|
||||||
|
либо v² = v0² − 2ad/m при b=0. Возвращает 0.0, если снаряд останавливается.
|
||||||
|
Та же физика, что численный подлёт в sim/stage.py (там ОДУ, тут квадратура).
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if distance_m <= 0:
|
||||||
|
return v0
|
||||||
|
a, b, m = retard_const_n, drag_coeff, mass_kg
|
||||||
|
if b <= 0:
|
||||||
|
u = v0 * v0 - 2.0 * a * distance_m / m
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
u = (v0 * v0 + a / b) * math.exp(-2.0 * b * distance_m / m) - a / b
|
||||||
|
return math.sqrt(u) if u > 0 else 0.0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _prepare_stage(sp: StagePre, mass_kg: float, cur_x_global, cur_v, coil_center_global):
|
||||||
|
"""Аналитический fire-state ступени из текущего (x,v) — только арифметика."""
|
||||||
|
if cur_v <= 1e-6:
|
||||||
|
return None, "снаряд остановился/пошёл назад"
|
||||||
|
# вырожденный контур (см. sim/stage.py) — тот же честный быстрый отказ
|
||||||
|
if sp.degenerate_reason:
|
||||||
|
return None, sp.degenerate_reason
|
||||||
|
sensor_global = coil_center_global - sp.sensor_to_coil_m
|
||||||
|
if sensor_global < cur_x_global - 1e-9:
|
||||||
|
return None, "датчик позади снаряда (не сработает)"
|
||||||
|
# подлёт до датчика — с трением о трубку и воздухом (та же физика, что на CPU)
|
||||||
|
v_at_sensor = _coast_velocity(
|
||||||
|
cur_v, sensor_global - cur_x_global, sp.retard_const_n, sp.drag_coeff_n, mass_kg
|
||||||
|
)
|
||||||
|
if v_at_sensor <= 1e-3:
|
||||||
|
return None, "снаряд остановлен трением о трубку, не долетев до датчика"
|
||||||
|
if sp.sensor_kind == "inductive":
|
||||||
|
if sp.sensor_sens_v_per_mps * v_at_sensor < sp.sensor_threshold_v:
|
||||||
|
return None, "инд. датчик: сигнал ниже порога"
|
||||||
|
x_fire_global = sensor_global + v_at_sensor * sp.fire_delay_s
|
||||||
|
x_fire_local = x_fire_global - coil_center_global
|
||||||
return {
|
return {
|
||||||
"config": config, "initial_x_m": initial_x_m, "initial_v_mps": initial_v_mps,
|
"sp": sp, "x_fire": x_fire_local, "v_fire": v_at_sensor,
|
||||||
"phys": phys, "q0": q0, "x_fire": x_fire, "v_fire": initial_v_mps,
|
"coil_center": coil_center_global, "mass": mass_kg,
|
||||||
"energy_in": 0.5 * phys.capacitance_f * stage.charge_voltage_v**2,
|
|
||||||
"mass": proj.mass_kg, "stage": stage,
|
|
||||||
}, None
|
}, None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _simulate_states(xp, states: list) -> None:
|
||||||
|
"""Раунд-за-раундом прогоняет разряды всех живых ступеней батчами (мутирует states)."""
|
||||||
|
if not states:
|
||||||
|
return
|
||||||
|
max_ns = max(len(s.pre.stages) for s in states)
|
||||||
|
for s_idx in range(max_ns):
|
||||||
|
prepared = [] # (state, prep)
|
||||||
|
for st in states:
|
||||||
|
if not st.alive or len(st.pre.stages) <= s_idx:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
p, reason = _prepare_stage(
|
||||||
|
st.pre.stages[s_idx], st.pre.mass_kg, st.cur_x, st.cur_v, st.pre.coil_centers[s_idx]
|
||||||
|
)
|
||||||
|
if p is None:
|
||||||
|
st.alive = False
|
||||||
|
st.reason = f"ступень {s_idx}: {reason}"
|
||||||
|
st.failed_stage_index = s_idx
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
prepared.append((st, p))
|
||||||
|
if not prepared:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
|
def col(get):
|
||||||
|
return xp.asarray([get(p["sp"], p) for _, p in prepared], dtype=xp.float64)
|
||||||
|
|
||||||
|
params = BatchDischargeParams(
|
||||||
|
capacitance_f=col(lambda sp, p: sp.capacitance_f),
|
||||||
|
r_total_ohm=col(lambda sp, p: sp.r_total_ohm),
|
||||||
|
mass_kg=col(lambda sp, p: p["mass"]),
|
||||||
|
l_air_h=col(lambda sp, p: sp.l_air_h),
|
||||||
|
l_iron_coeff=col(lambda sp, p: sp.l_iron_coeff),
|
||||||
|
coil_length_m=col(lambda sp, p: sp.coil_length_m),
|
||||||
|
slug_length_m=col(lambda sp, p: sp.slug_length_m),
|
||||||
|
smoothing_width_m=col(lambda sp, p: sp.smoothing_width_m),
|
||||||
|
i_sat_a=col(lambda sp, p: sp.i_sat_a),
|
||||||
|
r_eddy_coeff_ohm=col(lambda sp, p: sp.r_eddy_coeff_ohm),
|
||||||
|
retard_const_n=col(lambda sp, p: sp.retard_const_n),
|
||||||
|
drag_coeff_n=col(lambda sp, p: sp.drag_coeff_n),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
out = integrate_batch_discharge(
|
||||||
|
xp,
|
||||||
|
col(lambda sp, p: sp.q0),
|
||||||
|
col(lambda sp, p: p["x_fire"]),
|
||||||
|
col(lambda sp, p: p["v_fire"]),
|
||||||
|
params, dt=2e-6, max_steps=15000,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
exit_v = to_cpu(xp, out["exit_v"]); exit_x = to_cpu(xp, out["exit_x"])
|
||||||
|
peak_i = to_cpu(xp, out["peak_current"]); feas = to_cpu(xp, out["feasible"])
|
||||||
|
for k, (st, p) in enumerate(prepared):
|
||||||
|
sp = p["sp"]
|
||||||
|
if not bool(feas[k]):
|
||||||
|
st.alive = False
|
||||||
|
st.reason = f"ступень {s_idx}: разряд не скоммутировался"
|
||||||
|
st.failed_stage_index = s_idx
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
if float(peak_i[k]) > sp.pulse_limit_a:
|
||||||
|
st.alive = False
|
||||||
|
st.reason = f"ступень {s_idx}: пиковый ток {float(peak_i[k]):.0f}А > импульсного предела ключа ({sp.pulse_limit_a:.0f}А)"
|
||||||
|
st.failed_stage_index = s_idx
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
ev = float(exit_v[k])
|
||||||
|
st.kinetic_delta_j += 0.5 * p["mass"] * (ev**2 - p["v_fire"] ** 2)
|
||||||
|
st.energy_in_j += sp.energy_in_j
|
||||||
|
st.cur_v = ev
|
||||||
|
st.cur_x = p["coil_center"] + float(exit_x[k])
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def evaluate_genomes_gpu(
|
||||||
|
xp, genomes: list, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds, executor=None,
|
||||||
|
) -> list:
|
||||||
|
"""Оценка списка геномов ОДНИМ батчем (для эволюции): та же физика и та же
|
||||||
|
формула фитнеса, что в objective.evaluate (КПД либо -1+доля пройденных
|
||||||
|
ступеней), но разряды всех геномов интегрируются вместе на GPU/numpy.
|
||||||
|
|
||||||
|
Возвращает только то, что нужно фитнесу (без detail/стоимости): записи
|
||||||
|
для БД параллельно собирает пул процессов (`gpu_record_worker`).
|
||||||
|
executor — пул для ПАРАЛЛЕЛЬНОГО предвычисления физики ступеней
|
||||||
|
(precompute_worker): без него один поток Python готовит физику всей
|
||||||
|
популяции и GPU простаивает, ожидая данные.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
from gausse.optim.objective import EvaluationResult
|
||||||
|
|
||||||
|
if executor is not None:
|
||||||
|
pres = list(executor.map(precompute_worker, genomes, chunksize=64))
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
pres = [precompute_genome(g, db, bounds) for g in genomes]
|
||||||
|
states = [
|
||||||
|
_State(g, pre, cur_x=pre.initial_x_m, cur_v=pre.initial_v_mps)
|
||||||
|
for g, pre in zip(genomes, pres)
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
_simulate_states(xp, states)
|
||||||
|
|
||||||
|
results = []
|
||||||
|
for st in states:
|
||||||
|
ok = st.alive and st.energy_in_j > 0
|
||||||
|
if ok:
|
||||||
|
eff = st.kinetic_delta_j / st.energy_in_j
|
||||||
|
results.append(EvaluationResult(
|
||||||
|
feasible=True, cost_rub=None, fitness=eff, efficiency=eff,
|
||||||
|
exit_velocity_mps=st.cur_v,
|
||||||
|
energy_breakdown={
|
||||||
|
"total_energy_in_j": st.energy_in_j,
|
||||||
|
"total_kinetic_energy_delta_j": st.kinetic_delta_j,
|
||||||
|
},
|
||||||
|
))
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
n_stages = len(st.pre.stages)
|
||||||
|
progress = (st.failed_stage_index or 0) / n_stages if n_stages else 0.0
|
||||||
|
results.append(EvaluationResult(
|
||||||
|
feasible=False, cost_rub=None, fitness=-1.0 + progress,
|
||||||
|
reason=st.reason or "нет ни одной сработавшей ступени",
|
||||||
|
failed_stage_index=st.failed_stage_index,
|
||||||
|
energy_breakdown={},
|
||||||
|
))
|
||||||
|
return results
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def run_gpu_sweep(
|
def run_gpu_sweep(
|
||||||
db_path: Path,
|
db_path: Path,
|
||||||
n_runs: int,
|
n_runs: int,
|
||||||
@@ -75,8 +311,6 @@ def run_gpu_sweep(
|
|||||||
) -> dict:
|
) -> dict:
|
||||||
xp, backend = get_backend(prefer_gpu=prefer_gpu)
|
xp, backend = get_backend(prefer_gpu=prefer_gpu)
|
||||||
db = ComponentDatabase.load(data_dir) if data_dir else ComponentDatabase.load()
|
db = ComponentDatabase.load(data_dir) if data_dir else ComponentDatabase.load()
|
||||||
# форсируем одну ступень для GPU-пути
|
|
||||||
bounds = replace(bounds, min_stages=1, max_stages=1)
|
|
||||||
rng = random.Random(seed if seed is not None else random.randrange(2**31))
|
rng = random.Random(seed if seed is not None else random.randrange(2**31))
|
||||||
logger = ProgressLogger(log_path or default_log_path(db_path), mode=f"gpu-sweep({backend})", total=n_runs)
|
logger = ProgressLogger(log_path or default_log_path(db_path), mode=f"gpu-sweep({backend})", total=n_runs)
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
@@ -86,36 +320,22 @@ def run_gpu_sweep(
|
|||||||
try:
|
try:
|
||||||
while done < n_runs:
|
while done < n_runs:
|
||||||
n = min(batch_size, n_runs - done)
|
n = min(batch_size, n_runs - done)
|
||||||
genomes = [sample_genome(db, bounds, rng) for _ in range(n)]
|
states = []
|
||||||
prepared, records = [], []
|
for _ in range(n):
|
||||||
for g in genomes:
|
g = sample_genome(db, bounds, rng)
|
||||||
p, infeasible = _prepare(g, db, bounds)
|
pre = precompute_genome(g, db, bounds)
|
||||||
if p is None:
|
states.append(_State(g, pre, cur_x=pre.initial_x_m, cur_v=pre.initial_v_mps))
|
||||||
_, reason, config, ix, iv = (None, *infeasible)
|
|
||||||
records.append(_record(g, db, config, None, reason, ix, iv, backend))
|
_simulate_states(xp, states)
|
||||||
|
|
||||||
|
records = []
|
||||||
|
for st in states:
|
||||||
|
if st.alive and st.energy_in_j > 0:
|
||||||
|
eff = st.kinetic_delta_j / st.energy_in_j
|
||||||
|
records.append(_record(st, db, backend, eff, st.cur_v))
|
||||||
|
n_feasible += 1
|
||||||
else:
|
else:
|
||||||
prepared.append((g, p))
|
records.append(_record(st, db, backend, None, None))
|
||||||
|
|
||||||
if prepared:
|
|
||||||
models = [p["phys"].inductance_model for _, p in prepared]
|
|
||||||
cps = [p["phys"].circuit_params for _, p in prepared]
|
|
||||||
params = params_from_models(xp, models, cps)
|
|
||||||
out = integrate_batch_discharge(
|
|
||||||
xp,
|
|
||||||
xp.asarray([p["q0"] for _, p in prepared]),
|
|
||||||
xp.asarray([p["x_fire"] for _, p in prepared]),
|
|
||||||
xp.asarray([p["v_fire"] for _, p in prepared]),
|
|
||||||
params, dt=2e-6, max_steps=15000,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
exit_v = to_cpu(xp, out["exit_v"]); peak_i = to_cpu(xp, out["peak_current"])
|
|
||||||
e_diss = to_cpu(xp, out["energy_dissipated_j"]); feas = to_cpu(xp, out["feasible"])
|
|
||||||
for k, (g, p) in enumerate(prepared):
|
|
||||||
rec, ok = _finish_record(g, db, p, float(exit_v[k]), float(peak_i[k]),
|
|
||||||
float(e_diss[k]), bool(feas[k]), backend)
|
|
||||||
records.append(rec)
|
|
||||||
if ok:
|
|
||||||
n_feasible += 1
|
|
||||||
|
|
||||||
insert_runs(conn, records)
|
insert_runs(conn, records)
|
||||||
for r in records:
|
for r in records:
|
||||||
logger.update(r.feasible, r.efficiency)
|
logger.update(r.feasible, r.efficiency)
|
||||||
@@ -126,49 +346,20 @@ def run_gpu_sweep(
|
|||||||
return {"n_runs": done, "n_feasible": n_feasible, "backend": backend}
|
return {"n_runs": done, "n_feasible": n_feasible, "backend": backend}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _finish_record(genome, db, p, exit_v, peak_i, e_diss, commutated, backend):
|
def _record(st: _State, db, backend, efficiency, exit_v):
|
||||||
stage = p["stage"]
|
from gausse.optim.objective import decoded_summary
|
||||||
energy_in = p["energy_in"]; mass = p["mass"]; v_fire = p["v_fire"]
|
|
||||||
# surge-предел ключа (как в CPU-пути) + должна быть коммутация
|
|
||||||
surge = stage.switch.max_current_a * SWITCH_SURGE_FACTOR.get(stage.switch.kind, 4.0)
|
|
||||||
if not commutated:
|
|
||||||
return _record(genome, db, p["config"], None, "разряд не скоммутировался (батч)", p["initial_x_m"], p["initial_v_mps"], backend), False
|
|
||||||
if peak_i > surge:
|
|
||||||
return _record(genome, db, p["config"], None,
|
|
||||||
f"пиковый ток {peak_i:.0f}А > импульсного предела ключа ({surge:.0f}А)",
|
|
||||||
p["initial_x_m"], p["initial_v_mps"], backend), False
|
|
||||||
kinetic_delta = 0.5 * mass * (exit_v**2 - v_fire**2)
|
|
||||||
efficiency = kinetic_delta / energy_in if energy_in > 0 else None
|
|
||||||
result = _synth_coilgun_result(p, exit_v, peak_i, e_diss, efficiency, kinetic_delta, energy_in)
|
|
||||||
return _record(genome, db, p["config"], result, None, p["initial_x_m"], p["initial_v_mps"], backend, efficiency, exit_v), True
|
|
||||||
|
|
||||||
|
feasible = efficiency is not None
|
||||||
def _synth_coilgun_result(p, exit_v, peak_i, e_diss, efficiency, kinetic_delta, energy_in):
|
|
||||||
r = StageResult(
|
|
||||||
feasible=True, exit_v_mps=exit_v, energy_in_j=energy_in,
|
|
||||||
energy_dissipated_j=e_diss, kinetic_energy_delta_j=kinetic_delta,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
outcome = StageOutcome(stage_index=0, result=r, global_coil_center_m=0.0,
|
|
||||||
time_offset_s=0.0, entry_x_m=p["initial_x_m"], entry_v_mps=p["v_fire"])
|
|
||||||
return CoilgunResult(
|
|
||||||
feasible=True, stage_outcomes=[outcome], exit_v_mps=exit_v,
|
|
||||||
exit_kinetic_energy_j=0.5 * p["mass"] * exit_v**2,
|
|
||||||
total_energy_in_j=energy_in, total_energy_dissipated_j=e_diss,
|
|
||||||
total_kinetic_energy_delta_j=kinetic_delta, efficiency=efficiency,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _record(genome, db, config, result, reason, initial_x_m, initial_v_mps, backend, efficiency=None, exit_v=None):
|
|
||||||
detail = build_detail(config, result, db, initial_x_m, initial_v_mps, genome.tube_inner_d_m, genome.tube_wall_m) if config else {}
|
|
||||||
return RunRecord(
|
return RunRecord(
|
||||||
run_id=str(uuid.uuid4()),
|
run_id=str(uuid.uuid4()),
|
||||||
timestamp=datetime.now(timezone.utc).isoformat(),
|
timestamp=datetime.now(timezone.utc).isoformat(),
|
||||||
search_mode=f"gpu-sweep-{backend}",
|
search_mode=f"gpu-sweep-{backend}",
|
||||||
genome_json=json.dumps(genome_to_dict(genome)),
|
genome_json=json.dumps(genome_to_dict(st.genome)),
|
||||||
decoded_summary_json=json.dumps(detail, ensure_ascii=False),
|
decoded_summary_json=json.dumps(decoded_summary(st.genome, db), ensure_ascii=False),
|
||||||
feasible=result is not None,
|
feasible=feasible,
|
||||||
model_version=MODEL_VERSION,
|
model_version=MODEL_VERSION,
|
||||||
infeasible_reason=reason,
|
infeasible_reason=st.reason,
|
||||||
|
failed_stage_index=None,
|
||||||
efficiency=efficiency,
|
efficiency=efficiency,
|
||||||
exit_velocity_mps=exit_v,
|
exit_velocity_mps=exit_v,
|
||||||
cost_rub=None,
|
cost_rub=None,
|
||||||
|
|||||||
@@ -10,6 +10,7 @@
|
|||||||
import copy
|
import copy
|
||||||
import multiprocessing
|
import multiprocessing
|
||||||
import random
|
import random
|
||||||
|
import signal
|
||||||
from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor
|
from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor
|
||||||
from pathlib import Path
|
from pathlib import Path
|
||||||
|
|
||||||
@@ -18,10 +19,10 @@ from scipy.optimize import minimize
|
|||||||
|
|
||||||
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
||||||
from gausse.optim import worker_context
|
from gausse.optim import worker_context
|
||||||
from gausse.optim.objective import EvaluationResult, build_run_record, evaluate
|
from gausse.optim.objective import EvaluationResult, build_run_record, compute_cost_rub, evaluate
|
||||||
from gausse.optim.progress_log import ProgressLogger, default_log_path
|
from gausse.optim.progress_log import ProgressLogger, default_log_path
|
||||||
from gausse.optim.search_space import Genome, SearchBounds, crossover, mutate, repair, sample_genome
|
from gausse.optim.search_space import Genome, SearchBounds, crossover, decode, mutate, repair, sample_genome
|
||||||
from gausse.storage.database import run_writer_process
|
from gausse.storage.database import StatsOnly, insert_run, open_connection, run_writer_process
|
||||||
from gausse.storage.schema import RunRecord
|
from gausse.storage.schema import RunRecord
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -30,6 +31,15 @@ def _evaluate_genome(genome: Genome) -> tuple[Genome, EvaluationResult]:
|
|||||||
return genome, result
|
return genome, result
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _best_record(genome: Genome, result: EvaluationResult, db, bounds, mode: str) -> RunRecord:
|
||||||
|
"""Полная строка БД для сохраняемого лучшего генома. GPU-путь не считает
|
||||||
|
стоимость для рядовых оценок — дочитываем её только здесь, для избранных."""
|
||||||
|
if result.cost_rub is None:
|
||||||
|
config, _, _ = decode(genome, db, bounds)
|
||||||
|
result.cost_rub = compute_cost_rub(config, db)
|
||||||
|
return build_run_record(genome, result, db, search_mode=mode)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _tournament_select(
|
def _tournament_select(
|
||||||
pairs: list[tuple[Genome, EvaluationResult]], rng: random.Random, k: int = 3
|
pairs: list[tuple[Genome, EvaluationResult]], rng: random.Random, k: int = 3
|
||||||
) -> Genome:
|
) -> Genome:
|
||||||
@@ -96,13 +106,36 @@ def run_evolution(
|
|||||||
mutation_rate: float = 0.2,
|
mutation_rate: float = 0.2,
|
||||||
polish: bool = True,
|
polish: bool = True,
|
||||||
log_path: Path | None = None,
|
log_path: Path | None = None,
|
||||||
|
use_gpu: bool = False,
|
||||||
|
islands: int = 1,
|
||||||
|
migrate_every: int = 10,
|
||||||
) -> dict:
|
) -> dict:
|
||||||
|
"""islands>1 — островная модель: K независимых популяций эволюционируют
|
||||||
|
параллельно, а их поколения оцениваются ОДНИМ батчем (GPU любит жирные
|
||||||
|
батчи: на 1070 батч 4000 давал 306/с, батч 32000 — 1211/с, потому что
|
||||||
|
маленькие ядра упираются в накладные на запуск). Раз в migrate_every
|
||||||
|
поколений лучший геном каждого острова мигрирует к соседу по кольцу —
|
||||||
|
разнообразие против скатывания всех в один локальный оптимум.
|
||||||
|
"""
|
||||||
n_workers = n_workers or multiprocessing.cpu_count()
|
n_workers = n_workers or multiprocessing.cpu_count()
|
||||||
rng = random.Random(seed)
|
rng = random.Random(seed)
|
||||||
db = ComponentDatabase.load(data_dir) if data_dir else ComponentDatabase.load()
|
db = ComponentDatabase.load(data_dir) if data_dir else ComponentDatabase.load()
|
||||||
|
|
||||||
|
# GPU-режим: всё поколение оценивается ОДНИМ батчем (gpu/batch_sweep) —
|
||||||
|
# та же физика через общий build_stage_physics, фикс.шаг RK4 вместо
|
||||||
|
# адаптивного solve_ivp (сверено в тестах, ~3%). Полировка остаётся на CPU.
|
||||||
|
gpu_xp = None
|
||||||
|
backend = "cpu-pool"
|
||||||
|
if use_gpu:
|
||||||
|
from gausse.gpu.backend import get_backend
|
||||||
|
|
||||||
|
gpu_xp, backend = get_backend(prefer_gpu=True)
|
||||||
|
|
||||||
|
mode = "evolve" if gpu_xp is None else f"evolve-gpu({backend})"
|
||||||
|
if islands > 1:
|
||||||
|
mode += f"-x{islands}остр"
|
||||||
logger = ProgressLogger(
|
logger = ProgressLogger(
|
||||||
log_path or default_log_path(db_path), mode="evolve", total=n_generations * population_size
|
log_path or default_log_path(db_path), mode=mode, total=n_generations * population_size * islands
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
ctx = multiprocessing.get_context("spawn")
|
ctx = multiprocessing.get_context("spawn")
|
||||||
@@ -110,54 +143,156 @@ def run_evolution(
|
|||||||
writer = ctx.Process(target=run_writer_process, args=(queue, db_path))
|
writer = ctx.Process(target=run_writer_process, args=(queue, db_path))
|
||||||
writer.start()
|
writer.start()
|
||||||
|
|
||||||
population = [sample_genome(db, bounds, rng) for _ in range(population_size)]
|
# SIGTERM (остановка/рестарт systemd) -> исключение -> блок finally ниже
|
||||||
|
# штатно досылает None и ЖДЁТ писателя: всё уже оценённое дописывается в
|
||||||
|
# базу, а не теряется вместе с очередью в RAM («сохраняем всё»).
|
||||||
|
# ВАЖНО: после первого TERM остальные игнорируем — systemd шлёт сигнал
|
||||||
|
# каждому процессу группы, и повторный TERM ловился ВНУТРИ writer.join(),
|
||||||
|
# обрывая дописывание базы (реальный кейс с потерей хвоста очереди).
|
||||||
|
def _terminate(_sig, _frm):
|
||||||
|
signal.signal(signal.SIGTERM, signal.SIG_IGN)
|
||||||
|
raise KeyboardInterrupt("SIGTERM: дописываем очередь и выходим")
|
||||||
|
|
||||||
|
signal.signal(signal.SIGTERM, _terminate)
|
||||||
|
|
||||||
|
populations = [
|
||||||
|
[sample_genome(db, bounds, rng) for _ in range(population_size)] for _ in range(islands)
|
||||||
|
]
|
||||||
best_pair: tuple[Genome, EvaluationResult] | None = None
|
best_pair: tuple[Genome, EvaluationResult] | None = None
|
||||||
n_evaluated = 0
|
n_evaluated = 0
|
||||||
|
|
||||||
try:
|
try:
|
||||||
|
# пул нужен в ОБОИХ режимах: на CPU он оценивает геномы, в GPU-режиме
|
||||||
|
# параллельно собирает записи (detail+JSON) — иначе один поток Python
|
||||||
|
# душит GPU (карта простаивала ~2/3 времени поколения)
|
||||||
with ProcessPoolExecutor(
|
with ProcessPoolExecutor(
|
||||||
max_workers=n_workers,
|
max_workers=n_workers,
|
||||||
mp_context=ctx,
|
mp_context=ctx,
|
||||||
initializer=worker_context.init_worker,
|
initializer=worker_context.init_worker,
|
||||||
initargs=(data_dir, bounds),
|
initargs=(data_dir, bounds),
|
||||||
) as executor:
|
) as executor:
|
||||||
for generation in range(n_generations):
|
# фитнес лучшей УЖЕ ЗАПИСАННОЙ строки каждого острова: полные
|
||||||
pairs = list(executor.map(_evaluate_genome, population))
|
# строки в базу идут только когда остров улучшился — иначе элитизм
|
||||||
n_evaluated += len(pairs)
|
# дублировал бы один и тот же геном в топ дашборда каждое поколение
|
||||||
|
written_best_fitness = [float("-inf")] * islands
|
||||||
|
# СКОРОСТЬ отслеживается отдельно: у дашборда два топа (КПД и
|
||||||
|
# скорость), а рекордсмены скорости — почти всегда «прожорливые»
|
||||||
|
# геномы с низким КПД, которые КПД-рекорд не улучшают. Без этого
|
||||||
|
# трекера топ скоростей замирал навсегда (реальный кейс: после
|
||||||
|
# перехода на выборочную запись он не обновлялся сутки, пока
|
||||||
|
# эволюция находила всё новые быстрые геномы)
|
||||||
|
written_best_velocity = [float("-inf")] * islands
|
||||||
|
|
||||||
for genome, result in pairs:
|
for generation in range(n_generations):
|
||||||
record: RunRecord = build_run_record(genome, result, db, search_mode="evolve")
|
# все острова — ОДНИМ плоским батчем (жирный батч кормит GPU)
|
||||||
queue.put(record)
|
flat = [g for island in populations for g in island]
|
||||||
|
if gpu_xp is not None:
|
||||||
|
from gausse.gpu.batch_sweep import evaluate_genomes_gpu
|
||||||
|
|
||||||
|
results = evaluate_genomes_gpu(gpu_xp, flat, db, bounds, executor=executor)
|
||||||
|
pairs_flat = list(zip(flat, results))
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
pairs_flat = list(executor.map(_evaluate_genome, flat))
|
||||||
|
n_evaluated += len(pairs_flat)
|
||||||
|
|
||||||
|
for genome, result in pairs_flat:
|
||||||
logger.update(result.feasible, result.efficiency)
|
logger.update(result.feasible, result.efficiency)
|
||||||
if best_pair is None or result.fitness > best_pair[1].fitness:
|
if best_pair is None or result.fitness > best_pair[1].fitness:
|
||||||
best_pair = (genome, result)
|
best_pair = (genome, result)
|
||||||
|
|
||||||
pairs.sort(key=lambda pair: pair[1].fitness, reverse=True)
|
# селекция и скрещивание — НА КАЖДОМ ОСТРОВЕ независимо
|
||||||
next_population = [copy.deepcopy(pair[0]) for pair in pairs[:elitism]]
|
island_bests: list[Genome] = []
|
||||||
while len(next_population) < population_size:
|
next_populations = []
|
||||||
parent_a = _tournament_select(pairs, rng)
|
recorded = set() # id() результатов, ушедших полной строкой
|
||||||
parent_b = _tournament_select(pairs, rng)
|
for i in range(islands):
|
||||||
child = crossover(parent_a, parent_b, rng)
|
pairs = pairs_flat[i * population_size:(i + 1) * population_size]
|
||||||
child = mutate(child, db, bounds, rng, rate=mutation_rate)
|
pairs.sort(key=lambda pair: pair[1].fitness, reverse=True)
|
||||||
next_population.append(child)
|
island_bests.append(pairs[0][0])
|
||||||
population = next_population
|
# улучшение лучшего на острове — полная строка в базу
|
||||||
|
# (топы дашборда, best за всё время, отчёты). Новый
|
||||||
|
# глобальный best — всегда чей-то островной best, так что
|
||||||
|
# он не теряется.
|
||||||
|
if pairs[0][1].fitness > written_best_fitness[i]:
|
||||||
|
written_best_fitness[i] = pairs[0][1].fitness
|
||||||
|
queue.put(_best_record(pairs[0][0], pairs[0][1], db, bounds, mode))
|
||||||
|
recorded.add(id(pairs[0][1]))
|
||||||
|
# рекорд СКОРОСТИ острова — тоже полной строкой
|
||||||
|
fastest = max(
|
||||||
|
(p for p in pairs if p[1].feasible and p[1].exit_velocity_mps is not None),
|
||||||
|
key=lambda p: p[1].exit_velocity_mps,
|
||||||
|
default=None,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
if fastest is not None and fastest[1].exit_velocity_mps > written_best_velocity[i]:
|
||||||
|
written_best_velocity[i] = fastest[1].exit_velocity_mps
|
||||||
|
if id(fastest[1]) not in recorded:
|
||||||
|
queue.put(_best_record(fastest[0], fastest[1], db, bounds, mode))
|
||||||
|
recorded.add(id(fastest[1]))
|
||||||
|
next_population = [copy.deepcopy(pair[0]) for pair in pairs[:elitism]]
|
||||||
|
while len(next_population) < population_size:
|
||||||
|
parent_a = _tournament_select(pairs, rng)
|
||||||
|
parent_b = _tournament_select(pairs, rng)
|
||||||
|
child = crossover(parent_a, parent_b, rng)
|
||||||
|
child = mutate(child, db, bounds, rng, rate=mutation_rate)
|
||||||
|
next_population.append(child)
|
||||||
|
next_populations.append(next_population)
|
||||||
|
|
||||||
|
# рядовые оценки — в базу ТОЛЬКО агрегатами (счётчики/
|
||||||
|
# гистограмма честно считают все оценки, вставка полной строки
|
||||||
|
# выше сама инкрементирует их для избранных — без двойного
|
||||||
|
# счёта). Хранить миллионы проходных геномов незачем
|
||||||
|
# («сохраняй то, что нужно для эволюции»), а вставка каждого
|
||||||
|
# в HDD-базу с 6 индексами была узким местом конвейера:
|
||||||
|
# GPU считал цикл ~23 мин, дозапись хвоста шла часами.
|
||||||
|
for _genome, result in pairs_flat:
|
||||||
|
if id(result) not in recorded:
|
||||||
|
queue.put(StatsOnly(mode, result.feasible, result.efficiency, result.reason))
|
||||||
|
|
||||||
|
# миграция по кольцу: лучший острова i замещает слот у острова i+1
|
||||||
|
if islands > 1 and (generation + 1) % migrate_every == 0:
|
||||||
|
for i in range(islands):
|
||||||
|
next_populations[(i + 1) % islands][elitism] = copy.deepcopy(island_bests[i])
|
||||||
|
populations = next_populations
|
||||||
finally:
|
finally:
|
||||||
|
# с этого места нас нельзя прерывать: дописываем базу до конца
|
||||||
|
signal.signal(signal.SIGTERM, signal.SIG_IGN)
|
||||||
logger.finish()
|
logger.finish()
|
||||||
|
logger._write("дописываю хвост очереди в базу (писатель)…")
|
||||||
queue.put(None)
|
queue.put(None)
|
||||||
writer.join()
|
while True:
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
writer.join()
|
||||||
|
break
|
||||||
|
except KeyboardInterrupt:
|
||||||
|
continue # уже завершаемся; ждём писателя до конца
|
||||||
|
# явно закрыть очередь: иначе её семафоры финализируются в гонке с
|
||||||
|
# resource_tracker на выходе интерпретатора и сыплют в журнал
|
||||||
|
# «Exception ignored … sem_unlink FileNotFoundError» после каждого цикла
|
||||||
|
queue.close()
|
||||||
|
queue.join_thread()
|
||||||
|
# после дренажа возвращаем обработку SIGTERM по умолчанию: иначе
|
||||||
|
# процесс в фазе полировки нельзя остановить мягко (только SIGKILL)
|
||||||
|
signal.signal(signal.SIGTERM, signal.SIG_DFL)
|
||||||
|
logger._write("база дописана полностью")
|
||||||
|
|
||||||
assert best_pair is not None
|
assert best_pair is not None
|
||||||
best_genome, best_result = best_pair
|
best_genome, best_result = best_pair
|
||||||
|
|
||||||
if polish and best_result.feasible:
|
if polish and best_result.feasible:
|
||||||
|
logger._write("полировка лучшего генома (Nelder-Mead, CPU) — это НЕ остановка, новый цикл стартует после неё")
|
||||||
polished_genome, polished_result = polish_best(best_genome, db, bounds)
|
polished_genome, polished_result = polish_best(best_genome, db, bounds)
|
||||||
|
logger._write(f"полировка готова: КПД {best_result.fitness*100:.2f}% -> {polished_result.fitness*100:.2f}%")
|
||||||
if polished_result.fitness > best_result.fitness:
|
if polished_result.fitness > best_result.fitness:
|
||||||
conn_queue = ctx.Queue()
|
# ОДНУ запись пишем напрямую, без процесса-писателя и очереди:
|
||||||
polish_writer = ctx.Process(target=run_writer_process, args=(conn_queue, db_path))
|
# конкурентных писателей в этот момент нет (основной уже завершён),
|
||||||
polish_writer.start()
|
# а редкая гонка spawn+Queue вешала главный процесс в join()
|
||||||
conn_queue.put(build_run_record(polished_genome, polished_result, db, search_mode="evolve-polish"))
|
# НАВЕЧНО (22.5 часа простоя, пойман по /proc/*/stack: главный в
|
||||||
conn_queue.put(None)
|
# do_wait, писатель в pipe_read — данные из очереди не доехали).
|
||||||
polish_writer.join()
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
insert_run(conn, build_run_record(polished_genome, polished_result, db, search_mode="evolve-polish"))
|
||||||
|
finally:
|
||||||
|
conn.close()
|
||||||
|
logger._write("полированный геном записан в базу")
|
||||||
best_genome, best_result = polished_genome, polished_result
|
best_genome, best_result = polished_genome, polished_result
|
||||||
|
|
||||||
return {
|
return {
|
||||||
|
|||||||
@@ -15,11 +15,17 @@ import numpy as np
|
|||||||
|
|
||||||
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
||||||
from gausse.optim.search_space import Genome, SearchBounds, decode, genome_to_dict
|
from gausse.optim.search_space import Genome, SearchBounds, decode, genome_to_dict
|
||||||
|
from gausse.physics.ac_resistance import dowell_ac_factor
|
||||||
|
from gausse.physics.constants import switch_pulse_limit_a
|
||||||
from gausse.physics.inductance import air_core_inductance_wheeler, winding_geometry
|
from gausse.physics.inductance import air_core_inductance_wheeler, winding_geometry
|
||||||
from gausse.sim.coilgun import CoilgunResult, run_coilgun
|
from gausse.sim.coilgun import CoilgunResult, run_coilgun
|
||||||
from gausse.storage.schema import RunRecord
|
from gausse.storage.schema import RunRecord
|
||||||
|
|
||||||
MODEL_VERSION = "gausse-physics-v1"
|
# v4: диффузия поля в снаряд — намагничивается только скин-кольцо глубиной δ,
|
||||||
|
# закрыт эксплойт «медленной» катушки (30%). v3: fill factor (эксплойт тонкого
|
||||||
|
# снаряда), полное отражение вихрей, гард вырожденных катушек. v2: Доуэлл,
|
||||||
|
# трение+воздух, паспортные импульсные токи ключей.
|
||||||
|
MODEL_VERSION = "gausse-physics-v4"
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@dataclass
|
@dataclass
|
||||||
@@ -32,7 +38,6 @@ class EvaluationResult:
|
|||||||
efficiency: float | None = None
|
efficiency: float | None = None
|
||||||
exit_velocity_mps: float | None = None
|
exit_velocity_mps: float | None = None
|
||||||
energy_breakdown: dict = None
|
energy_breakdown: dict = None
|
||||||
detail: dict = None
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def compute_cost_rub(config, db: ComponentDatabase) -> float:
|
def compute_cost_rub(config, db: ComponentDatabase) -> float:
|
||||||
@@ -55,10 +60,11 @@ def _wire_resistance_ohm(resistivity_ohm_m: float, gauge_mm: float, wire_length_
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def decoded_summary(genome: Genome, db: ComponentDatabase) -> dict:
|
def decoded_summary(genome: Genome, db: ComponentDatabase) -> dict:
|
||||||
"""Краткая сводка только по геному (без результатов симуляции).
|
"""Краткая сводка только по геному (без результатов симуляции) — это и
|
||||||
|
пишется в decoded_summary_json для каждого прогона: genome_json уже
|
||||||
Оставлена для обратной совместимости; подробную запись со всей физикой
|
достаточен для полного воспроизведения через build_detail() на лету,
|
||||||
и результатами по каждой ступени строит `build_detail` (её и пишем в БД).
|
так что хранить дорогую подробную запись для каждого из миллионов
|
||||||
|
прогонов незачем (см. web/stats.run_detail для просмотра одного прогона).
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
material = db.projectile_materials[genome.projectile.material_idx % len(db.projectile_materials)]
|
material = db.projectile_materials[genome.projectile.material_idx % len(db.projectile_materials)]
|
||||||
stages_summary = []
|
stages_summary = []
|
||||||
@@ -115,6 +121,10 @@ def build_detail(config, coilgun_result: CoilgunResult, db: ComponentDatabase, i
|
|||||||
l_air_h = air_core_inductance_wheeler(
|
l_air_h = air_core_inductance_wheeler(
|
||||||
geometry.mean_radius_m, geometry.coil_length_m, geometry.radial_depth_m, geometry.total_turns
|
geometry.mean_radius_m, geometry.coil_length_m, geometry.radial_depth_m, geometry.total_turns
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
_char_omega = 1.0 / math.sqrt(l_air_h * stage.capacitor.capacitance_uf * 1e-6)
|
||||||
|
r_ac_factor = dowell_ac_factor(
|
||||||
|
stage.wire.gauge_mm / 1000, wire_od_m, stage.layers, stage.wire.resistivity_ohm_m, _char_omega
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
cap = stage.capacitor
|
cap = stage.capacitor
|
||||||
# cap может быть батареей (CapacitorBank) или одиночным конденсатором (CapacitorSpec)
|
# cap может быть батареей (CapacitorBank) или одиночным конденсатором (CapacitorSpec)
|
||||||
@@ -127,6 +137,8 @@ def build_detail(config, coilgun_result: CoilgunResult, db: ComponentDatabase, i
|
|||||||
"coil_center_position_m": coil_centers_m[i],
|
"coil_center_position_m": coil_centers_m[i],
|
||||||
"gap_before_stage_m": (config.inter_stage_gaps_m[i - 1] if i > 0 else None),
|
"gap_before_stage_m": (config.inter_stage_gaps_m[i - 1] if i > 0 else None),
|
||||||
"sensor_to_coil_distance_m": stage.sensor_to_coil_distance_m,
|
"sensor_to_coil_distance_m": stage.sensor_to_coil_distance_m,
|
||||||
|
# абсолютная позиция ЭТОГО датчика вдоль трубы (у каждой катушки свой)
|
||||||
|
"sensor_position_m": coil_centers_m[i] - stage.sensor_to_coil_distance_m,
|
||||||
"components": {
|
"components": {
|
||||||
"wire": stage.wire.part_id,
|
"wire": stage.wire.part_id,
|
||||||
"wire_material": stage.wire.material,
|
"wire_material": stage.wire.material,
|
||||||
@@ -168,7 +180,10 @@ def build_detail(config, coilgun_result: CoilgunResult, db: ComponentDatabase, i
|
|||||||
},
|
},
|
||||||
"electrical": {
|
"electrical": {
|
||||||
"charge_voltage_v": stage.charge_voltage_v,
|
"charge_voltage_v": stage.charge_voltage_v,
|
||||||
"wire_resistance_ohm": r_wire,
|
"wire_resistance_dc_ohm": r_wire,
|
||||||
|
# скин + эффект близости на частоте импульса (Доуэлл)
|
||||||
|
"wire_ac_resistance_factor": r_ac_factor,
|
||||||
|
"wire_resistance_ac_ohm": r_wire * r_ac_factor,
|
||||||
"air_inductance_h": l_air_h,
|
"air_inductance_h": l_air_h,
|
||||||
},
|
},
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -179,13 +194,16 @@ def build_detail(config, coilgun_result: CoilgunResult, db: ComponentDatabase, i
|
|||||||
peak_current_a = (
|
peak_current_a = (
|
||||||
float(np.max(np.abs(r.discharge_i))) if r.discharge_i is not None and len(r.discharge_i) else None
|
float(np.max(np.abs(r.discharge_i))) if r.discharge_i is not None and len(r.discharge_i) else None
|
||||||
)
|
)
|
||||||
# диагностика по току: хватает ли батареи и ключа на пиковый ток разряда.
|
# Диагностика по току. Жёсткая граница для ключа — ИМПУЛЬСНЫЙ рейтинг
|
||||||
# Это предупреждение, а не жёсткий отказ: в базе — паспортный (не импульсный)
|
# (ITSM/IDM/ICM из даташита): её превышение уже даёт feasible=False в
|
||||||
# максимум тока, а одиночный выстрел кратковременный, поэтому честнее
|
# run_stage. Пик выше ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОГО рейтинга при одиночном коротком
|
||||||
# флажок, чем ложная отбраковка. Параллельные конденсаторы уже дают
|
# импульсе — норма (так работают все coilgun'ы), это ИНФОРМАЦИОННЫЙ
|
||||||
# реальный выигрыш через сниженный ESR (меньше потери), см. capacitor_bank.
|
# флаг, а не противоречие с feasible. Для батареи конденсаторов — тоже
|
||||||
|
# предупреждение (в базе паспортный ripple, не импульсный максимум).
|
||||||
|
switch_pulse_a = switch_pulse_limit_a(stage.switch)
|
||||||
bank_over = peak_current_a is not None and peak_current_a > cap.max_current_a
|
bank_over = peak_current_a is not None and peak_current_a > cap.max_current_a
|
||||||
switch_over = peak_current_a is not None and peak_current_a > stage.switch.max_current_a
|
switch_over_cont = peak_current_a is not None and peak_current_a > stage.switch.max_current_a
|
||||||
|
switch_over_pulse = peak_current_a is not None and peak_current_a > switch_pulse_a
|
||||||
entry["outcome"] = {
|
entry["outcome"] = {
|
||||||
"reached": True,
|
"reached": True,
|
||||||
"feasible": r.feasible,
|
"feasible": r.feasible,
|
||||||
@@ -195,8 +213,12 @@ def build_detail(config, coilgun_result: CoilgunResult, db: ComponentDatabase, i
|
|||||||
"t_sensor_s": r.t_sensor_s,
|
"t_sensor_s": r.t_sensor_s,
|
||||||
"t_fire_s": r.t_fire_s,
|
"t_fire_s": r.t_fire_s,
|
||||||
"peak_current_a": peak_current_a,
|
"peak_current_a": peak_current_a,
|
||||||
|
"switch_pulse_limit_a": switch_pulse_a,
|
||||||
"bank_current_over_limit": bank_over,
|
"bank_current_over_limit": bank_over,
|
||||||
"switch_current_over_limit": switch_over,
|
# пик > продолжительного рейтинга: НОРМА для одиночного импульса
|
||||||
|
"switch_current_over_continuous_rating": switch_over_cont,
|
||||||
|
# пик > импульсного (даташит): такой конфиг отбраковывается
|
||||||
|
"switch_current_over_pulse_limit": switch_over_pulse,
|
||||||
"peak_field_estimate_tesla": r.peak_field_estimate_tesla,
|
"peak_field_estimate_tesla": r.peak_field_estimate_tesla,
|
||||||
"saturation_warning": r.saturation_warning,
|
"saturation_warning": r.saturation_warning,
|
||||||
"energy_in_j": r.energy_in_j,
|
"energy_in_j": r.energy_in_j,
|
||||||
@@ -237,10 +259,15 @@ def build_detail(config, coilgun_result: CoilgunResult, db: ComponentDatabase, i
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def evaluate(genome: Genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> EvaluationResult:
|
def evaluate(genome: Genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> EvaluationResult:
|
||||||
|
"""detail НЕ строится здесь: build_detail — дорогая (полная физика по
|
||||||
|
каждой ступени) и не нужна ни фитнесу, ни хранению — genome_json уже
|
||||||
|
достаточен, чтобы воспроизвести всё через decode()+build_detail() на
|
||||||
|
лету (см. web/stats.run_detail). build_run_record() кладёт в БД дешёвую
|
||||||
|
decoded_summary() вместо этого.
|
||||||
|
"""
|
||||||
config, initial_x_m, initial_v_mps = decode(genome, db, bounds)
|
config, initial_x_m, initial_v_mps = decode(genome, db, bounds)
|
||||||
cost_rub = compute_cost_rub(config, db)
|
cost_rub = compute_cost_rub(config, db)
|
||||||
result = run_coilgun(config)
|
result = run_coilgun(config)
|
||||||
detail = build_detail(config, result, db, initial_x_m, initial_v_mps, genome.tube_inner_d_m, genome.tube_wall_m)
|
|
||||||
|
|
||||||
if not result.feasible:
|
if not result.feasible:
|
||||||
n_stages = len(config.stages)
|
n_stages = len(config.stages)
|
||||||
@@ -253,7 +280,6 @@ def evaluate(genome: Genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> Eva
|
|||||||
reason=result.reason,
|
reason=result.reason,
|
||||||
failed_stage_index=result.failed_stage_index,
|
failed_stage_index=result.failed_stage_index,
|
||||||
energy_breakdown={},
|
energy_breakdown={},
|
||||||
detail=detail,
|
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
energy_breakdown = {
|
energy_breakdown = {
|
||||||
@@ -269,12 +295,11 @@ def evaluate(genome: Genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> Eva
|
|||||||
efficiency=result.efficiency,
|
efficiency=result.efficiency,
|
||||||
exit_velocity_mps=result.exit_v_mps,
|
exit_velocity_mps=result.exit_v_mps,
|
||||||
energy_breakdown=energy_breakdown,
|
energy_breakdown=energy_breakdown,
|
||||||
detail=detail,
|
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def build_run_record(genome: Genome, result: EvaluationResult, db: ComponentDatabase, search_mode: str) -> RunRecord:
|
def build_run_record(genome: Genome, result: EvaluationResult, db: ComponentDatabase, search_mode: str) -> RunRecord:
|
||||||
detail = result.detail if result.detail is not None else decoded_summary(genome, db)
|
detail = decoded_summary(genome, db)
|
||||||
return RunRecord(
|
return RunRecord(
|
||||||
run_id=str(uuid.uuid4()),
|
run_id=str(uuid.uuid4()),
|
||||||
timestamp=datetime.now(timezone.utc).isoformat(),
|
timestamp=datetime.now(timezone.utc).isoformat(),
|
||||||
|
|||||||
@@ -23,7 +23,7 @@ PROJECTILE_BORE_CLEARANCE_M = 0.0005
|
|||||||
@dataclass(frozen=True)
|
@dataclass(frozen=True)
|
||||||
class SearchBounds:
|
class SearchBounds:
|
||||||
min_stages: int = 1
|
min_stages: int = 1
|
||||||
max_stages: int = 4
|
max_stages: int = 10
|
||||||
turns_per_layer_min: int = 5
|
turns_per_layer_min: int = 5
|
||||||
turns_per_layer_max: int = 100
|
turns_per_layer_max: int = 100
|
||||||
layers_min: int = 1
|
layers_min: int = 1
|
||||||
@@ -140,10 +140,13 @@ def sample_genome(db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds, rng: random.Rando
|
|||||||
for _ in range(n_stages - 1)
|
for _ in range(n_stages - 1)
|
||||||
]
|
]
|
||||||
projectile = ProjectileGene(material_idx=material_idx, diameter_m=diameter_m, length_m=length_m)
|
projectile = ProjectileGene(material_idx=material_idx, diameter_m=diameter_m, length_m=length_m)
|
||||||
return Genome(
|
genome = Genome(
|
||||||
tube_inner_d_m=tube_inner_d_m, tube_wall_m=tube_wall_m,
|
tube_inner_d_m=tube_inner_d_m, tube_wall_m=tube_wall_m,
|
||||||
stages=stages, inter_stage_gaps_m=gaps, projectile=projectile,
|
stages=stages, inter_stage_gaps_m=gaps, projectile=projectile,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
# прогоняем через repair, чтобы применились все физические ограничения
|
||||||
|
# (в т.ч. датчик каждой ступени должен стоять в зазоре перед своей катушкой)
|
||||||
|
return repair(genome, db, bounds)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def repair(genome: Genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> Genome:
|
def repair(genome: Genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> Genome:
|
||||||
@@ -188,6 +191,15 @@ def repair(genome: Genome, db: ComponentDatabase, bounds: SearchBounds) -> Genom
|
|||||||
genome.inter_stage_gaps_m.append(
|
genome.inter_stage_gaps_m.append(
|
||||||
(bounds.inter_stage_gap_m_min + bounds.inter_stage_gap_m_max) / 2
|
(bounds.inter_stage_gap_m_min + bounds.inter_stage_gap_m_max) / 2
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
# Датчик ступени i>0 должен стоять В ЗАЗОРЕ перед своей катушкой, а не
|
||||||
|
# залезать на предыдущую: расстояние датчик→катушка < зазор до пред.катушки.
|
||||||
|
# (у первой катушки датчик перед ней в свободном пространстве — без ограничения.)
|
||||||
|
for i in range(1, len(genome.stages)):
|
||||||
|
gap = genome.inter_stage_gaps_m[i - 1]
|
||||||
|
max_s2c = max(gap * 0.9, bounds.sensor_to_coil_distance_m_min)
|
||||||
|
genome.stages[i].sensor_to_coil_distance_m = min(
|
||||||
|
genome.stages[i].sensor_to_coil_distance_m, max_s2c
|
||||||
|
)
|
||||||
return genome
|
return genome
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
87
src/gausse/physics/ac_resistance.py
Normal file
87
src/gausse/physics/ac_resistance.py
Normal file
@@ -0,0 +1,87 @@
|
|||||||
|
"""AC-сопротивление обмотки: скин-эффект + эффект близости (метод Доуэлла).
|
||||||
|
|
||||||
|
Разряд конденсатора через катушку — импульс с характерной частотой
|
||||||
|
ω ≈ 1/√(L·C) (сотни Гц — единицы кГц). На этой частоте ток вытесняется
|
||||||
|
к поверхности провода (скин-эффект), а в многослойной намотке соседние
|
||||||
|
слои дополнительно вытесняют ток друг у друга (эффект близости). Для
|
||||||
|
толстого провода и многих слоёв эффективное сопротивление в 1.5–3 раза
|
||||||
|
выше DC — этот канал потерь раньше не учитывался и завышал КПД.
|
||||||
|
|
||||||
|
Модель — классический Доуэлл (Dowell, 1966) для m-слойной обмотки,
|
||||||
|
круглый провод сведён к эквивалентной фольге:
|
||||||
|
|
||||||
|
Δ = (π/4)^{3/4} · (d/δ) · √η, δ = √(2ρ/(ω·μ₀)) — глубина скина,
|
||||||
|
η = d_голый/d_изолир — коэффициент заполнения слоя,
|
||||||
|
F_R = Δ·[φ₁(Δ) + (2(m²−1)/3)·φ₂(Δ)],
|
||||||
|
φ₁ = (sh2Δ+sin2Δ)/(ch2Δ−cos2Δ), φ₂ = (shΔ−sinΔ)/(chΔ+cosΔ).
|
||||||
|
|
||||||
|
ЧЕСТНО об ограничениях: ток разряда — затухающий импульс, а не синусоида;
|
||||||
|
берём одну характерную частоту ω=1/√(LC) (первая гармоника импульса), без
|
||||||
|
разложения в спектр. Доуэлл предполагает плотную рядовую намотку и
|
||||||
|
пренебрегает кривизной. Точность — десятки процентов, но это несравнимо
|
||||||
|
честнее, чем DC-сопротивление, занижавшее потери в разы для толстого
|
||||||
|
провода во многих слоях.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
import math
|
||||||
|
|
||||||
|
from gausse.physics.constants import MU_0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def skin_depth_m(resistivity_ohm_m: float, omega_rad_s: float) -> float:
|
||||||
|
"""Глубина скин-слоя δ = √(2ρ/(ω·μ₀)) для немагнитного проводника (Cu/Al)."""
|
||||||
|
return math.sqrt(2.0 * resistivity_ohm_m / (omega_rad_s * MU_0))
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def iron_penetration_fraction(
|
||||||
|
slug_radius_m: float,
|
||||||
|
slug_resistivity_ohm_m: float,
|
||||||
|
mu_r: float,
|
||||||
|
omega_rad_s: float,
|
||||||
|
) -> float:
|
||||||
|
"""Доля сечения снаряда, реально намагниченная за импульс (диффузия поля).
|
||||||
|
|
||||||
|
Переменное поле проникает в проводящее железо на глубину скин-слоя
|
||||||
|
δ = √(2ρ/(ω·μ₀·μᵣ)) — за миллисекундный импульс у стали это доли
|
||||||
|
миллиметра. Внутренность снаряда не успевает намагнититься и силы не
|
||||||
|
даёт. Работает кольцо глубиной δ: A_eff/A = 1−(1−δ/a)².
|
||||||
|
|
||||||
|
ЧЕСТНО: это одночастотная оценка (ω=1/√(LC)) решения уравнения диффузии,
|
||||||
|
а не само решение; ошибка — десятки процентов. Но без неё модель считала,
|
||||||
|
что намагничивается ВСЁ сечение, и оптимизатор строил «медленные»
|
||||||
|
катушки с нефизично высоким КПД (30%+).
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if omega_rad_s <= 0 or slug_resistivity_ohm_m <= 0 or mu_r < 1 or slug_radius_m <= 0:
|
||||||
|
return 1.0
|
||||||
|
delta = math.sqrt(2.0 * slug_resistivity_ohm_m / (omega_rad_s * MU_0 * mu_r))
|
||||||
|
if delta >= slug_radius_m:
|
||||||
|
return 1.0
|
||||||
|
return 1.0 - (1.0 - delta / slug_radius_m) ** 2
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def dowell_ac_factor(
|
||||||
|
wire_bare_d_m: float,
|
||||||
|
wire_insulated_d_m: float,
|
||||||
|
n_layers: int,
|
||||||
|
resistivity_ohm_m: float,
|
||||||
|
omega_rad_s: float,
|
||||||
|
) -> float:
|
||||||
|
"""F_R = R_AC/R_DC ≥ 1 для m-слойной обмотки на частоте ω (Доуэлл)."""
|
||||||
|
if omega_rad_s <= 0.0 or n_layers < 1 or resistivity_ohm_m <= 0.0:
|
||||||
|
return 1.0 # ρ=0 (идеальный провод): R_DC=0, фактор не имеет смысла
|
||||||
|
delta = skin_depth_m(resistivity_ohm_m, omega_rad_s)
|
||||||
|
porosity = min(wire_bare_d_m / wire_insulated_d_m, 1.0)
|
||||||
|
d_eff = (math.pi / 4.0) ** 0.75 * wire_bare_d_m * math.sqrt(porosity)
|
||||||
|
big_delta = d_eff / delta
|
||||||
|
m = float(n_layers)
|
||||||
|
|
||||||
|
if big_delta < 0.25:
|
||||||
|
# ряд малых Δ (φ-формулы теряют точность из-за сокращения знаков):
|
||||||
|
# F_R ≈ 1 + (5m²−1)/45 · Δ⁴
|
||||||
|
return 1.0 + (5.0 * m * m - 1.0) / 45.0 * big_delta**4
|
||||||
|
|
||||||
|
two_d = 2.0 * big_delta
|
||||||
|
phi1 = (math.sinh(two_d) + math.sin(two_d)) / (math.cosh(two_d) - math.cos(two_d))
|
||||||
|
phi2 = (math.sinh(big_delta) - math.sin(big_delta)) / (math.cosh(big_delta) + math.cos(big_delta))
|
||||||
|
f_r = big_delta * (phi1 + (2.0 * (m * m - 1.0) / 3.0) * phi2)
|
||||||
|
return max(f_r, 1.0)
|
||||||
@@ -29,6 +29,24 @@ class StageCircuitParams:
|
|||||||
# отражённое сопротивление вихревых токов снаряда; действует × overlap(x)
|
# отражённое сопротивление вихревых токов снаряда; действует × overlap(x)
|
||||||
# (только пока снаряд в катушке). См. physics/losses.py.
|
# (только пока снаряд в катушке). См. physics/losses.py.
|
||||||
r_eddy_coeff_ohm: float = 0.0
|
r_eddy_coeff_ohm: float = 0.0
|
||||||
|
# тормозящие силы на снаряд: сухое трение о трубку (константа, Н) и
|
||||||
|
# аэродинамическое сопротивление (× v², Н·с²/м²). Обе против движения.
|
||||||
|
retard_const_n: float = 0.0
|
||||||
|
drag_coeff_n_per_mps2: float = 0.0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# Сглаживание сухого трения около v=0: sign(v) -> tanh(v/ε). РАЗРЫВНАЯ сила
|
||||||
|
# (чистый sign) ломает адаптивный решатель: у v≈0 шаг дробится бесконечно
|
||||||
|
# (chattering), одна конфигурация считается десятки минут. tanh — стандартная
|
||||||
|
# регуляризация (модель залипания); при |v| >> ε неотличима от sign.
|
||||||
|
FRICTION_SMOOTHING_V_MPS = 0.01
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def retarding_force_n(params: StageCircuitParams, v: float) -> float:
|
||||||
|
"""Тормозящая сила (трение + воздух), гладкая по v, против скорости."""
|
||||||
|
return float(np.tanh(v / FRICTION_SMOOTHING_V_MPS)) * (
|
||||||
|
params.retard_const_n + params.drag_coeff_n_per_mps2 * v * v
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def effective_resistance(inductance_model: CoilInductanceModel, params: StageCircuitParams, x) -> float:
|
def effective_resistance(inductance_model: CoilInductanceModel, params: StageCircuitParams, x) -> float:
|
||||||
@@ -51,7 +69,7 @@ def derivatives(
|
|||||||
d_q = -current
|
d_q = -current
|
||||||
d_i = (v_c - current * r_eff - dlambda_dx * v) / dlambda_di
|
d_i = (v_c - current * r_eff - dlambda_dx * v) / dlambda_di
|
||||||
force = inductance_model.force_newtons(x, current)
|
force = inductance_model.force_newtons(x, current)
|
||||||
d_v = force / params.mass_kg
|
d_v = (force - retarding_force_n(params, v)) / params.mass_kg
|
||||||
return [d_q, d_i, v, d_v]
|
return [d_q, d_i, v, d_v]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -82,3 +100,28 @@ def current_local_min_event(t: float, state: np.ndarray, inductance_model, param
|
|||||||
|
|
||||||
current_local_min_event.terminal = True
|
current_local_min_event.terminal = True
|
||||||
current_local_min_event.direction = 1.0
|
current_local_min_event.direction = 1.0
|
||||||
|
|
||||||
|
# Ток удержания ключа: тиристор сам закрывается, когда ток после пика падает
|
||||||
|
# ниже I_H (типично 30-100 мА; берём консервативно 0.1 А). Без этого события
|
||||||
|
# передемпфированный разряд (ток -> 0 асимптотически, нуля не пересекает)
|
||||||
|
# заставляет решатель молотить весь временной бюджет микросекундными шагами —
|
||||||
|
# одна конфигурация считалась минутами. Обрыв при I<I_hold — физика, не хак.
|
||||||
|
HOLDING_CURRENT_A = 0.1
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def make_current_decay_event(i_hold_a: float = HOLDING_CURRENT_A):
|
||||||
|
"""Терминальное событие: ток после пика упал ниже тока удержания ключа."""
|
||||||
|
peak = 0.0
|
||||||
|
|
||||||
|
def event(t: float, state: np.ndarray, *_args) -> float:
|
||||||
|
nonlocal peak
|
||||||
|
i = float(state[I])
|
||||||
|
if i > peak:
|
||||||
|
peak = i
|
||||||
|
if peak < 2.0 * i_hold_a: # импульса ещё толком не было
|
||||||
|
return 1.0
|
||||||
|
return i - i_hold_a
|
||||||
|
|
||||||
|
event.terminal = True
|
||||||
|
event.direction = -1.0
|
||||||
|
return event
|
||||||
|
|||||||
@@ -15,3 +15,29 @@ RESISTIVITY_ALUMINUM_OHM_M = 2.82e-8 # при ~20°C
|
|||||||
# Это оценки, а не паспортные surge-рейтинги конкретных деталей.
|
# Это оценки, а не паспортные surge-рейтинги конкретных деталей.
|
||||||
SWITCH_SURGE_FACTOR = {"SCR": 10.0, "MOSFET": 4.0, "IGBT": 3.0}
|
SWITCH_SURGE_FACTOR = {"SCR": 10.0, "MOSFET": 4.0, "IGBT": 3.0}
|
||||||
CAPACITOR_SURGE_FACTOR = 5.0
|
CAPACITOR_SURGE_FACTOR = 5.0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def switch_pulse_limit_a(switch) -> float:
|
||||||
|
"""Импульсный предел тока ключа для одиночного выстрела.
|
||||||
|
|
||||||
|
Приоритет — паспортный импульсный рейтинг из даташита (ITSM тиристора,
|
||||||
|
IDM MOSFET, ICM IGBT), занесённый в базу компонентов. Только если его
|
||||||
|
нет — консервативный типовой множитель SWITCH_SURGE_FACTOR к
|
||||||
|
продолжительному току.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
pulse = getattr(switch, "pulse_current_a", None)
|
||||||
|
if pulse:
|
||||||
|
return float(pulse)
|
||||||
|
return switch.max_current_a * SWITCH_SURGE_FACTOR.get(switch.kind, 4.0)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
G_ACCEL_M_S2 = 9.81
|
||||||
|
# Сухое трение скольжения сталь↔пластик (ПВХ/оргстекло): типично 0.3–0.4.
|
||||||
|
# Труба горизонтальна: нормальная сила = m·g. Оценка, вынесена для уточнения
|
||||||
|
# по реальному замеру (наклонная плоскость с реальной трубкой и снарядом).
|
||||||
|
FRICTION_COEFF_SLUG_TUBE = 0.35
|
||||||
|
AIR_DENSITY_KG_M3 = 1.2 # при ~20°C, уровень моря
|
||||||
|
# Cd плоского торца цилиндра в свободном потоке ~0.8–1.2. ЧЕСТНО: в узкой
|
||||||
|
# трубе есть ещё поршневой эффект (снаряд толкает столб воздуха) — он НЕ
|
||||||
|
# учтён и занижает потери на высоких скоростях в длинной трубе.
|
||||||
|
DRAG_COEFF_CYLINDER = 0.85
|
||||||
|
|||||||
@@ -107,10 +107,15 @@ class CoilInductanceModel:
|
|||||||
smoothing_width_m: float
|
smoothing_width_m: float
|
||||||
total_turns: int = 0
|
total_turns: int = 0
|
||||||
b_sat_tesla: float = 1e9 # по умолчанию насыщение отключено (для геом. тестов)
|
b_sat_tesla: float = 1e9 # по умолчанию насыщение отключено (для геом. тестов)
|
||||||
|
# Доля сечения катушки, занятая железом: A_снаряда/A_среднего витка (≤1).
|
||||||
|
# λ = n·(B_fe·A_fe + B_возд·(A−A_fe)) ⇒ L = L_air·(1+(μ−1)·fill·overlap).
|
||||||
|
# БЕЗ этого тонкий снаряд в толстой катушке получал усиление как будто
|
||||||
|
# железо заполняет ВСЁ сечение — оптимизатор эксплуатировал (КПД «82%»).
|
||||||
|
iron_fill_factor: float = 1.0
|
||||||
|
|
||||||
@property
|
@property
|
||||||
def l_iron_coeff(self) -> float:
|
def l_iron_coeff(self) -> float:
|
||||||
return self.l_air_h * (self.mu_eff - 1.0)
|
return self.l_air_h * (self.mu_eff - 1.0) * self.iron_fill_factor
|
||||||
|
|
||||||
@property
|
@property
|
||||||
def saturation_current_a(self) -> float:
|
def saturation_current_a(self) -> float:
|
||||||
|
|||||||
@@ -46,10 +46,22 @@ def eddy_reflected_resistance_ohm(
|
|||||||
r_eddy_loop = 2 * math.pi * slug_resistivity_ohm_m / slug_length_m
|
r_eddy_loop = 2 * math.pi * slug_resistivity_ohm_m / slug_length_m
|
||||||
if r_eddy_loop <= 0:
|
if r_eddy_loop <= 0:
|
||||||
return 0.0
|
return 0.0
|
||||||
return (char_omega_rad_s * mutual) ** 2 / r_eddy_loop
|
# собственная индуктивность вихревого контура (виток-соленоид длиной снаряда):
|
||||||
|
# полная формула отражения R = (ωM)²·R₂/(R₂²+(ωL₂)²) вместо резистивно-
|
||||||
|
# доминированного приближения (ωM)²/R₂ — иначе на высоких ω (вырожденные
|
||||||
|
# короткие катушки) отражённое сопротивление нефизично улетало в сотни кОм.
|
||||||
|
l_eddy_loop = MU_0 * a_slug / slug_length_m
|
||||||
|
om = char_omega_rad_s
|
||||||
|
return (om * mutual) ** 2 * r_eddy_loop / (r_eddy_loop**2 + (om * l_eddy_loop) ** 2)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def hysteresis_energy_j(slug_radius_m: float, slug_length_m: float, n_cycles: float = 1.0) -> float:
|
def hysteresis_energy_j(slug_radius_m: float, slug_length_m: float, n_cycles: float = 1.0) -> float:
|
||||||
"""Энергия гистерезиса за выстрел (Дж) — вторичный канал, обычно << вихревых."""
|
"""Энергия гистерезиса за выстрел (Дж) — вторичный канал, обычно << вихревых.
|
||||||
|
|
||||||
|
СОЗНАТЕЛЬНО не подключена в динамику: для типичных снарядов это
|
||||||
|
~0.005–0.05 Дж на выстрел (<0.1% энергии банки) — на порядки меньше
|
||||||
|
вихревых потерь, уже сидящих в контуре через r_eddy. Вкручивать её в
|
||||||
|
ОДУ значило бы изображать точность, которой у модели нет.
|
||||||
|
"""
|
||||||
volume = math.pi * slug_radius_m**2 * slug_length_m
|
volume = math.pi * slug_radius_m**2 * slug_length_m
|
||||||
return HYSTERESIS_LOSS_J_PER_M3 * volume * n_cycles
|
return HYSTERESIS_LOSS_J_PER_M3 * volume * n_cycles
|
||||||
|
|||||||
@@ -29,7 +29,7 @@ def _sech2(z: np.ndarray) -> np.ndarray:
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def make_optical_sensor_event(x_sensor_m: float) -> SensorEvent:
|
def make_optical_sensor_event(x_sensor_m: float) -> SensorEvent:
|
||||||
def event(t: float, state: np.ndarray) -> float:
|
def event(t: float, state: np.ndarray, *_args) -> float:
|
||||||
return state[0] - x_sensor_m
|
return state[0] - x_sensor_m
|
||||||
|
|
||||||
event.terminal = True
|
event.terminal = True
|
||||||
@@ -43,7 +43,7 @@ def make_inductive_sensor_event(
|
|||||||
threshold_v: float,
|
threshold_v: float,
|
||||||
width_m: float,
|
width_m: float,
|
||||||
) -> SensorEvent:
|
) -> SensorEvent:
|
||||||
def event(t: float, state: np.ndarray) -> float:
|
def event(t: float, state: np.ndarray, *_args) -> float:
|
||||||
x, v = state
|
x, v = state
|
||||||
bump = _sech2((x - x_sensor_m) / width_m)
|
bump = _sech2((x - x_sensor_m) / width_m)
|
||||||
return sensitivity_v_per_mps * v * bump - threshold_v
|
return sensitivity_v_per_mps * v * bump - threshold_v
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,10 +1,15 @@
|
|||||||
"""Анимация одного прогона: снаряд летит по трубе, катушки светятся по току.
|
"""Анимация одного прогона: снаряд в трубе + ток катушек + скорость, всё во времени.
|
||||||
|
|
||||||
Строит СПЛОШНУЮ траекторию (баллистический подлёт к датчику + разряд по
|
Честность по времени: кадры берутся на РАВНОМЕРНОЙ сетке по физическому
|
||||||
каждой ступени, сшитые по глобальному времени/координате) и рендерит кадр
|
времени (раньше — по индексам массива, из-за чего плотные точки разряда
|
||||||
за кадром: положение снаряда в трубе + "свечение" каждой катушки
|
съедали все кадры, а подлёт между катушками «вырезался»). Всё событие
|
||||||
пропорционально её текущему току (яркая -- сильное поле, тусклая -- нет).
|
показывается целиком в замедлении, множитель замедления написан в кадре.
|
||||||
Сохраняется как GIF через встроенный в matplotlib PillowWriter.
|
|
||||||
|
Результат эксперимента — в самом кадре:
|
||||||
|
- шапка: выходная скорость, КПД, энергия банок, масса снаряда, ступени;
|
||||||
|
- средняя панель: ток каждой катушки во времени (окна разрядов подкрашены);
|
||||||
|
- нижняя панель: скорость снаряда во времени;
|
||||||
|
- бегущий курсор на обеих панелях синхронен с положением снаряда в трубе.
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
from pathlib import Path
|
from pathlib import Path
|
||||||
@@ -19,19 +24,21 @@ import numpy as np
|
|||||||
|
|
||||||
from gausse.sim.coilgun import CoilgunConfig, CoilgunResult
|
from gausse.sim.coilgun import CoilgunConfig, CoilgunResult
|
||||||
|
|
||||||
|
_STAGE_COLORS = ["#d4a017", "#c0392b", "#2980b9", "#27ae60", "#8e44ad",
|
||||||
|
"#d35400", "#16a085", "#7f8c8d", "#2c3e50", "#e91e63"]
|
||||||
|
|
||||||
def _build_global_timeline(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig, fps: int):
|
|
||||||
"""Непрерывная траектория снаряда: коаст (по инерции) + разряды по ступеням.
|
|
||||||
|
|
||||||
Строится ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО (без сортировки по времени, которая рвала
|
def _build_global_timeline(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig):
|
||||||
траекторию): между разрядами снаряд летит по инерции от конца прошлого
|
"""Непрерывные t/x/v + ток по каждой ступени + окна разрядов.
|
||||||
разряда до начала следующего; во время разряда берём точно посчитанные
|
|
||||||
discharge_x/v/i. Глобальная координата = центр катушки ступени + локальный
|
Строится последовательно: подлёт (скорость почти постоянна на сантиметрах
|
||||||
discharge_x. Ток каждой катушки задан только в окне её собственного разряда.
|
межкатушечного зазора) + точные траектории разрядов из решателя.
|
||||||
|
Глобальная координата = центр катушки ступени + локальный discharge_x.
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
n_stages = len(config.stages)
|
n_stages = len(config.stages)
|
||||||
seg_t, seg_x = [], []
|
seg_t, seg_x, seg_v = [], [], []
|
||||||
seg_i = [[] for _ in range(n_stages)]
|
seg_i = [[] for _ in range(n_stages)]
|
||||||
|
discharge_windows = [] # (t_start, t_end, stage_idx)
|
||||||
|
|
||||||
t_cursor = 0.0
|
t_cursor = 0.0
|
||||||
prev_global_x = None
|
prev_global_x = None
|
||||||
@@ -44,14 +51,15 @@ def _build_global_timeline(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig, fps: in
|
|||||||
disch_global_x = outcome.global_coil_center_m + r.discharge_x
|
disch_global_x = outcome.global_coil_center_m + r.discharge_x
|
||||||
start_global_x = float(disch_global_x[0])
|
start_global_x = float(disch_global_x[0])
|
||||||
|
|
||||||
# коаст по инерции от конца прошлого разряда до начала этого
|
# подлёт от конца прошлого разряда до момента поджига этого
|
||||||
if prev_global_x is not None and prev_v and prev_v > 1e-6:
|
if prev_global_x is not None and prev_v and prev_v > 1e-6:
|
||||||
coast_dist = start_global_x - prev_global_x
|
coast_dist = max(start_global_x - prev_global_x, 0.0)
|
||||||
coast_dur = max(coast_dist / prev_v, 0.0)
|
coast_dur = coast_dist / prev_v
|
||||||
n_coast = max(int(coast_dur * fps) + 2, 2)
|
n_coast = 16
|
||||||
ct = np.linspace(0.0, coast_dur, n_coast)
|
ct = np.linspace(0.0, coast_dur, n_coast)
|
||||||
seg_t.append(t_cursor + ct)
|
seg_t.append(t_cursor + ct)
|
||||||
seg_x.append(np.linspace(prev_global_x, start_global_x, n_coast))
|
seg_x.append(np.linspace(prev_global_x, start_global_x, n_coast))
|
||||||
|
seg_v.append(np.full(n_coast, prev_v))
|
||||||
for s in range(n_stages):
|
for s in range(n_stages):
|
||||||
seg_i[s].append(np.zeros(n_coast))
|
seg_i[s].append(np.zeros(n_coast))
|
||||||
t_cursor += coast_dur
|
t_cursor += coast_dur
|
||||||
@@ -59,8 +67,10 @@ def _build_global_timeline(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig, fps: in
|
|||||||
# окно разряда: точная траектория + ток именно этой катушки
|
# окно разряда: точная траектория + ток именно этой катушки
|
||||||
seg_t.append(t_cursor + r.discharge_t)
|
seg_t.append(t_cursor + r.discharge_t)
|
||||||
seg_x.append(disch_global_x)
|
seg_x.append(disch_global_x)
|
||||||
|
seg_v.append(r.discharge_v)
|
||||||
for s in range(n_stages):
|
for s in range(n_stages):
|
||||||
seg_i[s].append(r.discharge_i if s == outcome.stage_index else np.zeros_like(r.discharge_t))
|
seg_i[s].append(r.discharge_i if s == outcome.stage_index else np.zeros_like(r.discharge_t))
|
||||||
|
discharge_windows.append((t_cursor, t_cursor + float(r.discharge_t[-1]), outcome.stage_index))
|
||||||
t_cursor += float(r.discharge_t[-1])
|
t_cursor += float(r.discharge_t[-1])
|
||||||
|
|
||||||
prev_global_x = float(disch_global_x[-1])
|
prev_global_x = float(disch_global_x[-1])
|
||||||
@@ -71,38 +81,102 @@ def _build_global_timeline(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig, fps: in
|
|||||||
|
|
||||||
times = np.concatenate(seg_t)
|
times = np.concatenate(seg_t)
|
||||||
positions = np.concatenate(seg_x)
|
positions = np.concatenate(seg_x)
|
||||||
|
velocities = np.concatenate(seg_v)
|
||||||
currents = [np.concatenate(seg_i[s]) for s in range(n_stages)]
|
currents = [np.concatenate(seg_i[s]) for s in range(n_stages)]
|
||||||
return times, positions, currents
|
# страховка от немонотонности на стыках сегментов (float-складки)
|
||||||
|
order = np.argsort(times, kind="stable")
|
||||||
|
return times[order], positions[order], velocities[order], currents, order, discharge_windows
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def animate_run(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig, out_path: str, fps: int = 30) -> str:
|
def animate_run(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig, out_path: str, fps: int = 30) -> str:
|
||||||
if not result.stage_outcomes:
|
if not result.stage_outcomes:
|
||||||
raise ValueError("нечего анимировать: нет ни одной ступени в результате")
|
raise ValueError("нечего анимировать: нет ни одной ступени в результате")
|
||||||
|
|
||||||
times, positions, currents = _build_global_timeline(result, config, fps)
|
times, positions, velocities, currents_raw, order, windows = _build_global_timeline(result, config)
|
||||||
n_frames = min(len(times), fps * 10) # ограничение на длину анимации
|
currents = [c[order] for c in currents_raw]
|
||||||
frame_idx = np.linspace(0, len(times) - 1, n_frames).astype(int)
|
total_t = float(times[-1])
|
||||||
|
|
||||||
|
# РАВНОМЕРНАЯ сетка по физическому времени: ничего не вырезается,
|
||||||
|
# всё событие целиком в замедлении (множитель — в кадре)
|
||||||
|
wall_duration_s = 8.0
|
||||||
|
n_frames = int(wall_duration_s * fps)
|
||||||
|
t_grid = np.linspace(0.0, total_t, n_frames)
|
||||||
|
x_grid = np.interp(t_grid, times, positions)
|
||||||
|
v_grid = np.interp(t_grid, times, velocities)
|
||||||
|
i_grid = [np.interp(t_grid, times, c) for c in currents]
|
||||||
|
slowmo = wall_duration_s / max(total_t, 1e-9)
|
||||||
|
|
||||||
coil_centers = [o.global_coil_center_m for o in result.stage_outcomes]
|
coil_centers = [o.global_coil_center_m for o in result.stage_outcomes]
|
||||||
max_current_per_stage = [max(np.max(np.abs(c)), 1e-9) for c in currents]
|
t_ms = times * 1e3
|
||||||
|
|
||||||
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 3))
|
fig, (ax_tube, ax_i, ax_v) = plt.subplots(
|
||||||
|
3, 1, figsize=(9, 7.5), gridspec_kw={"height_ratios": [1.1, 1.4, 1.4], "hspace": 0.45}
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
# --- шапка: РЕЗУЛЬТАТ эксперимента ---
|
||||||
|
eff = result.efficiency
|
||||||
|
header = (
|
||||||
|
f"выход {result.exit_v_mps:.1f} м/с | КПД {eff * 100:.1f}% | "
|
||||||
|
f"{len(config.stages)} ступ. | E_банок {result.total_energy_in_j:.0f} Дж | "
|
||||||
|
f"снаряд {config.projectile.mass_kg * 1e3:.0f} г"
|
||||||
|
if result.feasible and eff is not None
|
||||||
|
else f"НЕРЕАЛИЗУЕМО: {result.reason}"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
fig.suptitle(header, fontsize=12, fontweight="bold")
|
||||||
|
|
||||||
|
# --- панель 1: труба ---
|
||||||
tube_min, tube_max = positions.min(), positions.max()
|
tube_min, tube_max = positions.min(), positions.max()
|
||||||
ax.set_xlim(tube_min * 1e3 - 5, tube_max * 1e3 + 5)
|
pad = max((tube_max - tube_min) * 0.05, 0.005)
|
||||||
ax.set_ylim(-1, 1)
|
ax_tube.set_xlim((tube_min - pad) * 1e3, (tube_max + pad) * 1e3)
|
||||||
ax.set_xlabel("положение, мм")
|
ax_tube.set_ylim(-1, 1)
|
||||||
ax.set_yticks([])
|
ax_tube.set_xlabel("положение, мм")
|
||||||
ax.set_title("Пролёт снаряда через ступени")
|
ax_tube.set_yticks([])
|
||||||
|
ax_tube.axhline(0, color="#888", linewidth=3, zorder=1) # труба
|
||||||
ax.axhline(0, color="#888", linewidth=3, zorder=1) # труба
|
|
||||||
coil_dots = []
|
coil_dots = []
|
||||||
for k, c in enumerate(coil_centers):
|
for k, c in enumerate(coil_centers):
|
||||||
dot = ax.scatter([c * 1e3], [0], s=600, c="lightgray", edgecolors="#333", linewidths=1.5, zorder=2)
|
color = _STAGE_COLORS[k % len(_STAGE_COLORS)]
|
||||||
ax.annotate(f"катушка {k}", (c * 1e3, 0), textcoords="offset points", xytext=(0, 22),
|
dot = ax_tube.scatter([c * 1e3], [0], s=500, c="lightgray",
|
||||||
ha="center", fontsize=8, color="#555")
|
edgecolors=color, linewidths=2, zorder=2)
|
||||||
|
ax_tube.annotate(f"катушка {k}", (c * 1e3, 0), textcoords="offset points",
|
||||||
|
xytext=(0, 20), ha="center", fontsize=8, color=color)
|
||||||
|
# позиция датчика этой ступени (у каждой катушки свой)
|
||||||
|
sensor_x = (c - config.stages[k].sensor_to_coil_distance_m) * 1e3
|
||||||
|
ax_tube.plot([sensor_x], [-0.35], marker="v", color=color, markersize=6, zorder=2)
|
||||||
coil_dots.append(dot)
|
coil_dots.append(dot)
|
||||||
slug_dot = ax.scatter([], [], s=180, c="#1f4e8c", edgecolors="white", linewidths=1, zorder=3)
|
ax_tube.plot([], [], marker="v", linestyle="", color="#555", label="датчики")
|
||||||
time_text = ax.text(0.02, 0.88, "", transform=ax.transAxes, fontsize=10)
|
ax_tube.legend(loc="upper left", fontsize=7, frameon=False)
|
||||||
|
slug_dot = ax_tube.scatter([], [], s=160, c="#1f4e8c", edgecolors="white", linewidths=1, zorder=3)
|
||||||
|
info_text = ax_tube.text(0.99, 1.25, "", transform=ax_tube.transAxes,
|
||||||
|
fontsize=9, ha="right", va="top")
|
||||||
|
|
||||||
|
# --- панель 2: ток каждой катушки во времени ---
|
||||||
|
for k in range(len(config.stages)):
|
||||||
|
color = _STAGE_COLORS[k % len(_STAGE_COLORS)]
|
||||||
|
ax_i.plot(t_ms, currents[k], color=color, linewidth=1.2, label=f"катушка {k}")
|
||||||
|
for (w0, w1, k) in windows:
|
||||||
|
ax_i.axvspan(w0 * 1e3, w1 * 1e3, color=_STAGE_COLORS[k % len(_STAGE_COLORS)], alpha=0.08)
|
||||||
|
ax_i.set_ylabel("ток, А")
|
||||||
|
ax_i.set_xlabel("время, мс")
|
||||||
|
ax_i.legend(loc="upper right", fontsize=7, frameon=False, ncols=2)
|
||||||
|
ax_i.grid(alpha=0.25)
|
||||||
|
cursor_i = ax_i.axvline(0.0, color="#333", linewidth=1)
|
||||||
|
|
||||||
|
# --- панель 3: скорость снаряда во времени ---
|
||||||
|
ax_v.plot(t_ms, velocities, color="#1f4e8c", linewidth=1.6)
|
||||||
|
for (w0, w1, k) in windows:
|
||||||
|
ax_v.axvspan(w0 * 1e3, w1 * 1e3, color=_STAGE_COLORS[k % len(_STAGE_COLORS)], alpha=0.08)
|
||||||
|
ax_v.set_ylabel("скорость, м/с")
|
||||||
|
ax_v.set_xlabel("время, мс")
|
||||||
|
ax_v.grid(alpha=0.25)
|
||||||
|
if result.feasible and result.exit_v_mps is not None:
|
||||||
|
ax_v.axhline(result.exit_v_mps, color="#27ae60", linewidth=0.8, linestyle="--")
|
||||||
|
ax_v.annotate(f"выход {result.exit_v_mps:.1f} м/с",
|
||||||
|
(t_ms[-1], result.exit_v_mps), ha="right", va="bottom",
|
||||||
|
fontsize=8, color="#27ae60")
|
||||||
|
cursor_v = ax_v.axvline(0.0, color="#333", linewidth=1)
|
||||||
|
v_dot = ax_v.scatter([], [], s=30, c="#1f4e8c", zorder=3)
|
||||||
|
|
||||||
|
max_i_per_stage = [max(float(np.max(np.abs(c))), 1e-9) for c in currents]
|
||||||
|
|
||||||
def _coil_color(intensity):
|
def _coil_color(intensity):
|
||||||
# выкл -> светло-серый; максимум тока -> яркое золото (свечение поля)
|
# выкл -> светло-серый; максимум тока -> яркое золото (свечение поля)
|
||||||
@@ -111,15 +185,18 @@ def animate_run(result: CoilgunResult, config: CoilgunConfig, out_path: str, fps
|
|||||||
on = np.array([1.0, 0.78, 0.0])
|
on = np.array([1.0, 0.78, 0.0])
|
||||||
return tuple(off + (on - off) * t)
|
return tuple(off + (on - off) * t)
|
||||||
|
|
||||||
def update(frame_i):
|
def update(f):
|
||||||
idx = frame_idx[frame_i]
|
slug_dot.set_offsets([[x_grid[f] * 1e3, 0]])
|
||||||
slug_dot.set_offsets([[positions[idx] * 1e3, 0]])
|
for k, dots in enumerate(coil_dots):
|
||||||
for stage_idx, dots in enumerate(coil_dots):
|
intensity = abs(i_grid[k][f]) / max_i_per_stage[k]
|
||||||
intensity = abs(currents[stage_idx][idx]) / max_current_per_stage[stage_idx]
|
|
||||||
dots.set_color(_coil_color(intensity))
|
dots.set_color(_coil_color(intensity))
|
||||||
dots.set_sizes([600 + 400 * min(intensity, 1.0)]) # чуть раздувается при разряде
|
dots.set_edgecolor(_STAGE_COLORS[k % len(_STAGE_COLORS)])
|
||||||
time_text.set_text(f"t = {times[idx] * 1e3:.3f} мс")
|
dots.set_sizes([500 + 350 * min(intensity, 1.0)])
|
||||||
return [slug_dot, time_text, *coil_dots]
|
info_text.set_text(f"t = {t_grid[f] * 1e3:.2f} мс | v = {v_grid[f]:.1f} м/с | замедление ×{slowmo:.0f}")
|
||||||
|
cursor_i.set_xdata([t_grid[f] * 1e3])
|
||||||
|
cursor_v.set_xdata([t_grid[f] * 1e3])
|
||||||
|
v_dot.set_offsets([[t_grid[f] * 1e3, v_grid[f]]])
|
||||||
|
return [slug_dot, info_text, cursor_i, cursor_v, v_dot, *coil_dots]
|
||||||
|
|
||||||
anim = animation.FuncAnimation(fig, update, frames=n_frames, interval=1000 / fps, blit=False)
|
anim = animation.FuncAnimation(fig, update, frames=n_frames, interval=1000 / fps, blit=False)
|
||||||
out_path = str(out_path)
|
out_path = str(out_path)
|
||||||
|
|||||||
@@ -28,7 +28,14 @@ from gausse.physics.inductance import (
|
|||||||
effective_permeability,
|
effective_permeability,
|
||||||
winding_geometry,
|
winding_geometry,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
from gausse.physics.constants import SWITCH_SURGE_FACTOR
|
from gausse.physics.ac_resistance import dowell_ac_factor, iron_penetration_fraction
|
||||||
|
from gausse.physics.constants import (
|
||||||
|
AIR_DENSITY_KG_M3,
|
||||||
|
DRAG_COEFF_CYLINDER,
|
||||||
|
FRICTION_COEFF_SLUG_TUBE,
|
||||||
|
G_ACCEL_M_S2,
|
||||||
|
switch_pulse_limit_a,
|
||||||
|
)
|
||||||
from gausse.physics.force import saturation_scale, solenoid_field_estimate_tesla
|
from gausse.physics.force import saturation_scale, solenoid_field_estimate_tesla
|
||||||
from gausse.physics.losses import eddy_reflected_resistance_ohm
|
from gausse.physics.losses import eddy_reflected_resistance_ohm
|
||||||
from gausse.physics.sensors import (
|
from gausse.physics.sensors import (
|
||||||
@@ -114,8 +121,23 @@ def _switch_equivalent_resistance_ohm(
|
|||||||
return drop_v / max(i_ref, 1e-6)
|
return drop_v / max(i_ref, 1e-6)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _ballistic_derivatives(t: float, state: np.ndarray) -> list[float]:
|
def _coast_derivatives(t: float, state: np.ndarray, retard_const_n: float, drag_coeff: float, mass_kg: float) -> list[float]:
|
||||||
return [state[1], 0.0]
|
"""Подлёт к датчику: не баллистика в вакууме, а с трением о трубку и воздухом.
|
||||||
|
|
||||||
|
Трение сглажено tanh'ом (см. circuit.FRICTION_SMOOTHING_V_MPS) — разрывный
|
||||||
|
sign(v) заставляет адаптивный решатель бесконечно дробить шаг у v≈0.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
v = state[1]
|
||||||
|
retard = (retard_const_n + drag_coeff * v * v) * math.tanh(v / circuit.FRICTION_SMOOTHING_V_MPS)
|
||||||
|
return [v, -retard / mass_kg]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _stall_event(t: float, state: np.ndarray, *_args) -> float:
|
||||||
|
return state[1] - 1e-3 # снаряд практически остановился (трение съело скорость)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
_stall_event.terminal = True
|
||||||
|
_stall_event.direction = -1.0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@dataclass(frozen=True)
|
@dataclass(frozen=True)
|
||||||
@@ -133,23 +155,31 @@ class StagePhysics:
|
|||||||
r_eddy_coeff_ohm: float
|
r_eddy_coeff_ohm: float
|
||||||
capacitance_f: float
|
capacitance_f: float
|
||||||
mu_eff: float
|
mu_eff: float
|
||||||
|
r_wire_dc_ohm: float = 0.0
|
||||||
|
r_ac_factor: float = 1.0 # R_AC/R_DC обмотки (скин + близость, Доуэлл)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def build_stage_physics(stage: StageConfig, projectile: ProjectileConfig) -> StagePhysics:
|
def build_stage_physics(stage: StageConfig, projectile: ProjectileConfig) -> StagePhysics:
|
||||||
wire_od_m = stage.wire.insulation_od_mm / 1000
|
wire_od_m = stage.wire.insulation_od_mm / 1000
|
||||||
geometry = winding_geometry(stage.tube_od_m, wire_od_m, stage.turns_per_layer, stage.layers)
|
geometry = winding_geometry(stage.tube_od_m, wire_od_m, stage.turns_per_layer, stage.layers)
|
||||||
r_wire = _wire_resistance_ohm(stage.wire, geometry.total_wire_length_m)
|
r_wire_dc = _wire_resistance_ohm(stage.wire, geometry.total_wire_length_m)
|
||||||
capacitance_f = stage.capacitor.capacitance_uf * 1e-6
|
capacitance_f = stage.capacitor.capacitance_uf * 1e-6
|
||||||
l_air_h = air_core_inductance_wheeler(
|
l_air_h = air_core_inductance_wheeler(
|
||||||
geometry.mean_radius_m, geometry.coil_length_m, geometry.radial_depth_m, geometry.total_turns
|
geometry.mean_radius_m, geometry.coil_length_m, geometry.radial_depth_m, geometry.total_turns
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
char_omega = 1.0 / math.sqrt(l_air_h * capacitance_f)
|
||||||
|
# скин + эффект близости: на частоте импульса обмотка сопротивляется
|
||||||
|
# сильнее, чем по DC (для толстого провода во многих слоях — в разы)
|
||||||
|
r_ac_factor = dowell_ac_factor(
|
||||||
|
stage.wire.gauge_mm / 1000, wire_od_m, stage.layers, stage.wire.resistivity_ohm_m, char_omega
|
||||||
|
)
|
||||||
|
r_wire = r_wire_dc * r_ac_factor
|
||||||
r_switch = _switch_equivalent_resistance_ohm(
|
r_switch = _switch_equivalent_resistance_ohm(
|
||||||
stage.switch, capacitance_f, l_air_h, stage.charge_voltage_v
|
stage.switch, capacitance_f, l_air_h, stage.charge_voltage_v
|
||||||
)
|
)
|
||||||
r_total_ohm = r_wire + r_switch + stage.capacitor.esr_ohm
|
r_total_ohm = r_wire + r_switch + stage.capacitor.esr_ohm
|
||||||
demag = demagnetizing_factor_prolate(projectile.aspect_ratio)
|
demag = demagnetizing_factor_prolate(projectile.aspect_ratio)
|
||||||
mu_eff = effective_permeability(projectile.material.mu_r, demag)
|
mu_eff = effective_permeability(projectile.material.mu_r, demag)
|
||||||
char_omega = 1.0 / math.sqrt(l_air_h * capacitance_f)
|
|
||||||
r_eddy_coeff = eddy_reflected_resistance_ohm(
|
r_eddy_coeff = eddy_reflected_resistance_ohm(
|
||||||
slug_radius_m=projectile.diameter_m / 2,
|
slug_radius_m=projectile.diameter_m / 2,
|
||||||
slug_length_m=projectile.length_m,
|
slug_length_m=projectile.length_m,
|
||||||
@@ -159,6 +189,17 @@ def build_stage_physics(stage: StageConfig, projectile: ProjectileConfig) -> Sta
|
|||||||
coil_length_m=geometry.coil_length_m,
|
coil_length_m=geometry.coil_length_m,
|
||||||
char_omega_rad_s=char_omega,
|
char_omega_rad_s=char_omega,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
# доля сечения катушки, реально занятая железом (см. inductance.py):
|
||||||
|
# тонкий снаряд в толстой катушке не может усиливать ВЕСЬ поток;
|
||||||
|
# и из этого железа за импульс намагничивается только скин-кольцо
|
||||||
|
# глубиной δ (диффузия поля, см. ac_resistance.iron_penetration_fraction)
|
||||||
|
fill = min((projectile.diameter_m / 2) ** 2 / geometry.mean_radius_m**2, 1.0)
|
||||||
|
fill *= iron_penetration_fraction(
|
||||||
|
projectile.diameter_m / 2,
|
||||||
|
projectile.material.resistivity_ohm_m,
|
||||||
|
projectile.material.mu_r,
|
||||||
|
char_omega,
|
||||||
|
)
|
||||||
inductance_model = CoilInductanceModel(
|
inductance_model = CoilInductanceModel(
|
||||||
l_air_h=l_air_h,
|
l_air_h=l_air_h,
|
||||||
coil_length_m=geometry.coil_length_m,
|
coil_length_m=geometry.coil_length_m,
|
||||||
@@ -167,12 +208,17 @@ def build_stage_physics(stage: StageConfig, projectile: ProjectileConfig) -> Sta
|
|||||||
smoothing_width_m=wire_od_m,
|
smoothing_width_m=wire_od_m,
|
||||||
total_turns=geometry.total_turns,
|
total_turns=geometry.total_turns,
|
||||||
b_sat_tesla=projectile.material.b_sat_tesla,
|
b_sat_tesla=projectile.material.b_sat_tesla,
|
||||||
|
iron_fill_factor=fill,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
mass_kg = projectile.mass_kg
|
||||||
|
frontal_area_m2 = math.pi * (projectile.diameter_m / 2) ** 2
|
||||||
circuit_params = StageCircuitParams(
|
circuit_params = StageCircuitParams(
|
||||||
capacitance_f=capacitance_f,
|
capacitance_f=capacitance_f,
|
||||||
r_total_ohm=r_total_ohm,
|
r_total_ohm=r_total_ohm,
|
||||||
mass_kg=projectile.mass_kg,
|
mass_kg=mass_kg,
|
||||||
r_eddy_coeff_ohm=r_eddy_coeff,
|
r_eddy_coeff_ohm=r_eddy_coeff,
|
||||||
|
retard_const_n=FRICTION_COEFF_SLUG_TUBE * mass_kg * G_ACCEL_M_S2,
|
||||||
|
drag_coeff_n_per_mps2=0.5 * AIR_DENSITY_KG_M3 * DRAG_COEFF_CYLINDER * frontal_area_m2,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
return StagePhysics(
|
return StagePhysics(
|
||||||
inductance_model=inductance_model,
|
inductance_model=inductance_model,
|
||||||
@@ -182,6 +228,8 @@ def build_stage_physics(stage: StageConfig, projectile: ProjectileConfig) -> Sta
|
|||||||
r_eddy_coeff_ohm=r_eddy_coeff,
|
r_eddy_coeff_ohm=r_eddy_coeff,
|
||||||
capacitance_f=capacitance_f,
|
capacitance_f=capacitance_f,
|
||||||
mu_eff=mu_eff,
|
mu_eff=mu_eff,
|
||||||
|
r_wire_dc_ohm=r_wire_dc,
|
||||||
|
r_ac_factor=r_ac_factor,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -201,6 +249,21 @@ def run_stage(
|
|||||||
inductance_model = phys.inductance_model
|
inductance_model = phys.inductance_model
|
||||||
wire_od_m = stage.wire.insulation_od_mm / 1000
|
wire_od_m = stage.wire.insulation_od_mm / 1000
|
||||||
|
|
||||||
|
# Вырожденный контур — вне области применимости модели: при постоянной
|
||||||
|
# времени L/R (с учётом вихревых при полном перекрытии) короче ~100 нс
|
||||||
|
# (например, катушка в несколько витков длиной пару мм) ОДУ становится
|
||||||
|
# неинтегрируемо жёсткой (решатель молотит минутами), а сама инженерная
|
||||||
|
# модель индуктивности/вихрей там уже не имеет смысла. Честный быстрый отказ.
|
||||||
|
tau_worst_s = inductance_model.l_air_h / (r_total_ohm + r_eddy_coeff + 1e-12)
|
||||||
|
if tau_worst_s < 1e-7:
|
||||||
|
return StageResult(
|
||||||
|
feasible=False,
|
||||||
|
reason=(
|
||||||
|
f"вырожденная катушка: постоянная времени контура {tau_worst_s*1e9:.1f} нс "
|
||||||
|
f"(< 100 нс) — вне области применимости модели"
|
||||||
|
),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
x_sensor_m = -stage.sensor_to_coil_distance_m
|
x_sensor_m = -stage.sensor_to_coil_distance_m
|
||||||
|
|
||||||
if stage.sensor.kind == "inductive":
|
if stage.sensor.kind == "inductive":
|
||||||
@@ -223,14 +286,21 @@ def run_stage(
|
|||||||
else:
|
else:
|
||||||
sensor_event = make_optical_sensor_event(x_sensor_m)
|
sensor_event = make_optical_sensor_event(x_sensor_m)
|
||||||
|
|
||||||
|
cp = phys.circuit_params
|
||||||
flight_sol = solve_ivp(
|
flight_sol = solve_ivp(
|
||||||
_ballistic_derivatives,
|
_coast_derivatives,
|
||||||
(0.0, stage.sensor_time_budget_s),
|
(0.0, stage.sensor_time_budget_s),
|
||||||
[entry_x_m, entry_v_mps],
|
[entry_x_m, entry_v_mps],
|
||||||
events=sensor_event,
|
args=(cp.retard_const_n, cp.drag_coeff_n_per_mps2, mass_kg),
|
||||||
|
events=(sensor_event, _stall_event),
|
||||||
rtol=1e-8,
|
rtol=1e-8,
|
||||||
atol=1e-10,
|
atol=1e-10,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
if len(flight_sol.t_events[1]) > 0 and len(flight_sol.t_events[0]) == 0:
|
||||||
|
return StageResult(
|
||||||
|
feasible=False,
|
||||||
|
reason="снаряд остановлен трением о трубку, не долетев до датчика",
|
||||||
|
)
|
||||||
if len(flight_sol.t_events[0]) == 0:
|
if len(flight_sol.t_events[0]) == 0:
|
||||||
return StageResult(
|
return StageResult(
|
||||||
feasible=False,
|
feasible=False,
|
||||||
@@ -255,13 +325,18 @@ def run_stage(
|
|||||||
(0.0, stage.discharge_time_budget_s),
|
(0.0, stage.discharge_time_budget_s),
|
||||||
[q0, 0.0, x_fire_m, v_fire_mps],
|
[q0, 0.0, x_fire_m, v_fire_mps],
|
||||||
args=(inductance_model, circuit_params),
|
args=(inductance_model, circuit_params),
|
||||||
events=(circuit.zero_current_crossing_event, circuit.current_local_min_event),
|
events=(
|
||||||
|
circuit.zero_current_crossing_event,
|
||||||
|
circuit.current_local_min_event,
|
||||||
|
# ключ закрывается сам при токе ниже удержания (см. circuit.py)
|
||||||
|
circuit.make_current_decay_event(),
|
||||||
|
),
|
||||||
rtol=1e-8,
|
rtol=1e-8,
|
||||||
atol=1e-11,
|
atol=1e-11,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
# какое из событий оборвало разряд первым
|
# какое из событий оборвало разряд первым
|
||||||
term_candidates = []
|
term_candidates = []
|
||||||
for ev_idx in range(2):
|
for ev_idx in range(3):
|
||||||
if len(discharge_sol.t_events[ev_idx]) > 0:
|
if len(discharge_sol.t_events[ev_idx]) > 0:
|
||||||
term_candidates.append((discharge_sol.t_events[ev_idx][0], discharge_sol.y_events[ev_idx][0]))
|
term_candidates.append((discharge_sol.t_events[ev_idx][0], discharge_sol.y_events[ev_idx][0]))
|
||||||
if not term_candidates:
|
if not term_candidates:
|
||||||
@@ -284,7 +359,12 @@ def run_stage(
|
|||||||
# её гасит обратный диод (freewheel), учитываем как потери, чтобы энергия
|
# её гасит обратный диод (freewheel), учитываем как потери, чтобы энергия
|
||||||
# сходилась. Считаем ТОЧНО (с насыщением), а не ½LI².
|
# сходилась. Считаем ТОЧНО (с насыщением), а не ½LI².
|
||||||
residual_inductor_j = float(inductance_model.magnetic_energy(x_final, i_final))
|
residual_inductor_j = float(inductance_model.magnetic_energy(x_final, i_final))
|
||||||
energy_dissipated_j = resistive_diss + residual_inductor_j
|
# работа трения о трубку и воздуха ЗА РАЗРЯД: P = (F_тр + F_возд)·|v|
|
||||||
|
v_during = discharge_sol.y[3]
|
||||||
|
friction_diss = float(
|
||||||
|
np.trapezoid((cp.retard_const_n + cp.drag_coeff_n_per_mps2 * v_during**2) * np.abs(v_during), discharge_sol.t)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
energy_dissipated_j = resistive_diss + residual_inductor_j + friction_diss
|
||||||
kinetic_before_j = 0.5 * mass_kg * v_fire_mps**2
|
kinetic_before_j = 0.5 * mass_kg * v_fire_mps**2
|
||||||
kinetic_after_j = 0.5 * mass_kg * v_final**2
|
kinetic_after_j = 0.5 * mass_kg * v_final**2
|
||||||
|
|
||||||
@@ -310,13 +390,13 @@ def run_stage(
|
|||||||
# Батарея конденсаторов — только предупреждение (см. build_detail):
|
# Батарея конденсаторов — только предупреждение (см. build_detail):
|
||||||
# электролиты переносят высокий импульсный ток, а в базе — паспортный
|
# электролиты переносят высокий импульсный ток, а в базе — паспортный
|
||||||
# непрерывный/ripple рейтинг, поэтому жёстко браковать по нему нечестно.
|
# непрерывный/ripple рейтинг, поэтому жёстко браковать по нему нечестно.
|
||||||
switch_surge_a = stage.switch.max_current_a * SWITCH_SURGE_FACTOR.get(stage.switch.kind, 4.0)
|
switch_surge_a = switch_pulse_limit_a(stage.switch)
|
||||||
if peak_current_a > switch_surge_a:
|
if peak_current_a > switch_surge_a:
|
||||||
return StageResult(
|
return StageResult(
|
||||||
feasible=False,
|
feasible=False,
|
||||||
reason=(
|
reason=(
|
||||||
f"пиковый ток {peak_current_a:.0f} А превышает импульсный предел ключа "
|
f"пиковый ток {peak_current_a:.0f} А превышает импульсный предел ключа "
|
||||||
f"{stage.switch.part_number} ({switch_surge_a:.0f} А = {stage.switch.max_current_a:.0f} А × surge)"
|
f"{stage.switch.part_number} ({switch_surge_a:.0f} А, даташит/surge)"
|
||||||
),
|
),
|
||||||
t_sensor_s=t_sensor_s,
|
t_sensor_s=t_sensor_s,
|
||||||
t_fire_s=t_sensor_s + fire_delay_s,
|
t_fire_s=t_sensor_s + fire_delay_s,
|
||||||
|
|||||||
@@ -9,26 +9,142 @@
|
|||||||
|
|
||||||
import sqlite3
|
import sqlite3
|
||||||
import sys
|
import sys
|
||||||
from dataclasses import asdict, fields
|
from dataclasses import asdict, dataclass, fields
|
||||||
from pathlib import Path
|
from pathlib import Path
|
||||||
|
|
||||||
from gausse.storage.schema import CREATE_INDEXES_SQL, CREATE_RUNS_TABLE_SQL, RunRecord
|
from gausse.storage.schema import CREATE_INDEXES_SQL, CREATE_RUNS_TABLE_SQL, CREATE_STATS_SQL, RunRecord
|
||||||
|
|
||||||
_COLUMNS = [f.name for f in fields(RunRecord)]
|
_COLUMNS = [f.name for f in fields(RunRecord)]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
@dataclass(frozen=True)
|
||||||
|
class StatsOnly:
|
||||||
|
"""Лёгкое сообщение писателю: учесть оценку в агрегатах дашборда
|
||||||
|
(счётчики/гистограмма/причины), НЕ сохраняя строку в runs.
|
||||||
|
|
||||||
|
Эволюция шлёт такое для РЯДОВЫХ геномов поколения, а полной строкой
|
||||||
|
пишет только улучшения лучших (см. optim/evolutionary.py): хранить
|
||||||
|
миллионы проходных геномов незачем, а вставка каждого в HDD-базу с
|
||||||
|
6 индексами была узким местом всего конвейера (GPU считал цикл за
|
||||||
|
~23 мин, дозапись хвоста очереди шла часами при ~150 строк/с).
|
||||||
|
Атрибуты названы как у RunRecord — _apply_stats работает с обоими.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
search_mode: str
|
||||||
|
feasible: bool
|
||||||
|
efficiency: float | None
|
||||||
|
infeasible_reason: str | None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def open_connection(db_path: Path) -> sqlite3.Connection:
|
def open_connection(db_path: Path) -> sqlite3.Connection:
|
||||||
db_path = Path(db_path)
|
db_path = Path(db_path)
|
||||||
db_path.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
|
db_path.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
|
||||||
conn = sqlite3.connect(str(db_path))
|
conn = sqlite3.connect(str(db_path))
|
||||||
conn.execute("PRAGMA journal_mode=WAL")
|
conn.execute("PRAGMA journal_mode=WAL")
|
||||||
|
# не давать WAL расти безгранично: при потоке вставок 400/с и постоянных
|
||||||
|
# читателях (веб) авто-чекпоинт голодает, WAL раздувался до гигабайт и
|
||||||
|
# замедлял ВСЕ запросы. Лимит + периодический чекпоинт в писателе.
|
||||||
|
conn.execute("PRAGMA journal_size_limit=67108864") # 64МБ
|
||||||
conn.execute(CREATE_RUNS_TABLE_SQL)
|
conn.execute(CREATE_RUNS_TABLE_SQL)
|
||||||
for statement in CREATE_INDEXES_SQL:
|
for statement in CREATE_INDEXES_SQL:
|
||||||
conn.execute(statement)
|
conn.execute(statement)
|
||||||
|
for statement in CREATE_STATS_SQL:
|
||||||
|
conn.execute(statement)
|
||||||
conn.commit()
|
conn.commit()
|
||||||
return conn
|
return conn
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def short_reason(reason: str | None) -> str | None:
|
||||||
|
"""Причина отказа без деталей конкретного прогона (для группировки)."""
|
||||||
|
return reason.split(":", 1)[0] if reason else reason
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _efficiency_bucket(efficiency: float | None) -> int | None:
|
||||||
|
"""Корзина гистограммы КПД 0..9 (та же логика, что раньше в SQL-агрегате)."""
|
||||||
|
if efficiency is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
b = min(int(efficiency * 10), 9)
|
||||||
|
return b if 0 <= b <= 9 else None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _apply_stats(conn: sqlite3.Connection, records: list) -> None:
|
||||||
|
"""Инкремент агрегатов дашборда — вызывается внутри транзакции вставки.
|
||||||
|
|
||||||
|
Принимает и RunRecord, и StatsOnly (одинаковые имена атрибутов)."""
|
||||||
|
n_feasible = sum(1 for r in records if r.feasible)
|
||||||
|
conn.execute(
|
||||||
|
"INSERT INTO stats_counters(key, value) VALUES('total', ?) "
|
||||||
|
"ON CONFLICT(key) DO UPDATE SET value = value + excluded.value",
|
||||||
|
(len(records),),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
conn.execute(
|
||||||
|
"INSERT INTO stats_counters(key, value) VALUES('feasible', ?) "
|
||||||
|
"ON CONFLICT(key) DO UPDATE SET value = value + excluded.value",
|
||||||
|
(n_feasible,),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
hist: dict[int, int] = {}
|
||||||
|
reasons: dict[str, int] = {}
|
||||||
|
modes: dict[str, int] = {}
|
||||||
|
for r in records:
|
||||||
|
modes[r.search_mode] = modes.get(r.search_mode, 0) + 1
|
||||||
|
if r.feasible:
|
||||||
|
b = _efficiency_bucket(r.efficiency)
|
||||||
|
if b is not None:
|
||||||
|
hist[b] = hist.get(b, 0) + 1
|
||||||
|
elif r.infeasible_reason:
|
||||||
|
key = short_reason(r.infeasible_reason)
|
||||||
|
reasons[key] = reasons.get(key, 0) + 1
|
||||||
|
conn.executemany(
|
||||||
|
"INSERT INTO stats_hist(bucket, count) VALUES(?, ?) "
|
||||||
|
"ON CONFLICT(bucket) DO UPDATE SET count = count + excluded.count",
|
||||||
|
list(hist.items()),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
conn.executemany(
|
||||||
|
"INSERT INTO stats_reasons(reason, count) VALUES(?, ?) "
|
||||||
|
"ON CONFLICT(reason) DO UPDATE SET count = count + excluded.count",
|
||||||
|
list(reasons.items()),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
conn.executemany(
|
||||||
|
"INSERT INTO stats_modes(mode, count) VALUES(?, ?) "
|
||||||
|
"ON CONFLICT(mode) DO UPDATE SET count = count + excluded.count",
|
||||||
|
list(modes.items()),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def rebuild_stats(conn: sqlite3.Connection) -> None:
|
||||||
|
"""Пересобирает агрегаты из таблицы runs (миграция старой базы; один раз)."""
|
||||||
|
conn.execute("DELETE FROM stats_counters")
|
||||||
|
conn.execute("DELETE FROM stats_hist")
|
||||||
|
conn.execute("DELETE FROM stats_reasons")
|
||||||
|
conn.execute("DELETE FROM stats_modes")
|
||||||
|
total = conn.execute("SELECT COUNT(*) FROM runs").fetchone()[0]
|
||||||
|
feasible = conn.execute("SELECT COUNT(*) FROM runs WHERE feasible=1").fetchone()[0]
|
||||||
|
conn.execute("INSERT INTO stats_counters VALUES('total', ?)", (total,))
|
||||||
|
conn.execute("INSERT INTO stats_counters VALUES('feasible', ?)", (feasible,))
|
||||||
|
conn.execute(
|
||||||
|
"INSERT INTO stats_hist SELECT b, COUNT(*) FROM "
|
||||||
|
"(SELECT MIN(CAST(efficiency*10 AS INT), 9) AS b FROM runs WHERE feasible=1 AND efficiency IS NOT NULL) "
|
||||||
|
"WHERE b BETWEEN 0 AND 9 GROUP BY b"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
for reason, cnt in conn.execute(
|
||||||
|
"SELECT infeasible_reason, COUNT(*) FROM runs WHERE feasible=0 AND infeasible_reason IS NOT NULL "
|
||||||
|
"GROUP BY infeasible_reason"
|
||||||
|
).fetchall():
|
||||||
|
conn.execute(
|
||||||
|
"INSERT INTO stats_reasons VALUES(?, ?) ON CONFLICT(reason) DO UPDATE SET count = count + excluded.count",
|
||||||
|
(short_reason(reason), cnt),
|
||||||
|
)
|
||||||
|
conn.execute("INSERT INTO stats_modes SELECT search_mode, COUNT(*) FROM runs GROUP BY search_mode")
|
||||||
|
conn.commit()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def ensure_stats(conn: sqlite3.Connection) -> None:
|
||||||
|
"""Если агрегаты пусты, а прогоны есть — база со старой схемой: пересобрать."""
|
||||||
|
has_stats = conn.execute("SELECT COUNT(*) FROM stats_counters").fetchone()[0] > 0
|
||||||
|
if not has_stats and conn.execute("SELECT EXISTS(SELECT 1 FROM runs)").fetchone()[0]:
|
||||||
|
rebuild_stats(conn)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _record_to_params(record: RunRecord) -> dict:
|
def _record_to_params(record: RunRecord) -> dict:
|
||||||
row = asdict(record)
|
row = asdict(record)
|
||||||
row["feasible"] = int(row["feasible"])
|
row["feasible"] = int(row["feasible"])
|
||||||
@@ -45,15 +161,21 @@ def insert_run(conn: sqlite3.Connection, record: RunRecord) -> None:
|
|||||||
insert_runs(conn, [record])
|
insert_runs(conn, [record])
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def insert_runs(conn: sqlite3.Connection, records: list[RunRecord]) -> None:
|
def insert_runs(conn: sqlite3.Connection, records: list) -> None:
|
||||||
|
"""Пишет пачку RunRecord/StatsOnly одной транзакцией: строки runs — только
|
||||||
|
для RunRecord, агрегаты дашборда — по ВСЕМ элементам пачки (либо всё,
|
||||||
|
либо ничего — иначе цифры на морде разъедутся с таблицей)."""
|
||||||
if not records:
|
if not records:
|
||||||
return
|
return
|
||||||
placeholders = ", ".join(f":{name}" for name in _COLUMNS)
|
rows = [r for r in records if isinstance(r, RunRecord)]
|
||||||
columns = ", ".join(_COLUMNS)
|
if rows:
|
||||||
conn.executemany(
|
placeholders = ", ".join(f":{name}" for name in _COLUMNS)
|
||||||
f"INSERT INTO runs ({columns}) VALUES ({placeholders})",
|
columns = ", ".join(_COLUMNS)
|
||||||
[_record_to_params(r) for r in records],
|
conn.executemany(
|
||||||
)
|
f"INSERT INTO runs ({columns}) VALUES ({placeholders})",
|
||||||
|
[_record_to_params(r) for r in rows],
|
||||||
|
)
|
||||||
|
_apply_stats(conn, records)
|
||||||
conn.commit()
|
conn.commit()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -81,11 +203,20 @@ def fetch_runs(
|
|||||||
limit: int | None = None,
|
limit: int | None = None,
|
||||||
) -> list[RunRecord]:
|
) -> list[RunRecord]:
|
||||||
conn.row_factory = sqlite3.Row
|
conn.row_factory = sqlite3.Row
|
||||||
query = "SELECT * FROM runs WHERE 1=1"
|
# топы дашборда: принуждаем частичный DESC-индекс (INDEXED BY) — иначе
|
||||||
|
# планировщик берёт idx_runs_feasible и сортирует сотни тысяч строк
|
||||||
|
# TEMP B-TREE'ом (~2с на запрос). Условие feasible=1 обязано быть
|
||||||
|
# ЛИТЕРАЛОМ: частичный индекс не матчится с bound-параметром.
|
||||||
|
forced_index = ""
|
||||||
|
if feasible is True and min_efficiency is None:
|
||||||
|
if order_by_velocity_desc:
|
||||||
|
forced_index = " INDEXED BY idx_runs_feas_vel"
|
||||||
|
elif order_by_efficiency_desc:
|
||||||
|
forced_index = " INDEXED BY idx_runs_feas_eff"
|
||||||
|
query = f"SELECT * FROM runs{forced_index} WHERE 1=1"
|
||||||
params: list = []
|
params: list = []
|
||||||
if feasible is not None:
|
if feasible is not None:
|
||||||
query += " AND feasible = ?"
|
query += f" AND feasible = {int(feasible)}"
|
||||||
params.append(int(feasible))
|
|
||||||
if min_efficiency is not None:
|
if min_efficiency is not None:
|
||||||
query += " AND efficiency >= ?"
|
query += " AND efficiency >= ?"
|
||||||
params.append(min_efficiency)
|
params.append(min_efficiency)
|
||||||
@@ -101,26 +232,67 @@ def fetch_runs(
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def run_writer_process(queue, db_path: Path) -> None:
|
def run_writer_process(queue, db_path: Path) -> None:
|
||||||
"""Читает `RunRecord` из очереди и пишет в SQLite, пока не придёт None.
|
"""Читает `RunRecord`/`StatsOnly` из очереди и пишет в SQLite до None.
|
||||||
|
|
||||||
Предназначен для запуска как отдельный `multiprocessing.Process` —
|
Предназначен для запуска как отдельный `multiprocessing.Process` —
|
||||||
единственный writer на файл базы, пока воркеры sweep/evolve только
|
единственный writer на файл базы, пока воркеры sweep/evolve только
|
||||||
кладут результаты в очередь.
|
кладут результаты в очередь.
|
||||||
|
|
||||||
Один "плохой" прогон (например, коллизия run_id) не должен уронить
|
ПАЧКАМИ, не по одной: коммит SQLite = fsync (~5-10мс), и по-одному
|
||||||
писатель и остановить осушение очереди на много часов sweep — при
|
писатель выдавал ~150/с — GPU-эволюция (380+/с) копила хвост очереди в
|
||||||
ошибке вставки конкретная запись пропускается с сообщением в stderr,
|
RAM на минуты, который терялся при рестарте сервиса («сохраняем всё»
|
||||||
а не молча и не ценой падения всего процесса.
|
нарушалось). Теперь копим до BATCH записей (или пока очередь не
|
||||||
|
опустела) и вставляем одной транзакцией — тысячи вставок в секунду,
|
||||||
|
хвост исчезает.
|
||||||
|
|
||||||
|
SIGTERM игнорируется: при остановке сервиса systemd шлёт TERM всей
|
||||||
|
группе; писатель обязан дожить до None от главного процесса и дописать
|
||||||
|
ВСЁ, что уже оценено, а не умереть с полной очередью.
|
||||||
|
|
||||||
|
Одна "плохая" пачка (например, коллизия run_id) не роняет писатель:
|
||||||
|
откатываемся и вставляем пачку по одной, пропуская только виновника.
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
|
import queue as queue_mod
|
||||||
|
import signal
|
||||||
|
import time as time_mod
|
||||||
|
|
||||||
|
signal.signal(signal.SIGTERM, signal.SIG_IGN)
|
||||||
|
BATCH = 500
|
||||||
|
CHECKPOINT_EVERY_S = 60.0
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
|
# если база старая (без агрегатов) — пересобрать ДО первых вставок,
|
||||||
|
# иначе счётчики начнут вестись только с нуля и разойдутся с таблицей
|
||||||
|
ensure_stats(conn)
|
||||||
|
last_checkpoint = time_mod.monotonic()
|
||||||
try:
|
try:
|
||||||
while True:
|
finished = False
|
||||||
record = queue.get()
|
while not finished:
|
||||||
if record is None:
|
batch = [queue.get()] # блокируемся на первой
|
||||||
break
|
while len(batch) < BATCH:
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
batch.append(queue.get_nowait())
|
||||||
|
except queue_mod.Empty:
|
||||||
|
break
|
||||||
|
if batch[-1] is None:
|
||||||
|
finished = True
|
||||||
|
batch.pop()
|
||||||
|
if not batch:
|
||||||
|
continue
|
||||||
try:
|
try:
|
||||||
insert_run(conn, record)
|
insert_runs(conn, batch)
|
||||||
except sqlite3.Error as exc:
|
except sqlite3.Error:
|
||||||
print(f"[storage] не удалось записать run_id={record.run_id}: {exc}", file=sys.stderr)
|
conn.rollback()
|
||||||
|
for record in batch: # ищем виновника, остальное сохраняем
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
insert_run(conn, record)
|
||||||
|
except sqlite3.Error as exc:
|
||||||
|
rid = getattr(record, "run_id", "<stats-only>")
|
||||||
|
print(f"[storage] не удалось записать run_id={rid}: {exc}", file=sys.stderr)
|
||||||
|
# авто-чекпоинт голодает при постоянном потоке — двигаем WAL сами,
|
||||||
|
# PASSIVE не блокирует читателей
|
||||||
|
if time_mod.monotonic() - last_checkpoint > CHECKPOINT_EVERY_S:
|
||||||
|
conn.execute("PRAGMA wal_checkpoint(PASSIVE)")
|
||||||
|
last_checkpoint = time_mod.monotonic()
|
||||||
finally:
|
finally:
|
||||||
|
conn.execute("PRAGMA wal_checkpoint(PASSIVE)")
|
||||||
conn.close()
|
conn.close()
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,9 +1,18 @@
|
|||||||
"""Схема таблицы `runs` — ВСЕ прогоны (успешные и нет), без прикрас.
|
"""Схема таблицы `runs` + агрегаты дашборда.
|
||||||
|
|
||||||
Нереализуемые конфигурации хранятся наравне с успешными: `feasible=0` +
|
Честность цифр — через агрегаты: счётчики/гистограмма/причины (stats_*)
|
||||||
`infeasible_reason` с честной причиной. Ничего не отбрасывается перед
|
инкрементируются для КАЖДОЙ оценки, включая нереализуемые, в той же
|
||||||
записью — отбор "хороших" результатов делается запросом к этой таблице
|
транзакции писателя. А вот полные СТРОКИ в `runs` пишутся по-разному:
|
||||||
постфактум, а не фильтрацией на входе.
|
|
||||||
|
- sweep/manual: каждая оценка — строка (исследовательский режим);
|
||||||
|
- evolve (с 2026-07-12): строка — только когда лучший геном острова
|
||||||
|
УЛУЧШИЛСЯ (+ полировка); рядовые миллионы геномов поколения идут в базу
|
||||||
|
как StatsOnly-инкременты счётчиков. Хранить их незачем («сохраняй то,
|
||||||
|
что нужно для эволюции»), а вставка каждого в HDD-базу с 6 индексами
|
||||||
|
была узким местом: GPU считал цикл ~23 мин, дозапись шла часами.
|
||||||
|
|
||||||
|
Нереализуемые не приукрашиваются: у строк feasible=0 + честная причина,
|
||||||
|
у агрегатов — счётчик причин отказов.
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
from dataclasses import dataclass
|
from dataclasses import dataclass
|
||||||
@@ -14,6 +23,13 @@ CREATE TABLE IF NOT EXISTS runs (
|
|||||||
timestamp TEXT NOT NULL,
|
timestamp TEXT NOT NULL,
|
||||||
search_mode TEXT NOT NULL,
|
search_mode TEXT NOT NULL,
|
||||||
genome_json TEXT NOT NULL,
|
genome_json TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
-- ДЕШЁВАЯ сводка (objective.decoded_summary) — НЕ полная физика по
|
||||||
|
-- ступеням. genome_json сам по себе достаточен, чтобы воспроизвести
|
||||||
|
-- всё через decode()+build_detail() на лету (см. web/stats.run_detail);
|
||||||
|
-- хранить дорогую детализацию для каждого из миллионов прогонов
|
||||||
|
-- бессмысленно — так база росла на пустом месте (70ГБ на 12.9М строк).
|
||||||
|
-- В базах, созданных ДО 2026-07-11, эта колонка содержит старый полный
|
||||||
|
-- build_detail (другая форма записей ступеней) — учитывать при чтении.
|
||||||
decoded_summary_json TEXT NOT NULL,
|
decoded_summary_json TEXT NOT NULL,
|
||||||
feasible INTEGER NOT NULL,
|
feasible INTEGER NOT NULL,
|
||||||
infeasible_reason TEXT,
|
infeasible_reason TEXT,
|
||||||
@@ -31,6 +47,21 @@ CREATE_INDEXES_SQL = [
|
|||||||
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_efficiency ON runs(efficiency)",
|
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_efficiency ON runs(efficiency)",
|
||||||
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_velocity ON runs(exit_velocity_mps)",
|
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_velocity ON runs(exit_velocity_mps)",
|
||||||
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_search_mode ON runs(search_mode)",
|
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_search_mode ON runs(search_mode)",
|
||||||
|
# частичные индексы под топы дашборда: ORDER BY ... DESC при feasible=1
|
||||||
|
# без них top-15 на сотнях тысяч строк занимал ~1.2с на каждый рефреш
|
||||||
|
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_feas_eff ON runs(efficiency DESC) WHERE feasible=1",
|
||||||
|
"CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_runs_feas_vel ON runs(exit_velocity_mps DESC) WHERE feasible=1",
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
# Инкрементальные агрегаты для дашборда: счётчики/гистограмма/причины/режимы
|
||||||
|
# обновляются В ТОЙ ЖЕ транзакции, что и вставка прогонов (insert_runs), и
|
||||||
|
# читаются за O(1) — иначе каждый рефреш морды сканировал ВСЮ таблицу runs
|
||||||
|
# (5.2с на 630к строк, а база растёт годами).
|
||||||
|
CREATE_STATS_SQL = [
|
||||||
|
"CREATE TABLE IF NOT EXISTS stats_counters (key TEXT PRIMARY KEY, value INTEGER NOT NULL)",
|
||||||
|
"CREATE TABLE IF NOT EXISTS stats_hist (bucket INTEGER PRIMARY KEY, count INTEGER NOT NULL)",
|
||||||
|
"CREATE TABLE IF NOT EXISTS stats_reasons (reason TEXT PRIMARY KEY, count INTEGER NOT NULL)",
|
||||||
|
"CREATE TABLE IF NOT EXISTS stats_modes (mode TEXT PRIMARY KEY, count INTEGER NOT NULL)",
|
||||||
]
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -60,7 +60,9 @@ PAGE_HTML = r"""<!doctype html>
|
|||||||
<div class="card"><div class="k">Реализуемо</div><div class="v" id="c-feas">—</div></div>
|
<div class="card"><div class="k">Реализуемо</div><div class="v" id="c-feas">—</div></div>
|
||||||
<div class="card"><div class="k">Нереализуемо</div><div class="v" id="c-infeas">—</div></div>
|
<div class="card"><div class="k">Нереализуемо</div><div class="v" id="c-infeas">—</div></div>
|
||||||
<div class="card"><div class="k">Доля реализуемых</div><div class="v" id="c-pct">—</div></div>
|
<div class="card"><div class="k">Доля реализуемых</div><div class="v" id="c-pct">—</div></div>
|
||||||
<div class="card"><div class="k">Лучший КПД / скорость</div><div class="v" id="c-best" style="font-size:20px">—</div></div>
|
<div class="card"><div class="k">Лучший КПД за всё время / скорость</div><div class="v" id="c-best" style="font-size:20px">—</div></div>
|
||||||
|
<div class="card"><div class="k">Лучший КПД текущего цикла</div><div class="v" id="c-cycle" style="font-size:20px">—</div></div>
|
||||||
|
<div class="card"><div class="k">GPU (GTX 1070)</div><div class="v" id="c-gpu" style="font-size:20px">—</div></div>
|
||||||
</div>
|
</div>
|
||||||
|
|
||||||
<div class="grid2">
|
<div class="grid2">
|
||||||
@@ -70,7 +72,7 @@ PAGE_HTML = r"""<!doctype html>
|
|||||||
<button class="tgl" id="tab-vel" onclick="setRank('vel')">по скорости</button>
|
<button class="tgl" id="tab-vel" onclick="setRank('vel')">по скорости</button>
|
||||||
</h2>
|
</h2>
|
||||||
<table>
|
<table>
|
||||||
<thead><tr><th>КПД</th><th>Скор., м/с</th><th>Ступ.</th><th>Цена, ₽</th><th>Режим</th></tr></thead>
|
<thead><tr><th>КПД</th><th>Скор., м/с</th><th>Ступ.</th><th>Цена, ₽</th><th>Режим</th><th>Когда найден</th></tr></thead>
|
||||||
<tbody id="top"></tbody>
|
<tbody id="top"></tbody>
|
||||||
</table>
|
</table>
|
||||||
<p class="muted" style="font-size:12px">Клик по строке — полная детализация прогона (расстояния, номиналы, физика).</p>
|
<p class="muted" style="font-size:12px">Клик по строке — полная детализация прогона (расстояния, номиналы, физика).</p>
|
||||||
@@ -107,13 +109,23 @@ function setRank(m){ rankMode=m; if(lastOverview) renderTop(lastOverview);
|
|||||||
document.getElementById('tab-eff').classList.toggle('active', m==='eff');
|
document.getElementById('tab-eff').classList.toggle('active', m==='eff');
|
||||||
document.getElementById('tab-vel').classList.toggle('active', m==='vel'); }
|
document.getElementById('tab-vel').classList.toggle('active', m==='vel'); }
|
||||||
|
|
||||||
|
// «Когда найден»: без этой колонки обновление топа было НЕВИДИМО — новая
|
||||||
|
// строка 13.63% глазом неотличима от старой 13.44%, и казалось, что таблица
|
||||||
|
// застыла. Свежие записи (< 1 часа) подсвечиваются.
|
||||||
|
const fmtWhen = ts => {
|
||||||
|
if(!ts) return "—";
|
||||||
|
const d = new Date(ts), ageMs = Date.now()-d.getTime();
|
||||||
|
const t = d.toLocaleString([], {day:'2-digit',month:'2-digit',hour:'2-digit',minute:'2-digit'});
|
||||||
|
return ageMs < 3600e3 ? `<b style="color:#3fb950">${t}</b>` : t;
|
||||||
|
};
|
||||||
function renderTop(o){
|
function renderTop(o){
|
||||||
const rows = rankMode==='vel' ? (o.top_by_velocity||[]) : (o.top||[]);
|
const rows = rankMode==='vel' ? (o.top_by_velocity||[]) : (o.top||[]);
|
||||||
const top = document.getElementById('top'); top.innerHTML='';
|
const top = document.getElementById('top'); top.innerHTML='';
|
||||||
rows.forEach(t=>{
|
rows.forEach(t=>{
|
||||||
const tr=document.createElement('tr'); tr.className='clk';
|
const tr=document.createElement('tr'); tr.className='clk';
|
||||||
tr.innerHTML=`<td>${fmtPct(t.efficiency)}</td><td>${fmt(t.exit_velocity_mps,1)}</td>`+
|
tr.innerHTML=`<td>${fmtPct(t.efficiency)}</td><td>${fmt(t.exit_velocity_mps,1)}</td>`+
|
||||||
`<td>${t.n_stages??'—'}</td><td>${fmt(t.cost_rub,0)}</td><td><span class="pill">${t.search_mode}</span></td>`;
|
`<td>${t.n_stages??'—'}</td><td>${fmt(t.cost_rub,0)}</td><td><span class="pill">${t.search_mode}</span></td>`+
|
||||||
|
`<td class="muted" style="white-space:nowrap">${fmtWhen(t.timestamp)}</td>`;
|
||||||
tr.onclick=()=>showDetail(t.run_id);
|
tr.onclick=()=>showDetail(t.run_id);
|
||||||
top.appendChild(tr);
|
top.appendChild(tr);
|
||||||
});
|
});
|
||||||
@@ -131,6 +143,12 @@ async function refresh(){
|
|||||||
let best = (o.top && o.top.length) ? o.top[0].efficiency : null;
|
let best = (o.top && o.top.length) ? o.top[0].efficiency : null;
|
||||||
let bestV = (o.top_by_velocity && o.top_by_velocity.length) ? o.top_by_velocity[0].exit_velocity_mps : null;
|
let bestV = (o.top_by_velocity && o.top_by_velocity.length) ? o.top_by_velocity[0].exit_velocity_mps : null;
|
||||||
document.getElementById('c-best').textContent = fmtPct(best) + (bestV!=null ? ' / '+fmt(bestV,0)+' м/с' : '');
|
document.getElementById('c-best').textContent = fmtPct(best) + (bestV!=null ? ' / '+fmt(bestV,0)+' м/с' : '');
|
||||||
|
document.getElementById('c-cycle').textContent =
|
||||||
|
o.cycle_best_pct==null ? '—' : o.cycle_best_pct.toFixed(2)+'% (цикл идёт)';
|
||||||
|
const g = o.gpu;
|
||||||
|
document.getElementById('c-gpu').textContent = g
|
||||||
|
? `${g.util_pct}% · ${fmt(g.power_w,0)}Вт · ${g.temp_c}°C`
|
||||||
|
: 'нет данных';
|
||||||
renderTop(o);
|
renderTop(o);
|
||||||
|
|
||||||
const hist=document.getElementById('hist'); hist.innerHTML='';
|
const hist=document.getElementById('hist'); hist.innerHTML='';
|
||||||
|
|||||||
60
src/gausse/web/rebuild.py
Normal file
60
src/gausse/web/rebuild.py
Normal file
@@ -0,0 +1,60 @@
|
|||||||
|
"""Восстановление симуляции прогона из genome_json — ОДИН общий путь для
|
||||||
|
детализации (stats.run_detail) и рендера графиков/анимации (render.py).
|
||||||
|
|
||||||
|
Раньше эти два места дублировали decode()+run_coilgun() независимо, причём
|
||||||
|
каждый клик по прогону запускал одну и ту же симуляцию до 5 раз (детализация
|
||||||
|
+ 3 графика + GIF), а run_detail ещё и перечитывал базу компонентов с диска
|
||||||
|
на каждый запрос. Здесь: кэш базы компонентов + маленький кэш последних
|
||||||
|
симуляций по run_id.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
import json
|
||||||
|
import threading
|
||||||
|
from pathlib import Path
|
||||||
|
|
||||||
|
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
||||||
|
from gausse.optim.search_space import SearchBounds, decode, genome_from_dict
|
||||||
|
from gausse.sim.coilgun import run_coilgun
|
||||||
|
from gausse.storage.database import fetch_run_by_id, open_connection
|
||||||
|
|
||||||
|
_db_cache: ComponentDatabase | None = None
|
||||||
|
_sim_lock = threading.Lock()
|
||||||
|
_sim_cache: dict[str, tuple] = {} # run_id -> (row, genome, config, result, x0, v0)
|
||||||
|
_SIM_CACHE_MAX = 8 # клик по прогону = detail + 3 графика + GIF того же run_id
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def components_db() -> ComponentDatabase:
|
||||||
|
global _db_cache
|
||||||
|
if _db_cache is None:
|
||||||
|
_db_cache = ComponentDatabase.load()
|
||||||
|
return _db_cache
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def rebuild_run(db_path: Path, run_id: str):
|
||||||
|
"""(row, genome, config, result, initial_x_m, initial_v_mps) либо None,
|
||||||
|
если run_id нет в базе. Ошибки пересимуляции пробрасываются наружу —
|
||||||
|
вызывающий решает, что показать (детализация не должна ронять сервер).
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
with _sim_lock:
|
||||||
|
cached = _sim_cache.get(run_id)
|
||||||
|
if cached is not None:
|
||||||
|
return cached
|
||||||
|
|
||||||
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
row = fetch_run_by_id(conn, run_id)
|
||||||
|
finally:
|
||||||
|
conn.close()
|
||||||
|
if row is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
genome = genome_from_dict(json.loads(row.genome_json))
|
||||||
|
config, initial_x_m, initial_v_mps = decode(genome, components_db(), SearchBounds())
|
||||||
|
result = run_coilgun(config)
|
||||||
|
|
||||||
|
entry = (row, genome, config, result, initial_x_m, initial_v_mps)
|
||||||
|
with _sim_lock:
|
||||||
|
if len(_sim_cache) >= _SIM_CACHE_MAX:
|
||||||
|
_sim_cache.clear()
|
||||||
|
_sim_cache[run_id] = entry
|
||||||
|
return entry
|
||||||
@@ -7,7 +7,6 @@
|
|||||||
"""
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
import io
|
import io
|
||||||
import json
|
|
||||||
import tempfile
|
import tempfile
|
||||||
import threading
|
import threading
|
||||||
from pathlib import Path
|
from pathlib import Path
|
||||||
@@ -18,15 +17,11 @@ matplotlib.use("Agg")
|
|||||||
|
|
||||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
|
||||||
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
|
||||||
from gausse.optim.search_space import SearchBounds, decode, genome_from_dict
|
|
||||||
from gausse.report.animate import animate_run
|
from gausse.report.animate import animate_run
|
||||||
from gausse.report.plots import plot_stage_currents, plot_stage_fields, plot_velocity_vs_position
|
from gausse.report.plots import plot_stage_currents, plot_stage_fields, plot_velocity_vs_position
|
||||||
from gausse.sim.coilgun import run_coilgun
|
from gausse.web.rebuild import rebuild_run
|
||||||
from gausse.storage.database import fetch_run_by_id, open_connection
|
|
||||||
|
|
||||||
_render_lock = threading.Lock()
|
_render_lock = threading.Lock()
|
||||||
_db_cache: ComponentDatabase | None = None
|
|
||||||
|
|
||||||
_PLOT_BUILDERS = {
|
_PLOT_BUILDERS = {
|
||||||
"velocity": plot_velocity_vs_position,
|
"velocity": plot_velocity_vs_position,
|
||||||
@@ -35,24 +30,12 @@ _PLOT_BUILDERS = {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _components_db() -> ComponentDatabase:
|
|
||||||
global _db_cache
|
|
||||||
if _db_cache is None:
|
|
||||||
_db_cache = ComponentDatabase.load()
|
|
||||||
return _db_cache
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _rebuild_result(db_path: Path, run_id: str):
|
def _rebuild_result(db_path: Path, run_id: str):
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
rebuilt = rebuild_run(db_path, run_id) # общий кэш симуляций с run_detail
|
||||||
try:
|
if rebuilt is None:
|
||||||
row = fetch_run_by_id(conn, run_id)
|
|
||||||
finally:
|
|
||||||
conn.close()
|
|
||||||
if row is None:
|
|
||||||
return None
|
return None
|
||||||
genome = genome_from_dict(json.loads(row.genome_json))
|
_row, _genome, config, result, _ix, _iv = rebuilt
|
||||||
config, _ix, _iv = decode(genome, _components_db(), SearchBounds())
|
return config, result
|
||||||
return config, run_coilgun(config)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def render_plot_png(db_path: Path, run_id: str, kind: str) -> bytes | None:
|
def render_plot_png(db_path: Path, run_id: str, kind: str) -> bytes | None:
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,57 +1,85 @@
|
|||||||
"""Агрегаты по таблице `runs` для веб-морды — считаются запросами к SQLite."""
|
"""Агрегаты по таблице `runs` для веб-морды — считаются запросами к SQLite."""
|
||||||
|
|
||||||
import json
|
import json
|
||||||
|
import time
|
||||||
from pathlib import Path
|
from pathlib import Path
|
||||||
|
|
||||||
from gausse.storage.database import fetch_run_by_id, fetch_runs, open_connection
|
from gausse.storage.database import ensure_stats, fetch_run_by_id, fetch_runs, open_connection
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _tail_log(log_path: Path, n_lines: int = 40) -> list[str]:
|
def _tail_log(log_path: Path, n_lines: int = 40) -> list[str]:
|
||||||
|
"""Последние строки лога чтением С КОНЦА файла (лог растёт годами —
|
||||||
|
перечитывать его целиком на каждый рефреш нельзя)."""
|
||||||
if not log_path.exists():
|
if not log_path.exists():
|
||||||
return []
|
return []
|
||||||
lines = log_path.read_text(encoding="utf-8", errors="replace").splitlines()
|
with open(log_path, "rb") as f:
|
||||||
|
f.seek(0, 2)
|
||||||
|
size = f.tell()
|
||||||
|
f.seek(max(0, size - 64 * 1024))
|
||||||
|
chunk = f.read().decode("utf-8", errors="replace")
|
||||||
|
lines = chunk.splitlines()
|
||||||
|
if size > 64 * 1024 and lines:
|
||||||
|
lines = lines[1:] # первая строка чанка может быть обрезана
|
||||||
return lines[-n_lines:]
|
return lines[-n_lines:]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _gpu_stat(db_path: Path) -> dict | None:
|
||||||
|
"""Загрузка GPU из gpustat.json рядом с базой (пишет gausse-gpustat на хосте).
|
||||||
|
|
||||||
|
Веб живёт в Docker без доступа к nvidia-smi, поэтому хост-сервис раз в
|
||||||
|
несколько секунд кладёт JSON в каталог результатов. Протухшие данные
|
||||||
|
(>30с — писатель умер/GPU нет) честно не показываем.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
p = db_path.parent / "gpustat.json"
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
stat = json.loads(p.read_text(encoding="utf-8"))
|
||||||
|
if time.time() - float(stat.get("ts", 0)) > 30:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
return stat
|
||||||
|
except (OSError, ValueError):
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def overview(db_path: Path, log_path: Path | None = None, top_n: int = 15) -> dict:
|
def overview(db_path: Path, log_path: Path | None = None, top_n: int = 15) -> dict:
|
||||||
"""Сводка для дашборда: счётчики, гистограмма КПД, топ конфигураций, хвост лога."""
|
"""Сводка для дашборда: счётчики, гистограмма КПД, топ конфигураций, хвост лога.
|
||||||
|
|
||||||
|
Счётчики/гистограмма/причины/режимы читаются из инкрементальных
|
||||||
|
агрегатов (stats_*, ведутся в транзакции вставки) за O(1) — раньше
|
||||||
|
каждый рефреш сканировал всю таблицу runs (5.2с на 630к строк).
|
||||||
|
"""
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
try:
|
try:
|
||||||
total = conn.execute("SELECT COUNT(*) FROM runs").fetchone()[0]
|
ensure_stats(conn) # миграция базы со старой схемой (один раз)
|
||||||
feasible = conn.execute("SELECT COUNT(*) FROM runs WHERE feasible=1").fetchone()[0]
|
counters = dict(conn.execute("SELECT key, value FROM stats_counters"))
|
||||||
|
total = counters.get("total", 0)
|
||||||
|
feasible = counters.get("feasible", 0)
|
||||||
infeasible = total - feasible
|
infeasible = total - feasible
|
||||||
|
|
||||||
# распределение по типу датчика ступени 0 (реализуемо / всего)
|
by_mode = dict(conn.execute("SELECT mode, count FROM stats_modes"))
|
||||||
by_mode = {}
|
|
||||||
for mode, cnt in conn.execute("SELECT search_mode, COUNT(*) FROM runs GROUP BY search_mode"):
|
|
||||||
by_mode[mode] = cnt
|
|
||||||
|
|
||||||
# причины отказа (топ)
|
reasons = [
|
||||||
reasons = []
|
{"reason": reason, "count": cnt}
|
||||||
for reason, cnt in conn.execute(
|
for reason, cnt in conn.execute(
|
||||||
"SELECT infeasible_reason, COUNT(*) c FROM runs WHERE feasible=0 AND infeasible_reason IS NOT NULL "
|
"SELECT reason, count FROM stats_reasons ORDER BY count DESC LIMIT 10"
|
||||||
"GROUP BY infeasible_reason ORDER BY c DESC LIMIT 10"
|
)
|
||||||
):
|
]
|
||||||
short = reason.split(":", 1)[0] if reason else reason
|
|
||||||
reasons.append({"reason": short, "count": cnt})
|
|
||||||
|
|
||||||
# гистограмма КПД — агрегируем в SQL (не тянем все строки в питон)
|
|
||||||
buckets = [0] * 10 # 0-10%,...,90-100%
|
buckets = [0] * 10 # 0-10%,...,90-100%
|
||||||
for bucket, cnt in conn.execute(
|
for bucket, cnt in conn.execute("SELECT bucket, count FROM stats_hist"):
|
||||||
"SELECT MIN(CAST(efficiency*10 AS INT), 9) AS b, COUNT(*) FROM runs "
|
if 0 <= bucket <= 9:
|
||||||
"WHERE feasible=1 AND efficiency IS NOT NULL GROUP BY b"
|
|
||||||
):
|
|
||||||
if bucket is not None and 0 <= bucket <= 9:
|
|
||||||
buckets[int(bucket)] = cnt
|
buckets[int(bucket)] = cnt
|
||||||
|
|
||||||
def _summarize(rows):
|
def _summarize(rows):
|
||||||
out = []
|
out = []
|
||||||
for r in rows:
|
for r in rows:
|
||||||
detail = json.loads(r.decoded_summary_json) if r.decoded_summary_json else {}
|
summary = json.loads(r.decoded_summary_json) if r.decoded_summary_json else {}
|
||||||
|
stages = summary.get("stages")
|
||||||
out.append({
|
out.append({
|
||||||
"run_id": r.run_id, "search_mode": r.search_mode, "efficiency": r.efficiency,
|
"run_id": r.run_id, "search_mode": r.search_mode, "efficiency": r.efficiency,
|
||||||
"exit_velocity_mps": r.exit_velocity_mps, "cost_rub": r.cost_rub,
|
"exit_velocity_mps": r.exit_velocity_mps, "cost_rub": r.cost_rub,
|
||||||
"n_stages": detail.get("n_stages"), "timestamp": r.timestamp,
|
# None (не 0), когда сводки нет — морда покажет «—»
|
||||||
|
"n_stages": len(stages) if stages is not None else None,
|
||||||
|
"timestamp": r.timestamp,
|
||||||
})
|
})
|
||||||
return out
|
return out
|
||||||
|
|
||||||
@@ -70,27 +98,70 @@ def overview(db_path: Path, log_path: Path | None = None, top_n: int = 15) -> di
|
|||||||
"efficiency_histogram": buckets,
|
"efficiency_histogram": buckets,
|
||||||
"top": top,
|
"top": top,
|
||||||
"top_by_velocity": top_by_velocity,
|
"top_by_velocity": top_by_velocity,
|
||||||
"log_tail": _tail_log(log_path, 40) if log_path else [],
|
"log_tail": (tail := _tail_log(log_path, 40) if log_path else []),
|
||||||
|
# лучший КПД ТЕКУЩЕГО цикла (из лога): каждый цикл стартует со свежей
|
||||||
|
# популяции и карабкается заново — это ДРУГОЕ число, чем best за всё
|
||||||
|
# время, и без подписи их путали («сервер и морда не связаны»)
|
||||||
|
"cycle_best_pct": _last_cycle_best(tail),
|
||||||
|
"gpu": _gpu_stat(db_path),
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def _last_cycle_best(log_lines: list[str]) -> float | None:
|
||||||
|
import re
|
||||||
|
|
||||||
|
for line in reversed(log_lines):
|
||||||
|
m = re.search(r"лучший_КПД=(-?[0-9.]+)%", line)
|
||||||
|
if m:
|
||||||
|
return float(m.group(1))
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def run_detail(db_path: Path, run_id: str) -> dict | None:
|
def run_detail(db_path: Path, run_id: str) -> dict | None:
|
||||||
|
"""Подробности одного прогона. Шапка (feasible/КПД/скорость/энергобаланс)
|
||||||
|
— СОХРАНЁННЫЕ при прогоне значения: они посчитаны тем движком и той
|
||||||
|
версией физики, что записали строку, и только они сравнимы между собой.
|
||||||
|
Полная физика по ступеням в БД не хранится (см. schema.py) — она
|
||||||
|
пересимулируется на лету из genome_json через общий web/rebuild.py.
|
||||||
|
Пересчёт идёт ТЕКУЩЕЙ моделью на CPU и может расходиться с сохранёнными
|
||||||
|
числами (GPU-строки, старые model_version) — поэтому detail явно помечен
|
||||||
|
версией пересчёта, а его ошибка не роняет запрос (раньше /api/run был
|
||||||
|
единственным эндпоинтом без защиты)."""
|
||||||
|
from gausse.optim.objective import MODEL_VERSION, build_detail
|
||||||
|
|
||||||
|
from gausse.web.rebuild import components_db, rebuild_run
|
||||||
|
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
try:
|
try:
|
||||||
row = fetch_run_by_id(conn, run_id)
|
row = fetch_run_by_id(conn, run_id)
|
||||||
if row is None:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
return {
|
|
||||||
"run_id": row.run_id,
|
|
||||||
"search_mode": row.search_mode,
|
|
||||||
"feasible": row.feasible,
|
|
||||||
"infeasible_reason": row.infeasible_reason,
|
|
||||||
"efficiency": row.efficiency,
|
|
||||||
"exit_velocity_mps": row.exit_velocity_mps,
|
|
||||||
"cost_rub": row.cost_rub,
|
|
||||||
"timestamp": row.timestamp,
|
|
||||||
"detail": json.loads(row.decoded_summary_json) if row.decoded_summary_json else {},
|
|
||||||
"energy_breakdown": json.loads(row.energy_breakdown_json) if row.energy_breakdown_json else {},
|
|
||||||
}
|
|
||||||
finally:
|
finally:
|
||||||
conn.close()
|
conn.close()
|
||||||
|
if row is None:
|
||||||
|
return None
|
||||||
|
|
||||||
|
try:
|
||||||
|
_, genome, config, result, initial_x_m, initial_v_mps = rebuild_run(db_path, run_id)
|
||||||
|
detail = build_detail(
|
||||||
|
config, result, components_db(), initial_x_m, initial_v_mps,
|
||||||
|
genome.tube_inner_d_m, genome.tube_wall_m,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
detail["recomputed_with_model_version"] = MODEL_VERSION
|
||||||
|
except Exception as exc: # деталь — вспомогательная, шапка важнее
|
||||||
|
detail = {"error": f"пересимуляция не удалась: {exc}"}
|
||||||
|
|
||||||
|
return {
|
||||||
|
"run_id": row.run_id,
|
||||||
|
"search_mode": row.search_mode,
|
||||||
|
# версия физики обязана быть видна: прогоны разных моделей
|
||||||
|
# несравнимы, и «лучший» старой версии — не лучший вообще
|
||||||
|
"model_version": row.model_version,
|
||||||
|
"feasible": row.feasible,
|
||||||
|
"infeasible_reason": row.infeasible_reason,
|
||||||
|
"efficiency": row.efficiency,
|
||||||
|
"exit_velocity_mps": row.exit_velocity_mps,
|
||||||
|
"cost_rub": row.cost_rub,
|
||||||
|
"timestamp": row.timestamp,
|
||||||
|
"detail": detail,
|
||||||
|
# сохранённый при записи баланс — консистентен с feasible/КПД шапки
|
||||||
|
"energy_breakdown": json.loads(row.energy_breakdown_json) if row.energy_breakdown_json else {},
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -9,28 +9,30 @@ from gausse.storage.database import count_runs, fetch_runs, open_connection
|
|||||||
DB = ComponentDatabase.load()
|
DB = ComponentDatabase.load()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_gpu_sweep_records_all_and_writes_single_stage(tmp_path):
|
def test_gpu_sweep_records_all_runs(tmp_path):
|
||||||
db_path = tmp_path / "gpu.sqlite3"
|
db_path = tmp_path / "gpu.sqlite3"
|
||||||
summary = run_gpu_sweep(db_path, n_runs=300, seed=3, prefer_gpu=False, batch_size=300)
|
summary = run_gpu_sweep(db_path, n_runs=300, seed=3, prefer_gpu=False, batch_size=300)
|
||||||
assert summary["n_runs"] == 300
|
assert summary["n_runs"] == 300
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
assert count_runs(conn) == 300
|
assert count_runs(conn) == 300
|
||||||
rows = fetch_runs(conn)
|
rows = fetch_runs(conn)
|
||||||
# GPU-путь одноступенчатый
|
# многоступенчатые конфиги допустимы (до max_stages)
|
||||||
|
stage_counts = set()
|
||||||
for r in rows:
|
for r in rows:
|
||||||
g = genome_from_dict(json.loads(r.genome_json))
|
g = genome_from_dict(json.loads(r.genome_json))
|
||||||
assert len(g.stages) == 1
|
stage_counts.add(len(g.stages))
|
||||||
assert r.search_mode.startswith("gpu-sweep")
|
assert r.search_mode.startswith("gpu-sweep")
|
||||||
|
assert max(stage_counts) >= 2, "должны встречаться многоступенчатые конфиги"
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_gpu_sweep_matches_cpu_within_tolerance(tmp_path):
|
def test_gpu_sweep_matches_cpu_within_tolerance(tmp_path):
|
||||||
"""Честная сверка: GPU-батч должен давать те же exit_v, что CPU run_coilgun."""
|
"""Честная сверка: GPU-батч (в т.ч. многоступ.) даёт те же exit_v, что CPU run_coilgun."""
|
||||||
db_path = tmp_path / "gpu.sqlite3"
|
db_path = tmp_path / "gpu.sqlite3"
|
||||||
run_gpu_sweep(db_path, n_runs=1500, seed=5, prefer_gpu=False, batch_size=1500)
|
run_gpu_sweep(db_path, n_runs=2000, seed=5, prefer_gpu=False, batch_size=2000)
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
bounds = SearchBounds(min_stages=1, max_stages=1)
|
bounds = SearchBounds()
|
||||||
feasible = fetch_runs(conn, feasible=True, order_by_efficiency_desc=True, limit=10)
|
feasible = fetch_runs(conn, feasible=True, order_by_efficiency_desc=True, limit=12)
|
||||||
assert len(feasible) >= 3, "нужно несколько реализуемых для сверки"
|
assert len(feasible) >= 3
|
||||||
checked = 0
|
checked = 0
|
||||||
for r in feasible:
|
for r in feasible:
|
||||||
g = genome_from_dict(json.loads(r.genome_json))
|
g = genome_from_dict(json.loads(r.genome_json))
|
||||||
@@ -38,8 +40,8 @@ def test_gpu_sweep_matches_cpu_within_tolerance(tmp_path):
|
|||||||
cpu = run_coilgun(config)
|
cpu = run_coilgun(config)
|
||||||
if not cpu.feasible:
|
if not cpu.feasible:
|
||||||
continue
|
continue
|
||||||
# фикс.шаг батча vs адаптивный solve_ivp + аналитический триггер: ~2%
|
# фикс.шаг батча + аналитический триггер vs адаптивный solve_ivp: ~3%
|
||||||
assert abs(r.exit_velocity_mps - cpu.exit_v_mps) <= 0.02 * abs(cpu.exit_v_mps) + 0.1, \
|
assert abs(r.exit_velocity_mps - cpu.exit_v_mps) <= 0.03 * abs(cpu.exit_v_mps) + 0.2, \
|
||||||
f"GPU {r.exit_velocity_mps:.2f} vs CPU {cpu.exit_v_mps:.2f}"
|
f"GPU {r.exit_velocity_mps:.2f} vs CPU {cpu.exit_v_mps:.2f} ({len(g.stages)} ступ.)"
|
||||||
checked += 1
|
checked += 1
|
||||||
assert checked >= 3
|
assert checked >= 3
|
||||||
|
|||||||
@@ -8,7 +8,14 @@ from gausse.storage.database import count_runs, fetch_runs, open_connection
|
|||||||
DB = ComponentDatabase.load()
|
DB = ComponentDatabase.load()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_run_evolution_writes_all_evaluations_and_returns_summary(tmp_path):
|
def _stats_total(conn) -> int:
|
||||||
|
row = conn.execute("SELECT value FROM stats_counters WHERE key='total'").fetchone()
|
||||||
|
return row[0] if row else 0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_run_evolution_counts_all_evaluations_but_stores_only_best_rows(tmp_path):
|
||||||
|
"""Контракт хранения evolve: агрегаты честно считают ВСЕ оценки,
|
||||||
|
а полные строки — только улучшения лучшего генома острова."""
|
||||||
db_path = tmp_path / "runs.sqlite3"
|
db_path = tmp_path / "runs.sqlite3"
|
||||||
bounds = SearchBounds(max_stages=2)
|
bounds = SearchBounds(max_stages=2)
|
||||||
|
|
||||||
@@ -26,9 +33,17 @@ def test_run_evolution_writes_all_evaluations_and_returns_summary(tmp_path):
|
|||||||
assert "best_fitness" in summary
|
assert "best_fitness" in summary
|
||||||
|
|
||||||
conn = open_connection(db_path)
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
assert count_runs(conn) == 12
|
assert _stats_total(conn) == 12 # счётчики дашборда видят все оценки
|
||||||
|
n_rows = count_runs(conn)
|
||||||
|
# строк меньше, чем оценок: максимум 2 улучшения (КПД+скорость) на
|
||||||
|
# остров на поколение
|
||||||
|
assert 1 <= n_rows <= 4
|
||||||
rows = fetch_runs(conn)
|
rows = fetch_runs(conn)
|
||||||
assert all(r.search_mode == "evolve" for r in rows)
|
assert all(r.search_mode == "evolve" for r in rows)
|
||||||
|
# лучший найденный обязан лежать в базе полной строкой
|
||||||
|
best_row_fitness = max((r.efficiency if r.feasible else -1.0) for r in rows)
|
||||||
|
if summary["best_feasible"]:
|
||||||
|
assert best_row_fitness == summary["best_efficiency"]
|
||||||
conn.close()
|
conn.close()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -63,3 +78,40 @@ def test_polish_does_not_make_the_best_genome_worse():
|
|||||||
|
|
||||||
_, polished_result = polish_best(genome, DB, bounds)
|
_, polished_result = polish_best(genome, DB, bounds)
|
||||||
assert polished_result.fitness >= baseline_fitness - 1e-9
|
assert polished_result.fitness >= baseline_fitness - 1e-9
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_run_evolution_gpu_batch_mode(tmp_path):
|
||||||
|
"""GPU-режим эволюции (батч-оценка поколения; здесь numpy-бэкенд):
|
||||||
|
агрегаты считают все оценки, строки — только улучшения лучшего."""
|
||||||
|
from gausse.storage.database import count_runs, fetch_runs, open_connection
|
||||||
|
|
||||||
|
db_path = tmp_path / "evo_gpu.sqlite3"
|
||||||
|
summary = run_evolution(
|
||||||
|
db_path, n_generations=3, population_size=40, seed=5, polish=False, use_gpu=True
|
||||||
|
)
|
||||||
|
assert summary["n_evaluated"] == 120
|
||||||
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
|
assert _stats_total(conn) == 120
|
||||||
|
# 1 остров x 3 поколения, максимум 2 улучшения (КПД+скорость) за поколение
|
||||||
|
assert 1 <= count_runs(conn) <= 6
|
||||||
|
rows = fetch_runs(conn, limit=5)
|
||||||
|
assert all(r.search_mode.startswith("evolve-gpu") for r in rows)
|
||||||
|
# у сохранённых лучших должна быть посчитана стоимость (GPU-путь
|
||||||
|
# не считает её для рядовых, но дочитывает для избранных)
|
||||||
|
assert all(r.cost_rub is not None for r in rows)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_run_evolution_islands(tmp_path):
|
||||||
|
"""Островная модель: K популяций одним батчем + миграция по кольцу."""
|
||||||
|
from gausse.storage.database import count_runs, open_connection
|
||||||
|
|
||||||
|
db_path = tmp_path / "evo_isl.sqlite3"
|
||||||
|
summary = run_evolution(
|
||||||
|
db_path, n_generations=4, population_size=15, seed=7, polish=False,
|
||||||
|
use_gpu=True, islands=3, migrate_every=2,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
assert summary["n_evaluated"] == 4 * 15 * 3
|
||||||
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
|
assert _stats_total(conn) == 4 * 15 * 3
|
||||||
|
# максимум 2 улучшения (КПД+скорость) на остров на поколение
|
||||||
|
assert 3 <= count_runs(conn) <= 4 * 3 * 2
|
||||||
|
|||||||
@@ -17,7 +17,9 @@ def test_evaluate_feasible_genome_has_fitness_equal_efficiency():
|
|||||||
if result.feasible:
|
if result.feasible:
|
||||||
found_feasible = True
|
found_feasible = True
|
||||||
assert result.fitness == result.efficiency
|
assert result.fitness == result.efficiency
|
||||||
assert 0.0 <= result.efficiency <= 1.0
|
# КПД <= 1 всегда; может быть СЛЕГКА отрицательным: трение о трубку
|
||||||
|
# за время разряда может съесть больше, чем слабая катушка добавила
|
||||||
|
assert -0.01 <= result.efficiency <= 1.0
|
||||||
assert result.cost_rub > 0
|
assert result.cost_rub > 0
|
||||||
break
|
break
|
||||||
assert found_feasible, "ни один из 50 случайных геномов не оказался реализуемым"
|
assert found_feasible, "ни один из 50 случайных геномов не оказался реализуемым"
|
||||||
|
|||||||
238
tests/test_realism_v2.py
Normal file
238
tests/test_realism_v2.py
Normal file
@@ -0,0 +1,238 @@
|
|||||||
|
"""Физреализм v2: скин/близость (Доуэлл), трение+воздух, импульсные рейтинги ключей."""
|
||||||
|
|
||||||
|
import math
|
||||||
|
|
||||||
|
import numpy as np
|
||||||
|
|
||||||
|
from gausse.components.database import ComponentDatabase
|
||||||
|
from gausse.components.schema import (
|
||||||
|
CapacitorSpec,
|
||||||
|
ProjectileMaterialSpec,
|
||||||
|
SensorSpec,
|
||||||
|
SwitchSpec,
|
||||||
|
WireSpec,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
from gausse.physics.ac_resistance import dowell_ac_factor, skin_depth_m
|
||||||
|
from gausse.physics.constants import switch_pulse_limit_a
|
||||||
|
from gausse.sim.stage import ProjectileConfig, StageConfig, build_stage_physics, run_stage
|
||||||
|
|
||||||
|
DB = ComponentDatabase.load()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def make_projectile() -> ProjectileConfig:
|
||||||
|
steel = ProjectileMaterialSpec(
|
||||||
|
name="steel", density_kg_m3=7850.0, mu_r=200.0, b_sat_tesla=1.8, price_per_kg=100.0, source="test"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
return ProjectileConfig(material=steel, diameter_m=0.008, length_m=0.02)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def make_stage() -> StageConfig:
|
||||||
|
wire = WireSpec(
|
||||||
|
part_id="w1", material="copper", gauge_mm=0.8, insulation_od_mm=0.85,
|
||||||
|
resistivity_ohm_m=1.68e-8, max_current_a=10.0, price_per_m=3.0, source="test",
|
||||||
|
)
|
||||||
|
capacitor = CapacitorSpec(
|
||||||
|
part_number="c1", capacitance_uf=100.0, voltage_v=400.0, esr_ohm=0.05, max_current_a=300.0,
|
||||||
|
price=300.0, source="test",
|
||||||
|
)
|
||||||
|
switch = SwitchSpec(
|
||||||
|
part_number="sw1", kind="MOSFET", max_current_a=500.0, max_voltage_v=500.0,
|
||||||
|
on_resistance_ohm=0.02, on_voltage_drop_v=None, turn_on_time_ns=50.0, price=50.0, source="test",
|
||||||
|
)
|
||||||
|
sensor = SensorSpec(part_number="s1", kind="optical", propagation_delay_ns=500.0, price=20.0, source="test")
|
||||||
|
return StageConfig(
|
||||||
|
wire=wire, capacitor=capacitor, switch=switch, sensor=sensor,
|
||||||
|
tube_od_m=0.01, turns_per_layer=20, layers=4,
|
||||||
|
sensor_to_coil_distance_m=0.02, charge_voltage_v=350.0,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# --- Доуэлл ---
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_skin_depth_copper_50hz():
|
||||||
|
# медь на 50 Гц: δ ≈ 9.3 мм (классическое справочное значение)
|
||||||
|
delta = skin_depth_m(1.68e-8, 2 * math.pi * 50)
|
||||||
|
assert abs(delta - 9.2e-3) < 0.5e-3
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_dowell_limits():
|
||||||
|
# низкая частота -> фактор стремится к 1
|
||||||
|
assert dowell_ac_factor(0.001, 0.00108, 8, 1.68e-8, 2 * math.pi * 1.0) < 1.001
|
||||||
|
# больше слоёв -> сильнее эффект близости (монотонность)
|
||||||
|
omega = 2 * math.pi * 2000
|
||||||
|
f = [dowell_ac_factor(0.002, 0.00208, m, 1.68e-8, omega) for m in (1, 4, 10)]
|
||||||
|
assert f[0] < f[1] < f[2]
|
||||||
|
# всегда >= 1
|
||||||
|
assert all(x >= 1.0 for x in f)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_dowell_series_matches_formula_at_boundary():
|
||||||
|
# непрерывность на стыке ряда и полной формулы (Δ≈0.25)
|
||||||
|
omega_lo, omega_hi = None, None
|
||||||
|
# подберём частоты чуть ниже/выше границы Δ=0.25 для d=1мм
|
||||||
|
d, rho = 0.001, 1.68e-8
|
||||||
|
for omega in np.logspace(2, 6, 4000):
|
||||||
|
delta = skin_depth_m(rho, omega)
|
||||||
|
big = (math.pi / 4) ** 0.75 * d / delta # porosity~1
|
||||||
|
if big < 0.25:
|
||||||
|
omega_lo = omega
|
||||||
|
elif omega_hi is None:
|
||||||
|
omega_hi = omega
|
||||||
|
break
|
||||||
|
f_lo = dowell_ac_factor(d, d, 6, rho, omega_lo)
|
||||||
|
f_hi = dowell_ac_factor(d, d, 6, rho, omega_hi)
|
||||||
|
assert abs(f_lo - f_hi) < 0.01
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_thick_wire_many_layers_significant_ac_factor():
|
||||||
|
# толстый провод (2мм) в 10 слоёв на кГц — эффект близости должен быть
|
||||||
|
# существенным (>1.3), иначе канал потерь не работает
|
||||||
|
f = dowell_ac_factor(0.002, 0.00208, 10, 1.68e-8, 2 * math.pi * 1500)
|
||||||
|
assert f > 1.3
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# --- трение и воздух ---
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_stage_with_friction_slower_than_ideal():
|
||||||
|
"""Выходная скорость с трением/воздухом ниже, чем была бы без них."""
|
||||||
|
stage = make_stage()
|
||||||
|
projectile = make_projectile()
|
||||||
|
res = run_stage(-0.06, 3.0, stage, projectile)
|
||||||
|
assert res.feasible, res.reason
|
||||||
|
# подлёт 3 м/с на ~3 см: только трение уже отъедает заметную скорость
|
||||||
|
phys = build_stage_physics(stage, projectile)
|
||||||
|
assert phys.circuit_params.retard_const_n > 0
|
||||||
|
assert phys.circuit_params.drag_coeff_n_per_mps2 > 0
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_slow_projectile_stalls_before_sensor():
|
||||||
|
"""Медленный снаряд далеко от датчика останавливается трением — честный отказ."""
|
||||||
|
stage = make_stage()
|
||||||
|
projectile = make_projectile()
|
||||||
|
res = run_stage(-1.0, 0.15, stage, projectile) # 15 см/с за метр до катушки
|
||||||
|
assert not res.feasible
|
||||||
|
assert "трением" in res.reason
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_energy_balance_with_friction():
|
||||||
|
"""Баланс: E_in = E_ост.конденсатора + E_потерь(включая трение) + ΔE_кин."""
|
||||||
|
stage = make_stage()
|
||||||
|
projectile = make_projectile()
|
||||||
|
res = run_stage(-0.06, 3.0, stage, projectile)
|
||||||
|
assert res.feasible, res.reason
|
||||||
|
balance = res.energy_remaining_cap_j + res.energy_dissipated_j + res.kinetic_energy_delta_j
|
||||||
|
assert abs(balance - res.energy_in_j) < 0.02 * res.energy_in_j
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# --- импульсные рейтинги ключей ---
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_pulse_ratings_loaded_from_datasheets():
|
||||||
|
by_pn = {s.part_number: s for s in DB.switches}
|
||||||
|
assert by_pn["IRFP254PBF"].pulse_current_a == 92.0 # IDM из даташита
|
||||||
|
assert by_pn["BT151-650R"].pulse_current_a == 100.0 # ITSM
|
||||||
|
assert by_pn["IRG4PC50F"].pulse_current_a == 280.0 # ICM
|
||||||
|
for s in DB.switches:
|
||||||
|
limit = switch_pulse_limit_a(s)
|
||||||
|
assert limit >= s.max_current_a # импульсный >= продолжительного
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_pulse_limit_fallback_without_datasheet():
|
||||||
|
from dataclasses import replace
|
||||||
|
|
||||||
|
sw = replace(DB.switches[0], pulse_current_a=None)
|
||||||
|
# без даташита — консервативный множитель по типу ключа
|
||||||
|
assert switch_pulse_limit_a(sw) == sw.max_current_a * {"SCR": 10.0, "MOSFET": 4.0, "IGBT": 3.0}[sw.kind]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_friction_force_smooth_at_zero_velocity():
|
||||||
|
"""Регрессия на завис решателя: сила трения обязана быть ГЛАДКОЙ в v=0.
|
||||||
|
|
||||||
|
Разрывный sign(v) заставлял solve_ivp бесконечно дробить шаг у v≈0
|
||||||
|
(одна конфигурация считалась 35+ минут на сервере).
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
from gausse.physics.circuit import StageCircuitParams, retarding_force_n
|
||||||
|
|
||||||
|
p = StageCircuitParams(
|
||||||
|
capacitance_f=1e-4, r_total_ohm=0.1, mass_kg=0.01,
|
||||||
|
retard_const_n=0.034, drag_coeff_n_per_mps2=2e-5,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
# непрерывность: около нуля сила ~ 0, нечётная, без скачка
|
||||||
|
assert abs(retarding_force_n(p, 1e-6)) < 1e-5
|
||||||
|
assert abs(retarding_force_n(p, 1e-6) + retarding_force_n(p, -1e-6)) < 1e-12
|
||||||
|
# вдали от нуля выходит на полное трение
|
||||||
|
assert retarding_force_n(p, 1.0) > 0.9 * p.retard_const_n
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_iron_fill_factor_punishes_thin_slug_in_fat_coil():
|
||||||
|
"""Регрессия на эксплойт «КПД 82%»: тонкий снаряд в толстой катушке
|
||||||
|
не может усиливать весь поток — только долю сечения, которую занимает."""
|
||||||
|
from gausse.physics.inductance import CoilInductanceModel
|
||||||
|
|
||||||
|
base = dict(l_air_h=1e-3, coil_length_m=0.05, slug_length_m=0.02,
|
||||||
|
mu_eff=40.0, smoothing_width_m=0.001, total_turns=300)
|
||||||
|
full = CoilInductanceModel(**base, iron_fill_factor=1.0)
|
||||||
|
thin = CoilInductanceModel(**base, iron_fill_factor=0.02) # ⌀4мм в ⌀29мм
|
||||||
|
# сила при том же токе в 50 раз меньше — халявы больше нет
|
||||||
|
f_full = float(full.force_newtons(-0.03, 100.0))
|
||||||
|
f_thin = float(thin.force_newtons(-0.03, 100.0))
|
||||||
|
assert f_thin < 0.03 * f_full
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_degenerate_coil_fails_fast():
|
||||||
|
"""Регрессия на завис 540с: вырожденная катушка бракуется мгновенно."""
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
from dataclasses import replace
|
||||||
|
|
||||||
|
stage = make_stage()
|
||||||
|
degenerate = replace(stage, turns_per_layer=2, layers=2) # 4 витка, ~2мм
|
||||||
|
t0 = time.time()
|
||||||
|
res = run_stage(-0.06, 3.0, degenerate, make_projectile())
|
||||||
|
assert time.time() - t0 < 5.0, "вырожденный конфиг должен отваливаться быстро"
|
||||||
|
# либо честно отбракован гардом, либо честно посчитан быстро — оба исхода ок
|
||||||
|
if not res.feasible:
|
||||||
|
assert res.reason
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_eddy_reflection_bounded_at_high_frequency():
|
||||||
|
"""Полная формула отражения (R₂²+(ωL₂)² в знаменателе): на высоких ω
|
||||||
|
заметно ниже старого резистивно-доминированного приближения, на низких —
|
||||||
|
сходится к нему. Совсем вырожденные катушки добивает гард L/R в run_stage."""
|
||||||
|
import math as _m
|
||||||
|
|
||||||
|
from gausse.physics.constants import MU_0
|
||||||
|
from gausse.physics.losses import EDDY_COUPLING_FACTOR, eddy_reflected_resistance_ohm
|
||||||
|
|
||||||
|
kwargs = dict(slug_radius_m=0.002, slug_length_m=0.03,
|
||||||
|
slug_resistivity_ohm_m=1.6e-7, mu_eff=259.0,
|
||||||
|
total_turns=5, coil_length_m=0.002)
|
||||||
|
|
||||||
|
def resistive_approx(om):
|
||||||
|
a = _m.pi * kwargs["slug_radius_m"] ** 2
|
||||||
|
m = EDDY_COUPLING_FACTOR * MU_0 * kwargs["mu_eff"] * (5 / 0.002) * a
|
||||||
|
r2 = 2 * _m.pi * kwargs["slug_resistivity_ohm_m"] / kwargs["slug_length_m"]
|
||||||
|
return (om * m) ** 2 / r2
|
||||||
|
|
||||||
|
om_hi, om_lo = 1.25e5, 1e2
|
||||||
|
r_hi = eddy_reflected_resistance_ohm(**kwargs, char_omega_rad_s=om_hi)
|
||||||
|
r_lo = eddy_reflected_resistance_ohm(**kwargs, char_omega_rad_s=om_lo)
|
||||||
|
assert r_hi < 0.5 * resistive_approx(om_hi) # высокие ω: ограничена
|
||||||
|
assert abs(r_lo - resistive_approx(om_lo)) < 0.05 * resistive_approx(om_lo) # низкие: сходится
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_iron_penetration_fraction_limits():
|
||||||
|
"""Диффузия поля: тонкий снаряд/медленный импульс — всё сечение; толстый
|
||||||
|
снаряд на быстром импульсе — только скин-кольцо (эксплойт «30%» закрыт)."""
|
||||||
|
from gausse.physics.ac_resistance import iron_penetration_fraction
|
||||||
|
|
||||||
|
# очень низкая частота: поле успевает пропитать всё сечение
|
||||||
|
assert iron_penetration_fraction(0.005, 1.4e-7, 500.0, 1.0) == 1.0
|
||||||
|
# сталь ⌀9.3мм на ω~1350 рад/с (медленная катушка из эксплойта):
|
||||||
|
# намагничивается лишь внешнее кольцо — заметно меньше половины сечения
|
||||||
|
frac = iron_penetration_fraction(0.00465, 1.4e-7, 500.0, 1350.0)
|
||||||
|
assert 0.02 < frac < 0.5
|
||||||
|
# быстрее импульс -> тоньше кольцо (монотонность по ω)
|
||||||
|
frac_fast = iron_penetration_fraction(0.00465, 1.4e-7, 500.0, 13500.0)
|
||||||
|
assert frac_fast < frac
|
||||||
@@ -61,13 +61,14 @@ def test_stage_is_feasible_with_realistic_components():
|
|||||||
assert result.feasible, result.reason
|
assert result.feasible, result.reason
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_energy_conserved_exactly_when_lossless():
|
def test_energy_conserved_exactly_when_electrically_lossless():
|
||||||
lossless_capacitor = CapacitorSpec(
|
lossless_capacitor = CapacitorSpec(
|
||||||
part_number="c-lossless", capacitance_uf=100.0, voltage_v=400.0, esr_ohm=0.0,
|
part_number="c-lossless", capacitance_uf=100.0, voltage_v=400.0, esr_ohm=0.0,
|
||||||
max_current_a=300.0, price=300.0, source="test",
|
max_current_a=300.0, price=300.0, source="test",
|
||||||
)
|
)
|
||||||
# снаряд без вихревых потерь: огромное удельное сопротивление -> R_eddy≈0,
|
# снаряд без вихревых потерь: огромное удельное сопротивление -> R_eddy≈0.
|
||||||
# чтобы «без потерь» действительно означало отсутствие всех каналов диссипации
|
# Электрических потерь нет, но МЕХАНИЧЕСКИЕ (трение о трубку + воздух)
|
||||||
|
# есть всегда — они и составляют весь energy_dissipated_j.
|
||||||
no_eddy_steel = ProjectileMaterialSpec(
|
no_eddy_steel = ProjectileMaterialSpec(
|
||||||
name="steel-no-eddy", density_kg_m3=7850.0, mu_r=200.0, b_sat_tesla=1.8,
|
name="steel-no-eddy", density_kg_m3=7850.0, mu_r=200.0, b_sat_tesla=1.8,
|
||||||
price_per_kg=100.0, source="test", resistivity_ohm_m=1e12,
|
price_per_kg=100.0, source="test", resistivity_ohm_m=1e12,
|
||||||
@@ -78,8 +79,9 @@ def test_energy_conserved_exactly_when_lossless():
|
|||||||
capacitor=lossless_capacitor, projectile=no_eddy_projectile,
|
capacitor=lossless_capacitor, projectile=no_eddy_projectile,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
assert result.feasible, result.reason
|
assert result.feasible, result.reason
|
||||||
assert result.energy_dissipated_j == pytest.approx(0.0, abs=1e-9)
|
# только трение/воздух: заметно меньше 1% энергии банки за миллисекунды разряда
|
||||||
balance = result.energy_remaining_cap_j + result.kinetic_energy_delta_j
|
assert 0.0 <= result.energy_dissipated_j < 0.01 * result.energy_in_j
|
||||||
|
balance = result.energy_remaining_cap_j + result.energy_dissipated_j + result.kinetic_energy_delta_j
|
||||||
assert balance == pytest.approx(result.energy_in_j, rel=1e-4)
|
assert balance == pytest.approx(result.energy_in_j, rel=1e-4)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -99,6 +99,36 @@ def test_writer_survives_duplicate_run_id_and_keeps_draining_queue(tmp_path):
|
|||||||
conn.close()
|
conn.close()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_writer_stats_only_bumps_counters_without_rows(tmp_path):
|
||||||
|
"""StatsOnly-сообщения (эволюция шлёт их для рядовых геномов): агрегаты
|
||||||
|
дашборда растут, а строк в runs не появляется."""
|
||||||
|
from gausse.storage.database import StatsOnly
|
||||||
|
|
||||||
|
db_path = tmp_path / "runs.sqlite3"
|
||||||
|
ctx = multiprocessing.get_context("spawn")
|
||||||
|
queue = ctx.Queue()
|
||||||
|
|
||||||
|
writer = ctx.Process(target=run_writer_process, args=(queue, db_path))
|
||||||
|
writer.start()
|
||||||
|
|
||||||
|
queue.put(_record("best-one")) # одна полная строка
|
||||||
|
queue.put(StatsOnly("evolve", True, 0.42, None))
|
||||||
|
queue.put(StatsOnly("evolve", False, None, "датчик: сигнал ниже порога"))
|
||||||
|
queue.put(StatsOnly("evolve", False, None, None))
|
||||||
|
queue.put(None)
|
||||||
|
writer.join(timeout=10)
|
||||||
|
|
||||||
|
assert not writer.is_alive()
|
||||||
|
conn = open_connection(db_path)
|
||||||
|
assert count_runs(conn) == 1 # строка только у полной записи
|
||||||
|
counters = dict(conn.execute("SELECT key, value FROM stats_counters"))
|
||||||
|
assert counters["total"] == 4 # но посчитаны все четыре
|
||||||
|
assert counters["feasible"] == 2
|
||||||
|
reasons = dict(conn.execute("SELECT reason, count FROM stats_reasons"))
|
||||||
|
assert reasons.get("датчик") == 1
|
||||||
|
conn.close()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def _writer_worker(queue, worker_id, n):
|
def _writer_worker(queue, worker_id, n):
|
||||||
for i in range(n):
|
for i in range(n):
|
||||||
queue.put(_record(f"proc-{worker_id}-run-{i}"))
|
queue.put(_record(f"proc-{worker_id}-run-{i}"))
|
||||||
|
|||||||
@@ -39,7 +39,9 @@ def test_run_detail_has_full_physics_and_distances(tmp_path):
|
|||||||
assert "inter_stage_gaps_m" in detail
|
assert "inter_stage_gaps_m" in detail
|
||||||
assert "coil_center_positions_m" in detail
|
assert "coil_center_positions_m" in detail
|
||||||
stage0 = detail["stages"][0]
|
stage0 = detail["stages"][0]
|
||||||
assert "electrical" in stage0 and "wire_resistance_ohm" in stage0["electrical"]
|
assert "electrical" in stage0 and "wire_resistance_ac_ohm" in stage0["electrical"]
|
||||||
|
# v2: скин/близость — AC-сопротивление обмотки выше DC
|
||||||
|
assert stage0["electrical"]["wire_ac_resistance_factor"] >= 1.0
|
||||||
assert "winding" in stage0 and "total_turns" in stage0["winding"]
|
assert "winding" in stage0 and "total_turns" in stage0["winding"]
|
||||||
assert "sensor_to_coil_distance_m" in stage0
|
assert "sensor_to_coil_distance_m" in stage0
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
Reference in New Issue
Block a user