» » » Дэйв Кеммер: Ответы на вопросы сообщества
Дэйв Кеммер: Ответы на вопросы сообщества
2 089 1

Дэйв Кеммер: Ответы на вопросы сообщества

После публикации статьи Дэвида Кеммера о разработке шинной модели седьмой версии, на форуме пользователей iRacing ему было задано множество вопросов, на некоторые – часто задаваемые и наиболее удачные, Дэвид дал ответ:

1. Учитывая ваше текущее понимание, что эта работа по NTM займет более 10 лет жизни, не стали бы теперь использовать эмпирический подход, если бы пришлось выбирать снова?

Нет. Абсолютно нет. Я фактически придерживался эмпирического подхода в течение 20 лет, работая в Papyrus и в ранние годы iRacing. Это научило меня чему-то важному: эмпирический подход становится тем медленнее, чем больше шин вы пытаетесь моделировать, чем больше автомобилей вы пытаетесь моделировать. Это слишком много переменных, и их корректировка требует много тестирования и испытаний между изменениями. Неизбежно кто-то поднимет проблему, что эмпирическая модель в чем-то не соответствует реальным шинам, и это приводит к добавлению какого-то нового кусочка кода в модель, с большим количеством параметров, которые теперь необходимо добавить ко всем шинам и автомобилям ... больше испытаний, новые тестирования, до тошноты.

В случае с моделью, основанной на физическом характере, нам потребовалась проделать огромную работу, чтобы добраться до того места, где мы находимся сейчас, но теперь разработка ускоряется, а не замедляется как в случае с эмпирической моделью. Это потому, что чем больше мы знаем, тем легче все получается. Несколько раз случалось, что модель вызывала удивление своим поведением, но, присмотревшись к реальным данным, мы поняли, что поведение было правильным. Очень часто числа и понятия, которые мы уже знаем, позволяют нам иметь более четкое представление о том, чего мы еще не знаем. Это абсолютно правильный подход - я восхищаюсь моделью версии 7. Многие вещи работают в ней правильно. Будут ли у нее какие-то проблемы? Вероятно. Также переход на нее займет некоторое время, но это большой шаг в правильном направлении.

В качестве примера, абстрагируясь от шин, подумайте о эпициклах Птолемея как о способе описания движения планет по сравнению с эллиптическими орбитами Кеплера вокруг Солнца. Модель Птолемея была определенно эмпирической. Невозможно понять, какие эпициклы и деференты у какой-либо конкретной планеты, или насколько велики эти круги или что-то еще. Это просто массивная кривая, подходящая к модели, которая не имеет теоретических обоснований. Кеплер придумал намного лучшую, более простую форму кривой, хотя он также не знал теории этого. К сожалению, он умер, думая, что его 25-летняя работа была полной неудачей, потому что он не смог объяснить божественный порядок небес. Исаак Ньютон, однако, знал о работе Кеплера (удивительно, если вы когда-либо читали работу Кеплера), и это было одной из вещей, которые помогли привести его к теории гравитации. Посмотрите, какой прогресс был достигнут из работ Кеплера и Ньютона, по сравнению с Птолемеем. Хорошая теория всегда превосходит просто большой объем данных.

«Волшебная Формула» похожа на эпициклы Птолемея. Она хорошо подходит для набора собранных данных (в основном) и может с достаточной точностью прогнозировать то, что должно быть спрогнозировано в большинстве распространенных ситуаций. Наша физическая модель подобна теории Ньютона, поскольку она способна объяснить, что происходит, и даже предсказать, что мы не знали. На самом деле она сложнее и интереснее и намного круче, чем теория гравитации Ньютона, но все-таки мы могли опираться на работы гораздо больших гигантов мысли, чем мог Ньютон, поэтому он по-прежнему выигрывает титул умнейшего парня. Например, Ньютон сделал всю свою важную работу до того, как Эйлер даже родился! Плюс ко всему, в нашем симе мы используем теорию тяготения Ньютона и она прекрасно работает, поэтому мы обязаны отдать Ньютону должное. Кроме того, потому что вычисления.

2. Как вы проводите проверку всей этой работы?

Это хороший вопрос, и, к сожалению, ответ на него будет гораздо более сложный и неудовлетворительный, чем хотелось бы всем нам. Идеальный ответ: «Для каждого элемента этой модели мы провели эксперименты, которые подтвердили нашу теорию, и мы опубликовали много статей в рецензируемых журналах, и наши результаты были подтверждены в ряди других независимых лабораториях по всему миру». Извините, но это не так. Это больше похоже на обыденную, повседневную рутину.

К счастью, многие ученые во всем мире опубликовали книги и статьи в рецензируемых журналах, которые дают результаты, которые мы можем использовать для построения нашей модели. Самое главное помнить, что когда мы видим документ с некоторыми данными, и мы используем эти данные, чтобы создать немного теории, то мы НЕ можем использовать эти же данные для подтверждения теории. Нам нужно найти новые данные, которые мы не видели раньше. Мы часто получаем данные от автопроизводителей, или гоночных команд, или даже (редко) шинных компаний, в дополнение к поиску новых книг и статей. Иногда мы используем данные для теоретизирования, иногда мы используем их для проверки. Но не одновременно. Данные часто очень зависят от условий эксперимента. В хороших документах подробно объясняются условия эксперимента и используемые материалы. Используя это, я могу воспроизвести этот эксперимент практически, иногда в коде, иногда в электронной таблице, и посмотреть, что выводит моя модель. Я прочитал много статей, рассказывающих о динамических экспериментах на резине. Большинство из них раскрывают состав резины; если же нет, то такие данные имеют меньшую ценность.

При создании любого сложного моделирования всегда будет много неизвестных чисел. Но чем больше мы узнаем, тем больше этих чисел приобретают разумный диапазон значений. Это немного похоже на сборку головоломки. Сначала это кажется невозможным, но как только вы соберете несколько кусочков вместе, то общий контур становится яснее, и все становится легче. Этот процесс всегда сопровождается двойной, тройной, четырехкратной проверкой на новых данных.

Как общий принцип, я всегда стараюсь устранить любые «магические» (т.е. необъяснимые) числа. Каждый параметр, который мы используем, должен иметь основу в действительности - либо он был измерен (и мы знаем, при каких условиях), либо он выводится из общепринятой физической теории. Некоторые числа довольно легко получить, например, момент инерции правого переднего колеса вокруг его оси вращения. Другие - намного труднее, например, какая температура будет у каркаса правого переднего колеса после 20 кругов в Шарлотте? Но многие цифры связаны друг с другом - температура правого переднего каркаса связана с нарастанием давления после 20 кругов, поэтому, если мы знаем одно из этих чисел (мы можем узнать, как растет давление, получив данные от гоночной команды), мы можем вывести другое, пусть и в небольшом разумном диапазоне. Долгое время сопротивление шины качению рассчитывалось с помощью эмпирической модели, потому что мы не могли точно рассчитать его исходя из общих принципов. И для того, чтобы все автомобили и шины в итоге получили разумные температуры и давления, нам требовалось нажать волшебную кнопку, Коэффициент Вращающейся Температуры, чтобы получить числа, которые были в правильном диапазоне.

Теперь мы можем вычислить сопротивление качению из модели каркаса и параметров материала каркаса, которые также измеряемы. На данный момент мы сохраним Коэффициент Вращающейся Температуры на всякий случай, но в идеале он должен быть 1.0 (т.е. никаких изменений для модели сопротивления качению не требуется) почти для каждой шины. Если нет, то это даст хорошую информацию для нас. Может быть, для всех шин будет около 1.2, значит в этом случае есть что-то, что не учитывается в модели, или, может быть, это будет совсем другое число для каждой шины, и в этом случае я начну пытаться выяснять, что же я делаю неправильно. Таких магических чисел в нашей модели шин осталось не так много. Если магические числа отсутствуют и все работает корректно - это хорошая модель. В этом смысле валидация является непрерывной частью работы.

Некоторая валидация, безусловно, происходит по «ощущениям» и отзывов от настоящих гонщиков, которые по своему опыту должны знать, какое поведение должно быть. Мы также проводим большое количество таких тестирований. Но чувство может быть иллюзорным, поэтому мы должны быть осторожны. Всегда есть задержка в ФФБ-рулях, а также отсутствие чувства «пятой точки», что делает управление в заносе сложнее, чем в реальной жизни. Я всегда понимаю, что в симе я перехожу за лимит и слишком агрессивен с автомобилем (что, я считаю, довольно распространено среди всех нас). Раньше, каждый раз после реального гоночного уик-энда, я был намного быстрее в симе. Почему? Потому что реальный автомобиль заставлял меня быть более плавным и не переходить предел. Использование того же подхода в симах также будет лучше. Если у вас есть ощущение «правильности» в симе, иногда это означает, что он слишком прощает ваше (вероятное) превышение предела. Как только вы привыкнете к более реалистичному, менее прощающему поведению, контроль в симе будет таким же легким. Вам просто нужно быть более плавным и быть начеку, чтобы вы могли быстрее реагировать на чрезмерный угол или любую другую нехорошую ситуацию.

3. Когда будут смоделированы проплешины?

Уже смоделировано 95% поведения при блокировке. Никто же не отказывается от участия в чемпионате, потому что кто-то другой блокирует колеса в каждом повороте и ему ничего за это не бывает. Моделирование оставшихся 5% находится в списке дел, но в настоящее время это планируется после дождя, что является еще одной фичей, которую все ждут.

4. Насколько сильно происходит вулканизация резины на ходу?

Совсем не так много, если ваши температура каркаса не превышают 265 градусов по Фаренгейту (130 C). Поэтому это по большей части относится к овальным гонкам с высокими скоростями, но и даже там это всего лишь один эффект из нескольких, которые уменьшают сцепление.

5. Расскажите подробнее о разрушениях шин при перегреве.

Я не хочу обращать на это сильное внимание, это будет в какой-то степени быстрым событием спускания шины (то есть давление уходит в ноль, точно так же, как и повреждения текущих шин), основанное на чрезмерной температуре, держащейся слишком долго. Главное - сделать невыгодным в разумных пределах использование очень низкого давления в шинах. Но, даже и раньше, слишком низкое давление во многих случаях было не самым быстрым. Кроме того, на данный момент поведение, приближающееся к критической скорости и за ее пределами, может быть немного странным из-за некоторых упрощений модели. Это то, о чем я знаю и пытаюсь исправить.

6. Насколько адекватны результаты лабораторных экспериментов, полученные реверс-инжинирингом резиновых компаундов?

Они дают диапазон значений и ограничений по возможностям. Мы имеем довольно хорошее представление о том, какой долей компаунда является графит, и менее точной представление о содержании полимера и масла. Лабораторные тесты дают некоторые необработанные данные, которые также очень полезны. Другая двойная проверка - это испытание твердости по Шору на протекторах шины. Но это зависит от температуры, продолжительности снятия данных (одна секунда, три секунды, десять секунд?) и от толщины протектора, поэтому нужно проявлять осторожность. Данные телеметрии полезны для определения сцепления (тем более, что геометрия наших трасс близка к точной), но необходимо точно знать действовавшие аэродинамические силы.

7. Почему бы не сразу обновить все автомобили на новые шины?

Переход к модели V7 похож на то, как новый производитель шин входит в гоночную серию. Автомобили часто разрабатываются вокруг шин. Изменение конструкции шин и/или резиновой смеси довольно сильно может изменить поведение автомобиля даже в реальном мире. Поэтому необходимо провести большое количество тестирований и настроек. Лучше сначала получить обратную связь от какого-то ограниченного количества автомобилей. Если в модели есть что-то, что нужно изменить, мы можем сделать это, не испортив настройки для всех других автомобилей. Кроме того, в коде V7 требуется больше «допиливания» для правильной работы с грязью. Я думаю, что в долгосрочной перспективе эта версия будет лучше, но мы, вероятно, оставим V6 на грязи на некоторое время. Грязь маскирует срыв после предела, который является одной из самых больших проблем на твердом покрытии.

8. Как модель соотносится с моделями производителей шин, и будут ли они заинтересованы в том, что вы делаете?

Я действительно не знаю ответа, но могу только рассуждать. У больших производителей шин другие цели, чем у разработчика симулятора. Во-первых, им не нужна модель, которая работает в режиме реального времени. Поэтому они могут широко использовать анализ конечных элементов (FEM). Для нас это немного похоже на трассировку лучей из киноиндустрии. Возможно, мы однажды мы сможем приблизиться к этому, но, вероятно, всегда будет более быстрый способ рисовать вещи. Производители шин, вероятно, больше всего заботятся о том, чтобы продавать больше шин публике, которой интересно спокойное вождение. Мы заинтересованы в том, чтобы продавать больше подписок знатокам вождения на пределе. Общественность покупает шины, основываясь на трех стандартные вещах, которые правительство обязало указывать: рейтинг сцепления (в основном, насколько хороша шина при остановке будучи заблокированной на скорости в 40 миль в час на мокрой дороге), пробег (миль на галлон сжигаемого топлива, т.е., по существу сопротивление качению на шоссе), и рейтинг износа (сколько миль пройдет шина до замены). Кроме того, публика не хочет, чтобы их шины лопали при проезде по пивной банке. На это мы можем согласиться - гонщики тоже этого не хотят. Общественность хочет шины, которые не слишком шумные или жесткие на шоссе.

Большая часть работы FEM, которую делают шинные компании (но не все, я уверен), имеет отношение к тому, где и как нагреваются шины? Каковы напряжения в ключевых точках и как долго материалы шин могут выдерживать эти напряжения и тепло? Как мы можем эффективнее удалять воду из области протектора? Как сделать блоки протектора более тихими? Если некий Joe не следит за давлением и едет по шоссе с 5 psi в задней шине, как мы можем защитить его от самого себя? А нас от ответственности? Как мы одновременно можем увеличить сцепление на влажном покрытии, уменьшить сопротивление качению и заставляем шину прослужить дольше? Можем ли мы сделать все это с более дешевыми материалами? И, конечно, можем ли мы сделать действительно крутое видео для показа во время Суперкубка? (желательно, чтобы нашей графикой модели FEM был спасен маленький ребенок)

Мы заботимся о первом (как и о том, где накапливается тепло), но гораздо меньше об остальном. Я думаю, что шинные компании уже сейчас в состянии получить лучше данные для своих целей, чем мы. Но мы лучше в получении цифр для наших целей, чем они.

9. Вы видели видео Ники Тиима?

Да. И я должен сказать, что видео Ники так же интересно смотреть, как слушать Йенса Фойгта, объявляющего байк-гонку. Другими словами, потрясающе! И, честно говоря, он прав насчет скольжения и сцепления сверх предела в модели V5. Хотя, я думаю, что все не так плохо, как он говорит. Хорошо, может быть и так, раз уж это так популярно. Но он также говорит, что ему нравится «керб-серфинг» (классный термин), и это имеет большое отношение к жесткости каркаса шинной модели V6, что, я думаю, очень хорошо. И ему нравится все остальное касательно iRacing, включая графику и реалистичность геометрии треков. Думаю, в этом он также прав.

10. Какова частота дискретизации вашей физической модели?

Короткий ответ - 360 Гц. Но мы считаем силы дважды за каждый шаг обновления, поэтому мы производим расчеты шин игрока, по крайней мере, 4x2x360 = 2880 раз в секунду. И даже больше, если шина контактирует с несколькими поверхностями (т.е. бордюрами). Мы используем тип float IEEE.

Перевод Дмитрия Скулкина.
Обсудить на форуме | Нашли опечатку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Комментарии 3

      1. VeTeR Офлайн 6 апреля 2018 12:38
        2
        0
        Почему никогда? Сказано же - после реализации дождя, т.е. мокрой трассы, связано это с реализацией самих дождевых шин и физикой мокрой поверхности.
        --------------------
        http://forum.simracing.su
    1. Valery 2 мая 2018 05:11
      3
      0
      5% после дождя, дождь после дня-ночи и т.д. =)

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан. Обязательные для заполнения поля помечены *

  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent

Спам проверка: *