[發明專利]多領域協同仿真計算的耦合控制方法

有效

• 申請號: 201210303316.9
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN102867081A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 鄒益勝;丁國富;張衛華
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

所屬技術領域

本發明涉及仿真控制技術領域。

背景技術

目前協同仿真在考慮各領域間的相互影響時，一般以領域間的單向影響或離線影響仿真應用為主，在少數的考慮領域間雙向在線影響的協同仿真應用中，主要考慮兩個子領域間的相互作用，并未提出多領域間的基于仿真步長級的多向耦合控制方法。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明的目的是研究提供一種多領域協同仿真計算的耦合控制方法，使之克服現有技術的以上缺點。

本發明的目的是通過如下的手段實現的。

在基于接口的多設備參數、多領域間的相互作用關系及控制參數的環境中實現協同仿真基于仿真步長級的多向耦合控制，包括以下步驟：

(1)獲取參與協同仿真的各領域系統設備的參數及協同仿真控制參數，作為協同仿真系統的輸入，根據各領域間的耦合作用關系，建立多領域協同仿真模型；

(2)進行多領域協同仿真系統初始化，根據各領域的仿真步長對多領域協同仿真系統劃分為多層結構：仿真步長相同的定義為一層，隨著仿真步長的增長，層級增加；

(3)進行第i層(i為變量，代表從0到系統最高層，下同)領域的耦合仿真計算推進，協同仿真系統以各領域的最小仿真步長為推進單位，其耦合仿真推進過程為：

1)啟動第i層領域的仿真計算；

2)采用虛擬時間軸同步方法進行第i層領域的仿真時長同步控制，保證該層各領域在協同仿真推進過程中的同步；

3)當判別第i層的各領域滿足耦合條件時，求解第i層領域間的耦合計算模型，并更新第i層相關領域的耦合作用邊界條件，否則返回1)，繼續進行仿真推進；

4)判別仿真終止條件，滿足條件則仿真停止退出，否則，返回1)，并采用不同領域間采用數據插值方法和耦合邊界緩和過渡方法對第i層各領域的邊界條件加載方法進行控制，以確保協同仿真耦合控制過程的平穩推進；

(4)各領域在耦合控制下更新邊界條件，同時根據約定的時間步長輸出該步的協同仿真計算結果；

(5)協同仿真結束，對輸出的多領域協同仿真計算結果進行后處理。

采用本發明方法，實現了多領域間基于仿真步長級的多向耦合仿真，可以滿足領域間相互作用強且領域間關系復雜的多領域協同仿真應用需求。同時，本發明方法考慮了耦合計算穩定性及精確性保障措施。通過對各子系統間的耦合邊界采用緩和插值過渡的方法，如在該耦合步獲得的耦合邊界數據，通過分步插值的方式加載到本子系統隨后連續的幾次仿真計算中，由此避免因耦合邊界突變導致相關聯的子系統仿真計算的失穩，可以增強協同仿真系統耦合計算的魯棒性。同時在系統插值計算時，針對不同的子系統采用各自適合的插值算法，提高了耦合邊界數據的精度，并最終提高整個協同仿真系統耦合計算的精度。

附圖說明

圖1一種多領域協同仿真計算的耦合控制方法流程圖

圖2多層次的耦合仿真步長控制系統描述圖

圖3多層次耦合仿真步長協調算法流程圖

圖4耦合模型數數據處理算法示意圖。

具體實施方式

下面，結合附圖，對本發明的內容作進一步的詳述。

在進行多領域協同仿真推進時，由于各領域的仿真步長、仿真時長不一致，導致協同仿真推進過程中各領域間存在時空不同步現象，為實現多領域協同仿真基于仿真步的耦合控制，提出一種多層次的多領域協同仿真耦合控制方法，如圖1所示，其流程描述如下：

(1)獲取參與協同仿真的各領域系統設備的參數及協同仿真控制參數等，作為協同仿真系統的輸入，并根據各領域間的耦合作用關系，建立多領域協同仿真模型。

(2)進行多領域協同仿真系統初始化。由于多領域仿真中的各領域仿真步長不一，根據各領域的仿真步長對多領域協同仿真系統進行分層。將仿真步長相同的定義為一層，領域個數不限，隨著仿真步長的增長，層級增加，據此方法將整個系統劃分為多層結構。如協同仿真中的四個領域的仿真步長分別是0.001s，0.05s，0.05s，0.2s，則領域1定義為第一層，領域2和領域3定義為第二層，領域4定義為第三層。設定各層的耦合仿真步長和累積仿真步長，對協同仿真系統進行初始化，各領域按初始條件進行第一步仿真。

(3)進行第i層領域的耦合仿真計算推進。圖1中所示的協同仿真系統分為m層，共有n個領域參與協同仿真，根據各領域的仿真步長，仿真步長的領域定義為一層，假設領域1和領域2定義為第0層，領域3定義為第1層，以此類推，領域n定義為第m層。協同仿真系統以各領域的最小仿真步長為推進單位，其耦合仿真推進過程為：