[發(fā)明專利]一種基于分布式建模的電氣仿真方法

在審

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• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112949232A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 梁文毅;高秋
• 申請（專利權）人: 梁文毅
• 主分類號: G06F30/331
• 分類號: G06F30/331;G06F9/50;G06F111/02
• 代理公司: 溫州青科專利代理事務所(特殊普通合伙) 33390
• 代理人: 錢磊

1.一種基于分布式建模的電氣仿真方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

S1、在初始化時，讀入網表文件，所述的網表文件包括元件類型信息、元件管腳節(jié)點連接信息、元件模型參數信息；同時讀入仿真配置文件，所述的仿真配置文件包括收斂相關參數、變步長相關參數和積分算法；

S2、根據步驟S1導入的元件類型信息、元件管腳節(jié)點連接信息和元件模型參數信息，基于節(jié)點電壓法，建立求解方程，構造Jacobian初始矩陣；

S3、根據向量解狀態(tài)，初始化本次非線性迭代的起始求解向量、右端項，并根據上一步向量解狀態(tài)，給定當前時刻的步長；

S4、進入求解方程的非線性迭代求解過程：如果當前運算為當前時刻的第一次求解運算，則根據步驟S3提供的步長和初始向量解，更新Jacobian矩陣元素和右端項；如果當前運算不是當前時刻的第一次求解運算，則根據步驟S6計算得到的臨時向量解，更新Jacobian矩陣元素和右端項；

S5、分布式計算：基于MPI技術，并行求解矩陣方程，得到當前迭代的向量解；

S6、根據向量解，對非線性迭代進行收斂判斷，當矩陣求解收斂時，則進入步驟S7，否則返回步驟S4；根據當前計算得到的解向量，重新調用并行建模模塊，更新Jacobian矩陣元素和右端項，繼續(xù)求解當前矩陣，直到迭代收斂；當迭代次數超過最大迭代次數仍然不收斂時，給出警告信息；

S7、當步驟S6中的收斂判斷成立時，當前的步長迭代結束；根據當前仿真時刻，判斷仿真任務是否完成，若已達到設定的結束時間，則結束仿真，否則根據變步長算法，返回到步驟S3，設定步長、初始化下一個步長對應的解向量，重復步驟S3～S7過程。

2.根據權利要求1所述的一種基于分布式建模的電氣仿真方法，其特征在于：所述步驟S2中求解方程的構造采用分布式技術進行，具體為：將節(jié)點信息分配到局域網計算資源中，分別對各節(jié)點模型進行建模。

3.根據權利要求1所述的一種基于分布式建模的電氣仿真方法，其特征在于：所述步驟S3中非線性迭代采用牛頓-拉斐遜算法，步長的算法采用變步長運算。

4.根據權利要求2所述的一種基于分布式建模的電氣仿真方法，其特征在于：所述步驟S4的Jacobian矩陣元素和右端項更新過程采用分布式并行技術進行，具體為：根據步驟S2中的節(jié)點分配信息，在各節(jié)點進行方程參數和右端項激勵運算，各節(jié)點運算完成后，將所有信息反饋到主機，準備方程的分布式求解。

5.根據權利要求1所述的一種基于分布式建模的電氣仿真方法，其特征在于：所述步驟S4～S6為基于牛頓-拉斐遜算法的非線性迭代過程。

6.根據權利要求5所述的一種基于分布式建模的電氣仿真方法，其特征在于：在所述的非線性迭代過程中，運算量為兩個方面，一方面是系數矩陣和右端項的更新，另一方面是基于系數矩陣和右端項進行方程組的求解。