[发明专利]具有延迟补偿的协同仿真系统及控制协同仿真系统的方法

说明书

提供了一种在协同仿真系统(100)中的子系统之间提供稳定通信的方法。该方法包括提供(200)描述第一物理系统的旋转体(106)的输出角速度的信号S₁；利用连续移动平均(CMA)滤波器(108)过滤(202)所述信号S₁并且形成时间离散的第一输出信号在第二子系统中，接收信号并且由表示的角速度被施加(204)于第二物理系统(104)。响应信号描述由第二子系统产生的力矩。由第一子系统接收响应信号其中基于响应信号与时间离散阻尼信号之间的差异形成时间离散的反馈信号通过向第一物理系统的旋转体施加惯性力形成阻尼信号从而形成与同步的时间离散阻尼信号向旋转体施加作为力矩的时间离散反馈信号

技术领域

本发明涉及一种用于物理系统(physical systems，也可称实体系统)的控制及协同仿真的方法。特别地，本发明涉及一种用于在控制或协同仿真系统(co-simulationsystem)中的子系统的连接中提供稳定性的方法。

背景技术

汽车工业在产品改进中加快了其步伐。同时，在最终产品中配置了越来越多的机电一体化系统。这些系统被实际上研制并且必须集成在带有目的驱动保真度仿真模型(purpose driven fidelity simulation models)的目的驱动的集成平台中。接口标准的引进——所谓的功能样机接口(functional mock-up interface，简称FMI)使得该过程能够更大规模地展开。

在域特定创作工具(domain specific authoring tools)中产生物理系统的所使用仿真模型。这些工具用于其适配目的数值求解器。由于物理系统主要在连续时域内被模型化，因此所得到的协同仿真模型事实上是采样系统。出于这种原因，众所周知的是限制被模型化系统(modeled system)的频带宽度以很好地适配在奈奎斯特频率。

但是，例如机械系统的协同仿真具有很强的耦合接口。在特定情形下当输入运动信号时，所得到的力和/或力矩(反之亦然)必须被反馈。但是，所施加的运动(或力和/或力矩)产生连续时间阶跃响应，其引起具有相对较大带宽的噪音。

此外，由于存在前述可获得的若干不同专有权的协同仿真接口，需要开放式标准API，在前面被称为功能样机接口(FMI)。开放式标准允许分享和分配仿真模型以首要支持日益增加复杂性的系统机电一体化的发展。由于网络控制器，多个域也物理地连接。

但是，随着利用共同接口的协同仿真模型递增的可用性，这种子系统的功能和性能也有越来越多的不确定性，当连接来自不同制造商和具有不同特性的子系统时其可能导致问题。特定的子系统可能被视为仅仅由其输入和输出限定的黑盒。当连接两个子系统时，由于子系统采样所致的往返行程时延可能发生接口不稳定。

不稳定性问题例如可由大的感应系数/惯性比所致，其中采样导致纯粹的时间延迟。因此能够通过奈奎斯特图分析连接的开放系统的稳定性。该奈奎斯特图显示该阶段是重要的并且能够通过更快的采样或改变子系统之间接口的因果关系来减少它。然而在运行中改变因果关系是很难的，需要聪明的主系统来集成多种模型。从技术观点看可能更快采样，但从性能观点看常常又不可行。

因此，期望减轻或消除涉及可能在两个子系统之间接口内(特别是在已知的子系统与黑盒子系统之间接口内)发生的不稳定性的问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述及其它缺陷，本发明的一个目标是提供协同仿真的改进方法以及提供子系统之间的稳定接口的协同仿真系统。