[发明专利]一种连续系统模型的分布式交互方法

说明书

技术领域

本发明属于连续系统模型的分布式仿真领域，具体涉及一种连续系统模型的分布式交互方法。

背景技术

分布式仿真是系统仿真的一个新方向，在军事领域得到了广泛地应用，其深远的工程应用价值，已引起世界各国的广泛重视。它一般采用协调一致的结构、标准和协议，通过网络将分散在各地的仿真设备进行互联，其特点主要表现为分布性、交互性、异构性、时空一致性和开放性。分布式交互仿真技术使大规模复杂系统的仿真成为可能，并有效降低了仿真成本。

然而，对于连续系统模型，为了保证仿真结果的正确性，通常各个子系统的解算需要依照一定的解算次序，这种依序串行的解算方式在分布式仿真中显然不能有效地提高仿真效率。为了充分地利用分布式仿真的资源，需要将各个子模型并行解算，但是单纯的并行解算可能导致仿真结果出现较大的偏差。由此可见，无论是依序串行解算还是单纯并行解算，都不能充分发挥分布式仿真的优势，有必要探索分布式仿真的并行式解算以解决现有方法的不足。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种连续系统模型的分布式交互方法，在科学理论研究和实际工程应用中，可有效提高连续系统模型在分布式仿真环境下的解算效率。

本发明提出一种连续系统模型的分布式交互方法，具体包括以下几个过程：

步骤一：将连续系统模型分割为若干子模型。

步骤二：确定仿真引擎的时间推进步长。

步骤三：对子模型作修正。

步骤四：对子模型进行初始化。

步骤五：对修正后的子模型进行并行解算。

步骤六：判断是否满足仿真结束条件。

本发明具有以下优点：

(1)本发明提出一种连续系统模型的分布式交互方法，能够有效利用分布式仿真环境进行并行解算，提高仿真效率；

(2)本发明提出一种连续系统模型的分布式交互方法，能够有效降低仿真系统对通信延迟的不利影响和对外部资源的依赖程度；

(3)本发明提出一种连续系统模型的分布式交互方法支持与其他模型及平台进行联合分布交互仿真。

附图说明

图1是本发明提出的一种连续系统模型的分布式交互方法流程图；

图2是实施例中集中式仿真的控制系统；

图3是实施例中控制系统子模型1；

图4是实施例中控制系统子模型2；

图5是实施例中经过修正后的子模型1；

图6是实施例用三种仿真方式的结果。

具体实施方式

下面将结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。

本发明基于连续系统的频域分析建模，将连续系统分割为若干个子模型，且子模型之间存在着因果关系，通过比较并行式解算与串行依次解算的流程，可以发现，并行式解算在仿真过程中对连续系统模型做了修改，相当于引入了滞后环节，因而可通过对滞后环节进行补偿，以减小仿真结果的偏差。

本发明提出一种连续系统模型的分布式交互方法，如图1所示，具体包括以下几个过程：

步骤一：将连续系统模型分割为若干子模型。

在分布式仿真环境中，一个连续系统将被分割为若干个子模型，且子模型之间存在着数据交互关系，并分别部署在不同的计算机上。这种分割可以按照各个子模型的功能划分，也可单纯的按数值计算复杂性划分。子模型按照输出与输入的关系，可以分为两类：第一类子模型在t_n时刻的输出Y_n依赖于该时刻的输入X_n,即Y_n＝g(X_n)，第二类子模型在t_n时刻的输出Y_n只依赖于t_n-1时刻的输入X_n-1,即Y_n＝g(X_n-1)，因此，第一类子模型必须要先更新输入，然后才能进行内部解算，再更新输出；而第二类子模型却可以先更新输出，再更新输入值并进行内部解算。

步骤二：确定仿真引擎的时间推进步长。

计算各个子模型的解算周期的最大公约数作为仿真引擎的时间推进步长。

步骤三：对子模型作修正。

单纯的并行式仿真相当于在子模型的输入与输出之间加入了一个滞后环节因而可以通过在子模型中适当添加一个超前环节进行补偿。需要注意的是，如果子模型为一阶系统，则添加一个超前环节将改变子模型的类型，使得子模型从第二类子模型转变为第一类子模型。