[发明专利]白盒与黑盒离散事件系统协同仿真的时序推进方法及装置

说明书

本公开提出一种白盒与黑盒离散事件系统协同仿真的时序推进方法及装置，属于协同仿真时序一致技术领域。其中，所述方法包括：根据离散事件系统中各白盒子系统的当前步长确定当前安全时间距离和所述各白盒子系统的当前仿真时间；根据所述当前安全时间距离和所述离散事件系统中各黑盒子系统的当前仿真时间，计算所述各黑盒子系统的当前安全仿真时间；根据所述各白盒子系统的当前仿真时间和所述各黑盒子系统的当前安全仿真时间，确定仿真中下一个推进的子系统；按照所述下一个推进的子系统的事件表推进仿真。本公开克服了对黑白盒模型协同仿真中乐观推进策略的不足，引入一种改进的时序推进方法，在尽量规避黑盒模型仿真回滚的情况下实现时序一致性。

技术领域

本公开属于协同仿真时序一致技术领域，特别提出一种白盒与黑盒离散事件系统协同仿真的时序推进方法及装置。

背景技术

随着工业4.0的到来，建模与仿真成为支撑复杂产品设计开发的重要手段。此外，信息物理系统(CPS)的概念进一步激发了研究人员将计算、网络和物理环境相结合，以实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。事实上，一个大型工程系统通常由来自不同学科的异构模型组成。具有不同来源和复杂耦合关系的多学科模型导致集成建模和仿真的复杂性增加。而在互联集成过程中极为关键的一步，则是在仿真推进过程中不同系统之间的时序一致性维护。

从系统状态变化的方式来看，异构模型可分为连续系统与离散事件系统。对于仅包含连续系统的复杂产品模型，已经有许多较为成熟的时序推进算法，例如联合仿真步算法、收敛积分步算法等等；而对于仅包含离散事件系统的复杂产品模型，普遍应用的时序推进算法包含保守的全局时钟控制方法以及乐观的虚拟时钟管理方法，以上方法均可以在维持系统间时序一致性的前提下保证仿真精度。

但从另一个角度来看，由于认知水平的不同，异构模型可以分为白盒模型、灰盒模型和黑盒模型。白盒模型是基于先验知识的模型，通常涉及一组确定性函数；而黑盒模型是从数据中获得并建立在统计信息基础上的模型。由于内部特征不同，这些模型在进行模型集成时也需要区别对待，仅仅简单地将它们归类为连续或离散是不合理的。然而研究人员很少考虑这个问题，缺乏在这种模式下的统一集成框架。随着机器学习的普及，数据驱动的建模将变得越来越普遍，为白盒与黑盒模型的协同仿真提出一个可行的集成框架是非常有必要的。同时，如何设计一种包容白盒与黑盒模型特性的合理推进方式也是值得探究的问题。

发明内容

本公开针对白盒与黑盒离散事件系统的协同仿真问题，在充分考虑白盒与黑盒模型特性的情况下，提出一种白盒与黑盒离散事件系统协同仿真的时序推进方法及装置。本公开克服了对于黑白盒模型协同仿真中乐观推进策略的不足，引入一种改进的时序推进方法，以在尽量规避黑盒模型仿真回滚的情况下实现时序一致性。其具体步骤如下：

本公开第一方面实施例提出一种白盒与黑盒离散事件系统协同仿真的时序推进方法，包括：

根据离散事件系统中白盒子系统的当前步长确定当前安全时间距离和所述白盒子系统的当前仿真时间；

根据所述当前安全时间距离和所述离散事件系统中黑盒子系统的当前仿真时间，计算所述黑盒子系统的当前安全仿真时间；

根据所述白盒子系统的当前仿真时间和所述黑盒子系统的当前安全仿真时间，确定仿真中下一个推进的子系统；

按照所述下一个推进的子系统的事件表推进仿真。

在本公开的一个具体实施例中，所述白盒子系统的当前仿真时间的初始值等于所述白盒子系统按照对应事件表推进的第一步的步长；所述黑盒子系统的当前仿真时间的初始值为0。

在本公开的一个具体实施例中，所述当前安全时间距离为所述白盒子系统的当前步长的最大值。

在本公开的一个具体实施例中，所述黑盒子系统的当前安全仿真时间为所述黑盒子系统的当前仿真时间与所述当前安全仿真距离之和。