[发明专利]一种半物理仿真系统及仿真方法

权利要求书

1.一种半物理仿真系统，其特征在于，包括服务端、设备客户端和多个仿真客户端，设备客户端和仿真客户端分别通过模型客户端和V2R客户端接入服务端，服务端生成与设备客户端、仿真客户端通信的通信插件；

服务端和多个仿真客户端组成多源异构分布式集成仿真架构；仿真客户端提供生成物理设备虚拟模型的建模工具，将通信插件导入建模工具，经建模工具解析后生成客户端通信插件；模型客户端采集建模工具内物理设备虚拟模型的数据，并通过客户端插件将其发送至服务端；服务端与多个仿真客户端之间采用并行通信，并通过同步时钟实现仿真过程的全部仿真客户端的同步数据交互；

设备客户端用于提供测控工具，设备客户端将通信插件导入测控工具，经测控工具解析后生成设备通信插件；物理设备通过V2R客户端接入设备客户端；V2R客户端采集物理设备运行数据，并将其通过设备通信插件发送至服务端；

服务端搭建建模工具与测控工具的联合仿真接口并生成V2R客户端联合信息输入插件，服务端将V2R客户端联合信息输入插件导入测控工具，经测控工具解析后生成控制输入插件；

由控制输入插件向服务端输入联合仿真配制信息；模型客户端通过客户端通信插件读取联合仿真配制信息，并将其发送至建模工具，运行建模工具生成物理设备虚拟模型；模型客户端采集建模工具内的物理设备虚拟模型的数据，并将其通过客户端插件发送至服务端；V2R客户端通过设备通信插件读取服务端物理设备虚拟模型的数据，并通过测控工具解析其指令，以控制物理设备运行；V2R客户端采集物理设备运行数据，并将其通过设备通信插件发送至服务端；模型客户端通过客户端插件采集服务端内物理设备运行数据，并将其发送至仿真客户端的建模工具，建模工具解析物理设备运行数据并对物理设备虚拟模型进行修正。

2.根据权利要求1所述的一种半物理仿真系统，其特征在于，所述服务端建立集成全部虚拟模型和V2R客户端模型的白盒模型，并将其展示于服务端界面。

3.根据权利要求1所述的一种半物理仿真系统，其特征在于，所述通信插件为TCP/IP协议封装的*.FMU或*.DLL插件。

4.根据权利要求1所述的一种半物理仿真系统，其特征在于，所述联合仿真配制信息包括运行参数、通信步长和仿真时长。

5.根据权利要求1所述的一种半物理仿真系统，其特征在于，所述服务端通过同步时钟实现全部仿真客户端的同步数据交互；

在某一通信步内，当所有虚拟模型都完成运行并推进到该通信步内后，服务端利用多线程并发的方法同时与各个虚拟模型完成当前通信步内的同步数据交互，完成较快的虚拟模型原地等待，等到全部虚拟模型的同步数据交互都完成后，服务端发出指令，时间步向前推进一帧，仿真进入下一通信步。

6.根据权利要求1所述的一种半物理仿真系统，其特征在于，所述服务端通过信息物理融合同步机制实现与物理设备的数据交互；

V2R客户端通过设备通信插件采集服务端上虚拟模型的运行数据，并通过测控工具解析其指令，后发送至物理设备，物理设备按指令运行；V2R客户端采集物理设备的运行数据，并通过设备通信插件对其数据格式进行转换，转换完成后将物理设备的运行数据发送至服务端。

7.根据权利要求1所述的一种半物理仿真系统，其特征在于，多个客户端用于生成虚拟模型的建模工具可以相同也可以不同，其通信步长也可以不同。

8.根据权利要求1-7所述的一种半物理仿真系统的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立多源异构分布式集成仿真架构：

多个仿真客户端通过模型客户端接入服务端，并通过客户端插件与服务端通信；服务端与多个仿真客户端之间采用并行通信，并通过同步时钟实现仿真过程的全部仿真客户端的同步数据交互；

2)建立服务端与物理设备的连接：

设备客户端通过V2R客户端接入服务端；物理设备通过V2R客户端接入设备客户端，并通过设备通信插件与服务端进行通信；

3)建立联合仿真接口：

服务端搭建建模工具与测控工具的联合仿真接口，并生成V2R客户端联合信息输入插件，将V2R客户端联合信息输入插件导入设备客户端内的测控工具，经测控工具解析后生成控制输入插件；

4)进行仿真：

由控制输入插件向服务端输入联合仿真配制信息；模型客户端通过客户端通信插件读取联合仿真配制信息，并将其发送至建模工具，运行建模工具生成物理设备虚拟模型；模型客户端采集建模工具内的物理设备虚拟模型的数据，并将其通过客户端插件发送至服务端；V2R客户端通过设备通信插件读取服务端物理设备虚拟模型的数据，并通过测控工具解析其指令，以控制物理设备运行；

V2R客户端采集物理设备运行数据，并将其通过设备通信插件发送至服务端；模型客户端通过客户端插件采集服务端内物理设备运行数据，并将其发送至仿真客户端的建模工具，建模工具解析物理设备运行数据并对物理设备虚拟模型进行修正。