[发明专利]模拟执行方法、程序和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于执行机动车控制系统等的模拟的技术。

背景技术

近来，具有多个处理器的所谓的多处理器系统已经在科学计算、模拟等领域中使用。同时，在其发展仅在近来已经被特别促进的模拟领域中，存在用于诸如机器人、机动车和飞机的机电一体化产品的工厂(plant)的模拟软件。利用电子组件和软件技术的发展的益处，通过使用像神经网络、无线LAN等那样铺设的线缆连接来电子地控制机器人、机动车和飞机等的大部分零件。

虽然这些在本质上是机电一体化装置，但是它们也包含大量的控制软件。因此，这样的产品的开发已经要求花费长的时间段、巨大的成本和大量的人力以开发控制程序并测试该程序。

作为用于这样的测试的传统技术，存在HILS(硬件在环模拟)。特别的，用于测试机动车中的所有电子控制单元(ECU)的环境被称为全机动车HILS。在全机动车HILS中，通过将真实的ECU连接到仿真发动机、变速机构等的专用硬件装置，根据预定情形在实验室中进行测试。来自ECU的输出被输入到监控计算机，并且在显示器上进一步显示以允许负责测试的人观看显示，以便查看是否存在任何异常行为。

然而，在HILS中使用专用硬件装置，并且必须物理地连线该装置和真实的ECU。因此，HILS涉及许多准备。而且，当通过将ECU替换为另一个来进行测试时，必须物理地重新连接该装置和ECU，需要更多的工作。而且，因为该测试使用真实ECU，所以花费实际时间来进行测试。因此，需要大量的时间来测试许多情形。另外，用于HILS的仿真的硬件装置通常很昂贵。

因此，近来已经提出了一种用于以软件来配置整个模拟而不使用这样昂贵的仿真硬件装置的技术。在该技术中，使用连续的模拟来用于工厂部件，诸如发动机或传送装置，并且使用状态图或实际软件代码来用于控制器部件件。根据用于控制器部件的模拟方法，前者被称为MIL(模型在环)模拟，并且后者被称为SIL(软件在环)模拟。根据MIL或SIL，可以在没有任何ECU的硬件的情况下进行测试。

作为用于支持这样的MIL/SIL的配置的系统，例如，存在模拟建模系统——可从Mathworks公司获得的MATLAB(R)/Simulink(R)。在使用MATLAB(R)/Simulink(R)的情况下，通过图形界面在屏幕上布置功能块，并且指定处理流程，由此使得能够建立模拟程序。在此，功能块包括用于调用基本运算的块的类型，所述基本运算诸如加法和乘法、积分、条件分支和另外的软件代码，并且每一个块分别具有输入和/或输出。包括作为控制器的表现的软件块的模拟是SIL。

在下面的说明中，当这样的模拟的单元耦合在一起时，每一个模拟器被称为逻辑过程(process)。作为操作由多个逻辑过程构成的耦合的模拟系统的方法，已知并行的分立事件模拟。例如，非专利文件1公开了使用多个逻辑过程的并行分立事件模拟方法。根据该文章，示出仅需在每一个逻辑过程本地保存因果关系，以避免系统中的定时不一致，并且保证跨逻辑过程的事件因果关系的保存。因为不需要系统范围的同步处理，所以不需要同步开销。

图1是示出由多个逻辑过程构成的机动车模拟系统的配置的一部分的框图。图1中的系统具有CAN仿真器102、ECU仿真器104、发动机模拟器106、ECU仿真器108和变速器模拟器110，其中每一个是以软件实现的逻辑过程。在图1中，逻辑过程在交换消息以给出事件的通知的同时彼此合作地工作。

向每一个事件加上时间信息，并且这意味着在接收侧上的逻辑过程执行处理的模拟时间。在事件时间信息中，不允许设置比发送侧上的逻辑过程的模拟时间更早的时间。这是因为，不能请求过去时间的处理。如果部件通过网络互连，因为其间的传送被延迟，所以接收时间在值上应大于发送时间。在通过使用定时器功能等来执行处理的情况下，可以在设置定时器的时间(发送)和产生警告的时间(接收)之间提供时间差，或者如果接收侧允许一定量的延迟，则可以将所允许的范围设置为时间差。

关于在两个逻辑过程A和B之间的事件通信，将发送时间和接收时间之间的时间差分类为时间延迟，并且在图2中示意地示出了该时间差。

图2(1)是没有时间延迟的情况，示出其中A和B不能被并行地执行的强耦合结构。该情况不能被划分为不同的逻辑过程，并且因此需要作为单个模拟器执行计算。如果该结构允许一些误差并且每一个短的时间段并行地执行A和B，则它将是弱耦合模拟。