[发明专利]用于控制和协同仿真实体系统的方法和系统

说明书

提供了一种用于在包括多个表示实体系统的子系统的系统中控制和协同仿真的方法。所述方法包括：在仿真第一实体系统的第一子系统中，提供表示第一实体系统的特性的第一时间连续输出信号。使用作为抗混叠滤波器的连续移动平均(CMA)滤波器对输出信号滤波以形成经滤波的时间连续信号；其中经滤波的输出信号包括：对时间连续信号积分以形成积分信号；对积分信号进行采样；对于每个样本，由当前样本和在先样本形成平均值；并且由平均值形成经滤波的时间连续信号；其中所述方法进一步包括将经滤波的时间连续信号提供至仿真第二实体系统的第二子系统。还提供了用于完成所述方法的系统。

技术领域

本发明涉及一种实体系统(physical systems)的控制和协同仿真(co-simulation)的系统和方法。特别地，本发明涉及控制或协同仿真系统中子系统的连接。

背景技术

汽车工业加快了其产品开发的步伐。同时在最终产品中增加了机电系统的数量。这些系统被虚拟地开发并且必须用目的驱动保真度仿真模型集成在目的驱动集成平台内。接口标准的引入即所谓的通用模型接口(functional mock-up interface，简称FMI)使得能够在更大的规模上开发该过程。

在特定域创作工具(domain specific authoring tools)中生成实体系统使用的仿真模型。这些工具用于其适于目的数值求解。因为实体系统主要在连续时间域内被建模，因此得到的协同仿真模型事实上是采样系统。出于这个原因，众所周知的是限制模型系统的带宽以在奈奎斯特频率(Nyquist frequency)内很好地适配。

然而，例如机械系统的协同仿真具有牢固耦合的接口。在输入运动信号时的特定情形下，得到的力和/或转矩(反之亦然)必须被反馈回来。但是，施加的运动(或力和/或转矩)产生连续时间阶跃响应，其以相对较大带宽引起噪音。

EP2680157通过基于输出导数计算雅可比矩阵解决了协同仿真系统的上述问题，其中所述输出导数基于涉及用于多个子系统中每个子系统的相应第一输入变量的相应状态可变导数。EP2680157公开的方法还包括基于相应的状态可变导数调整第一输入变量和计算第二输入变量和用于多个子系统中每个的其余变量。

然而，虽然EP2680157建议的方法可以解决与协同仿真相关的当前问题中的某些问题，但是EP2680157中描述的方法需要复杂的数学步骤。此外，该方法需要有关子系统特性的详细资料，当连接由不同商业工具表示的子系统时这不是都可能的。

因此，需要在协同仿真系统中改进子系统之间连接性的简化方法。

发明内容

鉴于上述现有技术，本发明的一个目的是提供用于控制和协同仿真的改进方法和系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在包括多个子系统的系统中控制和协同仿真的方法，每个子系统表示一实体系统，其中所述方法包括：在仿真第一实体系统的第一子系统中，提供表示第一实体系统的特性的第一时间连续输出信号；使用作为抗混叠滤波器的连续移动平均(continuous moving average，简称CMA)滤波器对输出信号滤波以形成经滤波的时间连续信号；其中经滤波的输出信号包括：对时间连续信号积分以形成积分信号；对积分信号进行采样；对于每个样本，由当前样本S₀和在先样本S_0-n(其中n0)除以总采样时间h*n形成平均值，其中h是采样周期；并且由平均值形成经滤波的时间连续信号；其中所述方法进一步包括将经滤波的时间连续信号提供至仿真第二实体系统的第二子系统。

通过上述方法，提供了控制和协同仿真系统，其保存能量并且改进系统的总体稳定性。特别地，上述滤波器不减弱第一与第二子系统之间接口之上的能量转移。