一种使用包括状态转换模型和连续系统模型的混合模型来仿真机械的行为的仿真方法，该方法包括： 分析混合模型以提取状态转换模型的第一描述数据和连续系统模型的第二描述数据； 基于提取的第一描述数据，产生表示连续系统方程及其切换条件之间的关系的表格； 基于提取的第二描述数据，产生连续系统方程的多个内部数据表示； 根据事件的发生、通过查找所述表格选择有效的连续系统方程；以及 通过使用对应于所选择的有效的一个或多个连续系统方程的一个或多个内部数据表示的数值积分求解所选择的有效的连续系统方程，来输出表示机械的行为的数据。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用计算机来仿真机器、设备等的行为的方法和装置，尤其涉及一种使用混合模型的方法和装置。
技术介绍
当使用计算机来仿真机器、车间等的行为时，称作混合模型的方案经常使用。使用混合模型的仿真称作“混合仿真”。执行这种仿真行为的系统也称作“混合系统”。为了仿真而生成的混合模型将由常微分方程或代数方程的联立方程组表示的连续系统模型和用来表示当事件发生(建立)时的状态转换的状态转换模型。也就是，混合模型表示这样的系统，系统的状态由连续系统模型来表示并且响应例如外部事件等而瞬时切换。作为描述混合模型的语言，Xerox(TM)Palo Alto研究中心创建的HCC(混合并发约束编程)是已知的(参见美国专利5,831,853号和“http//www2.parc.com/spl/projects/mbc/publications.htm1#cclainguages”)。HCC还在发展中，并且目前在NASA Ames研究中心研究。HCC是一种称作约束编程的技术，可以处理作为约束来表示连续系统模型的常微分方程或代数方程，并且可以以任意的顺序来描述这些方程。混合模型通过将控制状态转换的描述加到这种约束描述来完成。这种HCC可以直接列出(编程)方程作为约束，并且可以描述复杂模型。如上所述，混合模型技术可以使用常微分方程等将系统特征表示成模型，并且可以从初始状态开始沿着时间来仿真行为。作为可以充分地模拟可由微分方程等表示的对象和事件的混合模型技术的一个应用实例，机械电子学设备的机械仿真是已知的，其中机械电子学设备的机械由软件来控制。根据这种机械仿真，即使没有实际的机械可用，控制机械的控制软件也可以经历原型设计，测试，调试等。但是，可以处理混合模型的已知编程语言并不总是为了应用于机械电子学设备的机械仿真而研发的，并且遭遇下面的问题。例如，Xerox公司(TM)的HCC是一种解释型编程语言，并且称作GC(无用存储单元收集)的处理在仿真过程中装入。仿真(其程序)中止直到该处理完成。因此，仿真的执行时间不能准确地确认。并且，由于一些其他原因，HCC不适合于实现应用。例如，很难以产生仿真程序。例如，当送给传动器的从控制软件传送到机械的激活命令，作为来自仿真器外部的控制信号接收时，外部函数等必须独立地定义，并且在编程中需要许多设计。
技术实现思路
本专利技术涉及一种仿真方法和一种仿真装置，其可以使用混合模型来容易且准确地模拟复杂机械系统，并且适合于与控制机械系统的控制软件协作来仿真。根据本专利技术的一个方面，提供一种使用包括状态转换模型和连续系统模型的混合模型来仿真机械的行为的仿真方法，该方法包括分析混合模型以提取状态转换模型的第一描述数据和连续系统模型的第二描述数据；基于提取的第一描述数据，产生表示连续系统方程及其切换条件之间的关系的表格；基于提取的第二描述数据，产生连续系统方程的多个内部数据表示；根据事件的发生、通过查找所述表格选择有效的连续系统方程；以及通过使用对应于所选择的有效的一个或多个连续系统方程的一个或多个内部数据表示的数值积分求解所选择的有效的连续系统方程，来输出表示机械的行为的数据。附图说明图1是说明根据本专利技术第一实施方案的机械仿真器的配置的示意框图；图2显示根据用来说明混合模型描述的实施例的气缸装置的给出状态；图3显示根据用来说明混合模型描述的实施例的气缸装置的另一种状态；图4显示根据用来说明混合模型描述的实施例的气缸装置的状态转换；图5显示混合模型描述的内容；图6是作为语法分析一个连续系统方程的结果而获得的内部数据结构的说明视图；图7是说明机械控制软件和机械仿真器的协作的框图；图8是包含运动学仿真部件的框图；图9是说明机械仿真器的处理顺序的流程图；并且图10是说明根据本专利技术第二实施方案的机械仿真器的配置的示意框图。具体实施例方式本专利技术的实施方案将参考附图在下面描述。(第一实施方案)图1是说明根据本专利技术第一实施方案的机械仿真器的配置的示意框图。根据本专利技术第一实施方案的机械仿真器(混合模型仿真部件101)包括模型方程控制信息分析部件111，方程语法分析部件112，以及混合模型仿真执行部件102。混合模型描述104是以混合模型描述语言例如HCC描述的源程序，并且是到根据本实施方案的机械仿真器101的输入。控制信号106也是到机械仿真器101的输入，并且从机械控制软件或它的仿真器(随后描述)给出。根据本实施方案的机械仿真器101的输出是作为仿真结果的变量值计算结果和时间历程，并且提供给存储部件105。如图1中所示，混合模型仿真执行部件102包括模型方程控制信息存储部件113，方程数据存储部件114，连续系统方程切换部件115，以及连续系统仿真部件103。应当注意，本实施方案可以使用通用计算机来实施，通用计算机作为其基本硬件部分包括中央处理器(CPU)，存储器，外部记录设备，通信接口(I/F)，显示设备，以及输入设备(鼠标，键盘等)(它们都没有显示)。而且，计算机包括用于控制这些硬件部分的操作系统(OS)。根据本专利技术该实施方案的机械仿真器可以作为在这种操作系统上运行的应用软件来实施。在描述根据本实施方案的机械仿真器的配置和处理顺序之前，如何描述混合模型104将采用实施例在下面说明。图2和3显示机械装置，其混合模型将根据实施例来描述。该机械装置是具有简单结构的气缸装置，其包括阀门301，弹簧303和活塞302。阀门301响应外部指令(事件)而打开/关闭。将气流改变到右侧的事件，如图2中所示，将在下文称为“Right”，并且将气流改变到左侧的事件，如图3中所示，将在下文称为“Left”。图2显示其中“Right”事件发给阀门301的状态，并且图2纸面上向左的力作用于活塞302上。表示该状态的动力学方程是，如由气缸装置下面的方程所示。相反，图3显示其中“Lift”事件发给阀门301的状态，气流方向已经改变，并且动力学方程改变为，如图3中所示。图4作为状态转换图显示这种状态改变和对应于这些状态的动力学方程。混合模型表示图4中所示的使用微分方程或代数方程描述的状态转换和各个状态。如从图4可以看到，有两种状态，并且状态转换在这两种状态之间发生。图5显示基于图4中的状态转换图，使用HCC(混合并发约束编程)语言来描述实际混合模型内容的程序的实例。参考图5，假设L1至L10是(源)程序的逻辑行号。L3，L4和L10描述该机械装置的初始状态和驱动条件例如阀门操作时间等。L6和L8对应于图4中所示的状态转换表示。在HCC中，动力学方程可以在程序中直接描述，如可以从图5看到。转换到各个状态所需的条件可以在“always if”后面描述，并且从各个状态转换所需的条件可以在“watching”后面描述。应当注意，以HCC描述的程序并不总是根据它的描述顺序(图5中逻辑行号L1至L10的顺序)来执行。在HCC中，待激活的语句沿着执行仿真所沿的时间轴来搜索，然后执行。也就是，逻辑行号L1至L10的顺序与它们的执行顺序无关。例如，在仿真的开始，只有L3和L10被激活。因为事件“Right”(ev1)在L3中发生，作为L8前置条件的“Right”被激活，并且图8中描述的动力学方程eq2被激活。也就是，仿真从图4中的左边状态开始执行。此外， 当时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：近藤浩一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。