用于控制和协同仿真实体系统的方法和系统技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
用于控制和协同仿真实体系统的方法和系统
本专利技术涉及一种实体系统(physicalsystems)的控制和协同仿真(co-simulation)的系统和方法。特别地，本专利技术涉及控制或协同仿真系统中子系统的连接。
技术介绍
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(functionalmock-upinterface，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(domainspecificauthoringtools)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(Nyquistfrequency)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。
技术实现思路
鉴于上述现有技术，本专利技术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。根据本专利技术的第一方面，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(continuousmovingaverage，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S0-n(其中n>0)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。根据本专利技术的一个实施例，滤波器可有利地形成对于n＝2的平均值，即由当前样本S0和样本S-2形成的平均值。换句话说，对于一组三个相继的样本来说，第一和第三样本用于形成整个时间间隔的平均值。这可被视为滚动窗口，因此形成CMA滤波器。已经发现如上所述使用n＝2的CMA滤波器提供最多的有利特性。使用n＝1可导致增益问题并且使用n>2可导致滞后问题。在n＝1的情形下，零频率处的增益是0dB，但对于超出奈奎斯特频率10％的频率范围来说，增益稳定地增加。总系统可以是稳定的，但存在显著的振荡。另一方面，在n>2的情形下，在接口上传送信号的带宽变得不必要地低并且由于在单体解决方案中获得的结果而明显地恶化。对于奇数n，可存在高达奈奎斯特频率的信号，同时对于偶数n，奈奎斯特频率处的增益是0。因此，虽然能使用不同的n值，但已显示n＝2是优选的。根据本专利技术的一个实施例，第一时间连续输出信号可表示第一子系统的流量。在本专利技术的一个实施例中，多个子系统中的每个的特征在于流量和作用力(effort)。在其端口处具有最大阻抗(机械领域内的惯性)的系统将确定流量变量(机械领域内的速度)并且具有最低阻抗的端口将确定反作用力量(reactioneffort)(机械领域内的力/转矩)。速度是惯性的位置变化率。不同的子系统例如可表示连接于受控双离合器变速器的内燃机。整个系统也可包括表示以用于车辆的完整底盘模型协同仿真的完整动力系统和传动系统的子系统。根据本专利技术的一个实施例，第一子系统可有利地表示具有比第二实体系统更高阻抗的第一实体系统。通常，具有更高阻抗的系统将流量(机械领域内的速度)确定为第一与第二子系统之间接口上的传送信号，并且更低阻抗系统确定了作用力(机械领域内的力/转矩)。第一子系统例如表示发动机并且第二子系统可表示控制器单元。控制器单元例如被配置为控制发动机。根据本专利技术的一个实施例，所述方法可进一步包括在第二子系统中：从第一子系统接收经滤波的时间连续信号；基于接收信号仿真第二实体系统的行为；提供表示第二子系统特性的第二时间连续输出信号；使用作为抗混叠滤波器的连续移动平均滤波器过滤第二输出信号以形成经滤波的第二时间连续信号；其中对输出信号滤波包括：对第二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S0-n(其中n>0)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第二时间连续信号；其中所述方法进一步包括将经滤波的第二时间连续信号提供至第一子系统。以与用于第一子系统的如上所述的相同方式，第二系统有利地包括相同类型的CMA抗混叠滤波器，其中第一和第二子系统以使第二子系统可发送经滤波的信号至第一子系统的方式连接。根据本专利技术的一个实施例，如果所述第一实体系统具有比所述第二实体系统更高的阻抗，则所述第一输出信号可表示速度并且第二输出信号表示转矩。如上所述，通过将表示子系统速度的信号提供至具有更低惯性的第二子系统，具有更高阻抗的第一子系统驱动(即确定)整个系统中的流向。第二子系统于是将形成表示提供至第一子系统的转矩的输出信号。根据本专利技术的第二方面，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，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离散输出信号，第一离散输出信号具有第一采样率；使用作为抗混叠滤波器的连续移动平均滤波器对所述输出信号滤波以形成经滤波的时间连续信号；其中对所述输出信号滤波包括：对时间离散信号求和以形成总和信号；使用低于第一采样率的第二采样率对总和信号进行采样；对于每个样本，由当前样本S0和在先样本S-1……S-(n+1)(其中n>0)除以总采样数n形成平均值；并且由平均值形成经滤波的时间离散信号；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。本专利技术的第二方面涉及协同仿真系统，其中子系统提供通过滤波器使用更低采样率向下采样的时间离散信号。这例如在以下情形中是有利的，即，子系统具有高于两个子系统之间可能传递的采样率。所述方法的第二方面也可应用于连续的触发信号。通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，提供表示所述第一实体系统的特性的第一时间连续输出信号；使用连续移动平均滤波器作为抗混叠滤波器来过滤所述输出信号以形成经滤波的时间连续信号；其中，过滤所述输出信号包括：对所述时间连续信号积分以形成积分信号；对所述积分信号采样；对于每个样本，由当前样本S

【技术特征摘要】
2015.08.25 EP 15182298.81.一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，提供表示所述第一实体系统的特性的第一时间连续输出信号；使用连续移动平均滤波器作为抗混叠滤波器来过滤所述输出信号以形成经滤波的时间连续信号；其中，过滤所述输出信号包括：对所述时间连续信号积分以形成积分信号；对所述积分信号采样；对于每个样本，由当前样本S0和在先样本S0-n除以总采样时间h*n形成平均值，其中n>0，并且其中h是采样周期；并且由所述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所述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。2.根据权利要求1所述的方法，其中n＝2。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一时间连续输出信号表示所述第一子系统的流量。4.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中，多个子系统中每个子系统的特征在于流量和作用力。5.根据前述权利要求任意一项所述的方法，其中，所述第一子系统表示具有比所述第二实体系统更高阻抗的第一实体系统。6.根据前述权利要求任意一项所述的方法，进一步包括在所述第二子系统中：接收来自所述第一子系统的经滤波的时间连续信号；基于所接收的信号对所述第二实体系统的行为进行仿真；提供表示所述第二子系统的特性的第二时间连续输出信号；使用连续移动平均滤波器作为抗混叠滤波器来过滤所述第二输出信号以形成经滤波的第二时间连续信号；其中，过滤所述输出信号包括：对所述第二时间连续信号积分以形成积分信号；对所述积分信号采样；对于每个样本，由当前样本S0和在先样本S0-n除以总采样时间h*n形成平均值，其中n>0，并且其中h是采样周期；并且由所述平均值形成经滤波的第二时间连续信号；其中，所述方法进一步包括将所述经滤波的第二时间连续信号提供至所述第一子系统。7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果所述第一实体系统具有比所述第二实体系统更高的阻抗，则所述第一输出信号表示流量并且所述第二输出信号表示作用力。8.根据权利要求6所述的方法，其中，如果所述第一实体系统具有比所述第二实体系统更低的阻抗，则所述第一输出信号表示作用力并且所述第二输出信号表示流量。9.一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，提供表示所述第一实体系统的特性的第一时间离散输出信号，所述第一离散输出信号具有第一采样率；使用连续移动平均滤波器作为抗混叠滤波器来过滤所述输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·德雷斯，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE