用于计算混合微分代数过程模型的状态参量的方法和过程计算机技术

描述并示出了一种用于在具有过程接口（2）的过程计算机（1）上在相继的时间步骤中计算混合微分代数过程模型(混合DAP，hDAP)的状态参量（x）的方法，其中该过程计算机（1）被设立为：使得通过过程接口（2）可以由过程计算机（1）检测物理过程（3）的至少一个过程参量（xp）和/或由过程计算机（1）输出用于影响该物理过程（3）的输出参量并且在计算过程中通过分析状态参量（x）来确定混合DAP（hDAP)的当前模式（mt+1），在混合DAP（hDAP)的当前模式（mt+1）与混合DAP（hDAP)的先前有效的模式（mt）偏离时，从可实施的模式特定的过程模型（mDAPexe）的群中选择与当前模式（mt+1）相应的可实施的模式特定的过程模型（mDAPt+1，exe）并且作为另外的计算的基础。能够在减少过程计算机的存储负荷的情况下实现混合DAP的不同模式的快速计算，其方式是：对于计算的运行时间在预测过程中通过分析状态参量（x）确定混合DAP（hDAP)的至少一个可能的将来的模式（mi，mj，mk），从混合DAP（hDAP)中提取与所确定的可能的将来的模式（mi，mj，mk）相应的模式特定的DAP（mDAPi，mDAPj，mDAPk），从所提取的模式特定的DAP（mDAPi，mDAPj，mDAPk）中产生可实施的模式特定的过程模型（mDAPi，exe，mDAPj，exe，mDAPk，exe）并且输送给群（4）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在具有过程接口的过程计算机上在相继的时间步骤中计算混合微分代数过程模型(混合DAP=hDAP)的状态参量的方法，其中该过程计算机被设立为使得通过过程接口可以由过程计算机检测物理过程的至少一个过程参量和/或输出用于影响该物理过程的输出参量并且在计算过程中通过分析状态参量来确定混合DAP的当前模式，在混合DAP的当前模式与混合DAP的先前有效的模式偏离时，从一群可实施的模式特定的过程模型中选择出与当前模式相应的可实施的模式特定的过程模型并且作为另外的计算的基础。本专利技术还涉及具有用于将过程计算机耦合到物理过程上的过程接口的过程计算机，其中利用该过程计算机可以通过过程接口检测物理过程的至少一个过程参量和/或可以输出用于影响该物理过程的输出参量。
技术介绍
先前描述的类型的过程计算机和要在过程计算机上实施的方法在技术任务提出方面完全通常被使用用于有针对性地观察物理过程和/或有针对性地对该物理过程发生影响，以便以希望的方式影响它。经常在这样的过程计算机上执行过程模型，也即可通过数学方程描述的函数物理技术关联，其中所述过程模型例如为了调节目的表示所连接的物理过程的数学模型，或者所述过程模型在数学上模仿与所连接的物理过程不同的过程，该过程例如为了激励“真实的”物理过程模拟一件事实(ein Stiick Wirklichkeit),如这例如由模拟器所已知的。这样的过程计算机尤其是控制设备发展(快速控制原型，硬件在环测试(Rapid-Control-Prototyping, Hardware-in-the-Loop-Tests))领域所不再可缺少的。视在过程计算机上要模型化并且要计算的过程的类型而定，过程模型具有不同的数学特性。许多过程模型由线性或非线性微分方程组组成，在最简单的情况下由唯一的微分方程组成。所述微分方程以已知的数值方法来求解。因为过程计算机通常与真实的物理过程联系，因此必要的是实时计算过程模型，使得能够以(通过在过程计算机上的相继的时间步骤定义的)希望的时间帧检测并且进一步处理物理过程的过程参量，或者能够由过程计算机输出用于影响物理过程的输出参量。许多过程模型除了微分方程或微分方程组外还包括代数方程，其典型地描述在过程中的守恒参量的性能。该类型的简单关联例如是电网络的节点中的电流、系统中的能量常数、不可压缩介质的容积流量、在多体系统中的动量守恒以及其它的动力学辅助条件。这样的模型被称为微分代数过程模型，下面简称“DAP”。DAP经常是结构不变的，也即过程模型的状态参量以及在状态参量之间的关联先验地被确定，数学支架本身既不随时间改变、也不与其它条件有关地改变。这种系统可以基于其结构不变性在计算的运行时间之前被转化为例如以C代码形式的完全的算法模型，并且在计算开始之前，该结构不变的模型能够利用用于最小化计算耗费的已知的数学方法优化，也即例如通过BLT变换、撕裂(Tearing)或稀疏矩阵方法。于是从该运行时间优化的算法模型可以创建可在过程计算机上实施的过程模型，也即例如通过上面提到的C代码的汇编。但是较复杂的过程模型经常是结构变化的，它们具有不同的模式，所述模式的特点是例如状态参量的不同编排或者在对状态参量的不变的选择之间的不同关联描述了过程模型的功能性，其中过程模型的这些不同的模式根据确定的条件而是激活的或去激活的。结构变化的微分代数过程模型被称为混合DAP。如果这些条件是二值的，则具有η个条件的混合DAP总共具有2η个可能的模式。根据过程模型的状态参量，混合DAP的不同部分因而被激活或去激活，使得混合DAP的特定模式比是全能的并且包括所有可能的模式的混合DAP复杂一点点(在广泛的意义上)。混合DAP利用所有在所述混合DAP中发生的、与状态参量相关联的导致混合DAP 的不同模式的条件被转化为可实施的、模式非特定的过程模型，其中计算过程总体上基于所述过程模式。这种混合DAP的复杂性仅仅由于这样的过程模型的部分显著的参量而带来显著的困难、尤其是在可实时计算性方面的困难。发生的是混合DAP基于被包含在其中的情况差别(Fallunterscheidung)而不能良好地在数学上被优化,这对于运行时间性能同样是不利的。为了能够基于较细的、模式特定的过程模型在每个时间步骤中执行计算过程，可以设想，从混合DAP中提取所有可能的模式特定的DAP，其中这些模式特定的DAP中的每一个是无情况差别的并且由此由混合DAP的所有不需要的部分排除(bereinigten)，由此每个模式特定的DAP能够利用已知的数学方法被优化并且能够被转化为“快速的”可实施的模式特定的过程模型。所有可能的可实施的模式特定的过程模型的全部于是能够被输送给一群可实施的模式特定的过程模型。该实施方式在实际中是有问题的，因为可实施的模式特定的过程模型的群可能是极其大的(在η个二进制情况差别的情况下2η个可实施的模式特定的过程模型)以及引起显著的存储需求并且此外混合DAP的预处理可能是非常缓慢的。即使当在实时实施之前实际上出现的模式是已知的并且不是所有可能的可实施的模式特定的过程模型而是仅仅确定的可实施的模式特定的过程模型必须被提取并且被产生时，这经常也适用。在计算过程中，于是通过状态参量的分析来确定混合DAP的当前模式，在混合DAP的当前模式与混合DAP的先前有效的模式偏离时，接着从可实施的模式特定的过程模型的群中选择与当前模式相应的可实施的模式特定的过程模型并且作为另外的计算的基础。
技术实现思路
因此，本专利技术所基于的任务是提供用于计算混合DAP的状态参量的方法，利用该方法在尽可能地减少过程计算机的存储负荷的情况下混合DAP的不同模式的快速计算是可能的。所导出的和描述的任务在先前阐述的用于计算混合微分代数过程模型的状态参量的方法的情况下通过如下方式被解决对于计算的运行时间在预测过程中通过分析状态参量确定混合DAP的至少一个可能的将来的模式，从混合DAP中提取与所确定的可能的将来的模式相应的模式特定的DAP，从所提取的模式特定的DAP中产生可实施的模式特定的过程模型并且输送给可实施的模式特定的过程模型的群。在可实施的模式特定的过程模型的前述群中维持这种模式特定的过程模型，其基于状态参量的当前值的将来应用看起来是可能的。例如当该模式特定的过程模型是混合DAP的唯一可能的将来的序列模式而或者是混合DAP的主要可能的序列模式时，该群也可以仅仅包含唯一的可实施的模式特定的过程模型。如果例如以以下为出发点，即通过混合DAP在过程计算机上计算具有所属的传动支路的发动机，则可以设想的是不同的传动级构成相对应的混合DAP的不同模式。如果还以以下为出发点，即换档通常单级地进行，则当前所使用的档位级别(Gangstufe)的直接相邻的档位级别是对于将来使用的档位和从而对于混合DAP的可能的将来的模式的合理假设。在前述预测过程中考虑总是基于过程模型的状态参量的分析的这样的考虑。于是从考虑所有情况构型的广泛的混合DAP中提取与可能出现的将来的模式相应的模式特定的DAP，也可能提取仅仅唯一的模式特定的DAP，其中从每个所提取的模式特定的DAP中于是产生可实施的模式特定的过程模型，也即在过程计算机上可实施的代码。 在本专利技术方法的特别有利的扩展方案中规定预测过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：D库拉托洛，M霍夫曼，B施泰因，
申请(专利权)人：艺术系统软件有限责任公司，
类型：发明
国别省市：