一種對單機運行的連續(xù)控制系統(tǒng)進行分布式仿真的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對單機運行的連續(xù)控制系統(tǒng)進行 分布式仿真的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)開發(fā)的連續(xù)控制系統(tǒng)一般是單機運行的。但是，在某些特定場合下，需要把這 些系統(tǒng)運行在分布式環(huán)境中。一個典型的例子是具有分布式結(jié)構(gòu)的飛行模型器，其姿態(tài)控 制器運行在一個仿真節(jié)點上，而被控對象（飛機）模型運行在另一個仿真節(jié)點上。
[0003] 為了敘述方便，將單機運行的連續(xù)控制系統(tǒng)記為CS，或初始系統(tǒng)；經(jīng)轉(zhuǎn)變后、運行 在分布式環(huán)境下的控制系統(tǒng)稱為DS，或目標系統(tǒng)。若按照一般"控制器-被控對象"的形 式，則CS可表示如下：
【主權(quán)項】
1. 一種對單機運行的連續(xù)控制系統(tǒng)進行分布式仿真的方法，其特征在于，包括如下步 驟： 步驟1、將組成初始系統(tǒng)的子模型進行分類，分為直通型模型與非直通型模型兩類； 判斷子模型的輸出是否直接由輸入決定，若是，該子模型為直通型模型，否則該子模型 為非直通型模型； 步驟2、將初始系統(tǒng)進行拆分，將拆分的每一部分部署在單獨的仿真節(jié)點上運行，形成 分布式仿真結(jié)構(gòu)； 拆分規(guī)則是：任意選擇一個非直通模型，記為mstart，將該模型的輸出端斷開，并沿著 該模型的所有輸入路徑回溯在該模型之前的直通模型，直到遇到另一個非直通模型，記為 nfnd;mstm$ljm之間的部分作為一個獨立的拆分單元；拆分的每一部分由拆分單元單獨組 成或者組合組成； 步驟3、確定分布式仿真周期Tf，要求乙小于等于最大仿真周期T_。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對單機運行的連續(xù)控制系統(tǒng)進行分布式仿真的方法，其 特征在于，所述的步驟3中最大仿真周期T_的獲取方法是： 步驟3. 1 :尋找初始系統(tǒng)的一個李雅普諾夫函數(shù)V; 步驟3.2 :計算以下a(*)函數(shù)：
其中表示系統(tǒng)變量；由分布式運行產(chǎn)生的輸出延遲導(dǎo)致的誤差包括：控制器狀態(tài)變 量在單機運行與分布式運行時的誤差△x。，被控對象狀態(tài)變量在單機運行與分布式運行時 的誤差A(yù)Xp，被控對象的輸出在單機運行與分布式運行時的誤差A(yù)yp;由分布式運行時強 制離散化導(dǎo)致的誤差包括：控制器輸出在單機運行與分布式運行時的誤差A(yù)y。,，被控對象 的輸出在單機運行與分布式運行時的誤差A(yù)ypq;xp是被控對象的狀態(tài)變量；x。是控制器的 狀態(tài)變量；fp(*)是被控對象的狀態(tài)方程；f；(*)是控制器的狀態(tài)方程；gj*)是控制器的輸 出方程；gp(*)是被控對象的輸出方程； 步驟3. 3 :選擇參數(shù)s和Sl，滿足以下方程⑵?⑷： F<-s (2) 0 (0, 0, 0, 0, 0) <-S (3) 0 (Axc,Axp,Ayp,Aycq,Aypq) <-Sl (4) 其中，函數(shù)0 (*)定義為：
其中，sup〇)表示求取集合中的上確界；D3=Di-D2, 01表示初始系統(tǒng)初始狀態(tài)所在位 置沿狀態(tài)軌跡垂直方向與李雅普諾夫函數(shù)曲面相割形成的一個封閉區(qū)域，D2由系統(tǒng)狀態(tài) 變化有限時間后在新位置沿狀態(tài)軌跡垂直方向與李雅普諾夫函數(shù)曲面相割形成的封閉區(qū) 域； 步驟3. 4 :根據(jù)方程（4)，找到一個實數(shù)P，滿足式（6): (Axc,Axp,Ayp,Aycq,Aypq) | | < P (6) 1*1I表示求模，根據(jù)方程（4)和方程（6)，評估P能取得的最大值； 步驟3. 5 :確定系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)Mf。，Mfp，Mg。，，其中：M/e是控制器狀態(tài)方程的上界；M/p 是被控對象狀態(tài)方程的上界；是控制器輸出函數(shù)的李普希茨常量；M5p是被控對象輸出 函數(shù)的李普希茨常量； 步驟3. 6 :根據(jù)以下方程計算最大仿真周期Tmax:
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種對單機運行的連續(xù)控制系統(tǒng)進行分布式仿真的方法，屬于計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域。本方法首先將組成初始系統(tǒng)的子模型分為直通型模型與非直通型模型兩類，然后將初始系統(tǒng)進行拆分，將拆分的每一部分部署在單獨的仿真節(jié)點上運行，形成分布式仿真結(jié)構(gòu)，在拆分時避免出現(xiàn)在單獨的仿真節(jié)點上部署直通模型；最后根據(jù)計算的最大仿真周期設(shè)置分布式環(huán)境下的仿真周期。本發(fā)明方法不需要對初始系統(tǒng)進行任何修改，通過前兩步驟減小將單機運行、連續(xù)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為分布式運行時因并行計算的特性而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)延遲，確定最大仿真周期是為了使轉(zhuǎn)換后的分布式系統(tǒng)保留初始系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征，同時最大程度減小各分布式仿真節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換頻率。
【IPC分類】G05B17-02
【公開號】CN104570760
【申請?zhí)枴緾N201410663091
【發(fā)明人】馬耀飛, 宋曉, 馬小樂, 龔光紅
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年11月19日