连续系统模型的分布并行仿真方法研究.pdf

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1、第31卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006—9348(2014)02—0344—05连续系统模型的分布并行仿真方法研究范威威，姚新宇，吴文波(国防科技大学信息系统与管理学院，湖南长沙410073)摘要：在算法实时性问题的研究中，工程系统多数是连续系统，以微分方程组的形式来表示的，通常采用数值积分算法来求解微分方程组。如果采用单一节点仿真，往往不能满足实时性要求，通常是将模型分割并分布至多节点进行分布并行仿真。针对Simulink仿真的机制和特点，基于RK4积分算法，将范德波尔模型正确分割成两个子系统SS1和SS2，以状态变量为输出变量，为使子系统问同步并行计算，分别在子

2、系统的输出端配置Memory模块来优化分布仿真的效率。其它仿真软件如RT—LAB也基于Memory模块来分布仿真，但是没有分析Memo~模块给系统动态带来的影响。在分析得出Memory模块的引入给系统带来了额外一拍时延的基础上，针对延误差提出拟合外推(Leastsquaresestimator，LSQE)算法进行外推补偿，实验结果表明，相比较传统的插值外推(Lagrange，LAGRA)算法而言，拟合外推算法的补偿效果更好。关键词：子系统；分布并行仿真；时延中图分类号：KD115文献标识码：AResearchonDistributedParallelSimulationMethodo

3、fContinuousSystemModelFANWei—wei，YaoXin—yu，WUWeng—b0(CollegeofInformationSystemandManagement，NationalUniversityofDefenseandTechnology，ChangshaHunan410073，China)ABSTRACT：Mostofengineeringsystemsarecontinuoussystemswhicharerepresentedasdifferentialequations．Numericalintegralalgorithmsareusedtosol

4、vedifferentialequations．Itcannotaccomplishwithrequirementofreal—timesimulationinasinglenode．ItiSacommonwaytoassigndistributedmodeltomuhi—nodesforsimulation．Inthispaper，weconcentrateonthesimulationmechanismandcharacterofSimulink，basedonRK4integralalgo—rithms，cutoriginalmodelintotwosubsystemsofSS

5、1andSS2basedonVDP(Vanderpo1)equation，configurestatevariablestobeoutputvariablesofSS1andSS2andthenconfigureMemo~blockafteroutputsofSS1andSS2toen—hanceeficiencyofdistributedsimulation．BringforwardLSQE(Leastsquaresestimator)algorithmstocompensatefortime—delaye丌Ilr，resultsofexperimentshowthatLSQE(1

6、eastsquaresestimator)algorithmsarebetterthantra-ditionalLAGRA(Lagrange)algorithms．KEYWORDS：Subsystem；Distributed—parallelsimulation；Time—delay速比。l引言对于实时仿真而言，若分布多机仿真不可避免时，需要随着实时仿真应用领域的不断扩大，参与仿真的系统模对模型进行一些优化来提高并行仿真的效率。从主流仿真型越来越复杂，对计算速度的要求日益苛刻，对计算资源的平台采用的技术来看，一个比较常用的方法就是采用simu—需求也越来越大。基于分布多目标机平台进行

7、实时仿真的linik提供的Memo~模块，如RT—LAB即推荐采用此方法来应用应运而生，为了充分挖掘分布平台中每个节点的计算能进行分布并行仿真，但是Memo~模块的引入会改变系统的力和速度，在进行仿真前需要将模型进行分割，确保节点间动态。本文以范德波尔模型为研究对象，基于RK4积分算的仿真计算同步进行，以使整个仿真系统达到理想的加法来求解，通过引入Memo~环节来提高分布仿真效率并分析Memo~并行化方法给模型动态带来的影响，建立误差模收稿E1期：2013