用于借助实时平台对电路仿真的计算机实现的方法与流程

本发明涉及一种用于借助实时平台对电路仿真的计算机实现的方法，其中，在所述实时平台上在实时操作系统下基于以节点形式利用阻抗矩阵m的行为模型或借助面向拓扑结构的行为模型在包括矩阵a、b、c和d的状态空间中进行所述电路的仿真，并且在所述实时平台上为此存储至少一个描述要仿真的电路的阻抗矩阵m或至少一个描述要仿真的电路的对于矩阵a、b、c和d的集合。

背景技术：

1、因此本发明处于出于影响或测试技术物理过程的目的而对电路实时仿真的技术区域。所述技术物理过程可以是在控制器上的流程，所述流程例如在机动车、飞机、能量获得或能量分配设备中使用。所述技术物理过程也可以是电驱动装置的变频器、dc/dc调节器、能量供应网络或(尤其是自动化技术中的)任意的受操控的机器部件，所述机器部件由被仿真的电路操控。在此尤其是考虑两种使用情况，即一方面硬件在环仿真(hil)和另一方面快速控制原型(rcp)。

2、计算单元通常是常见地应该代替控制器的hil仿真器或具有实时能力的rcp计算机的组成部分，借助所述计算单元实施在此需要的仿真。这样的计算单元以下称为实时平台。这样的实时平台的特征在于，在其上运行实时操作系统。

3、操作系统承担计算机的硬件资源管理并且作为在计算机上执行的应用的主机起作用。准确地说，这些任务也由实时操作系统承担。然而此外实时操作系统也可以执行要求非常准确的时钟的应用。

4、因此实时操作系统理解为这样的操作系统，所述操作系统能用于在限定的时间段上执行关键的操作。例如操作系统调用和中断处理属于这些操作。因此决定性的是，在正确的程序设计中实时操作系统能实现以非常一致的时钟执行程序。典型地在pc上使用的操作系统(如)是一般的操作系统、而不是实时操作系统。操作系统如通过许多程序和服务能够实现用户灵活性，而实时操作系统能可靠并且以精确的定时执行关键的应用。

5、不仅hil仿真器而且rcp计算机具有i/o接口，通过所述i/o接口可以读入和/或输出电信号，其中，所述电信号通常是具有低功率的模拟的或数字的通信技术信号。但在电负载或功率放大器的情况中，也可以通过i/o接口传输显著的电功率，例如用于操控电机。

6、因此通过i/o接口将总电路的选择的计算的输出参量作为电信号输出，从而所述输出参量可以作用于技术物理过程。附加地或备选于此地，在测量技术上检测并且以电信号的形式通过i/o接口读入并且为实时平台提供技术物理过程的过程参量。所述仿真借此对物理世界有直接影响。

7、这样的电路的仿真对所使用的仿真硬件、亦即所使用的计算单元和存储装备提出高的要求，尤其也是由于仿真必须实时进行，因为作用于实际的过程，或从实际的过程在测量技术上获得的参量在仿真的范围中被处理。实时平台可以是处理器的不同的核，但也可以是多处理器系统的不同的处理器，在较大的hil仿真器中经常是这种情况。也可能的是，基于一个或多个fpga(field programmable gate array)实现实时平台。

8、在现有技术中良好地已知，通过基于物理规律的数学上描述来描述在这里所述的电路。通过建立网和节点方程，例如可以以节点形式利用阻抗矩阵m数学上描述或通过在包括矩阵a、b、c和d的状态空间中定义输入参量和输出参量以及状态量(面向拓扑结构的行为模型)描述这样的电路。关于该面向拓扑结构的行为模型示例性地参阅de 10 2019 130971a1以及e.s.kuh和r.a.rohrer在proceedings of the ieee,vol.53,no.7,s.672-686,juli 1965,doi:10.1109/proc.1965.3991中的“the state-variable approach tonetwork analysis”，并且关于利用阻抗矩阵的节点形式参阅hermann w.dommel,“digitalcomputer solutions of electromgnetic transients in single-and multiphasenetworks”,ieee transactions on power apparatus and systems,vol.pas-88,no.4,april 1969。

9、如果现在应该改变电路的参数，亦即例如应该对应于是仿真的一部分的负载曲线改变电路的负载阻抗，则这在仿真的运行时间中不轻易地可能，因为该值作为因数在描述电路的阻抗矩阵m或者矩阵a、b、c和d的多个位置上出现。而是必须对于新的阻抗值重新计算阻抗矩阵m或者矩阵a、b、c和d。至今因此必须在实时平台上的仿真之前测试，所述参数可以采用哪些值，从而提前实际计算所述矩阵用于储备。

10、在多个参数的情况下，这通过许多可能的组合可能导致非常大的存储器需求。如果然后在仿真期间确认一个参数值仍然不存在，因为其未被提前计算，则至今必须停止仿真并且必须单独计算相应的值以及将其添加给仿真，以便然后重新设定仿真并且从头重新开始所述仿真。这非常耗费并且是时间密集的。

技术实现思路

1、由此出发，本发明的任务是，提供一种更高效率的方法流程。

2、该任务通过权利要求1的技术方案解决。优选的进一步扩展方案在从属权利要求中给出。

3、按照本发明因此设置一种用于借助实时平台对电路仿真的计算机实现的方法，其中，在所述实时平台上在实时操作系统下基于以节点形式利用阻抗矩阵m的行为模型或借助面向拓扑结构的行为模型在包括矩阵a、b、c和d的状态空间中进行所述电路的仿真，并且在实时平台上为此存储至少一个描述要仿真的电路的阻抗矩阵m或至少一个描述要仿真的电路的对于矩阵a、b、c和d的集合，其中，所述方法具有以下步骤：

4、在实时平台上执行用于电路的行为模型，其中，所述行为模型具有控制器，所述控制器根据当前的仿真设定所述仿真的参数，以及当确认对于要设定的参数值没有所属的阻抗矩阵m或没有所属的矩阵a、b、c和d存储在实时平台上，则所述控制器将关于计算阻抗矩阵m或者矩阵a、b、c和d的计算请求发送给与实时平台连接的计算机，

5、在与实时平台连接的计算机上接收所述计算请求并且在所述计算机上实施阻抗矩阵m或者矩阵a、b、c和d的所请求的计算，

6、将所计算的阻抗矩阵m或所计算的矩阵a、b、c和d从计算机传输给实时平台并且

7、在实时平台上的仿真中使用在计算机上计算的阻抗矩阵m或在计算机上计算的矩阵a、b、c和d。

8、本发明借此能够实现，在仿真之前无须确认具体的参数值。而是可以在仿真期间确定这些参数值。由此可以例如使用不同的负载曲线或测试不同的运行点，而无须停止仿真和重新建立仿真。

9、此外本发明的一个决定性的方面是，在所述计算机上计算阻抗矩阵m或者矩阵a、b、c和d期间，可以在所述实时平台上进一步运行仿真，因为矩阵计算从实时平台中转移出。在没有这样的转移的情况下，必须对于所述实时平台创建单独的软件例程，以便实施矩阵计算，并且此外矩阵计算也许要求这样多的计算性能，使得影响仿真或必须中断仿真。但中断在实时平台上在实时操作系统下运行的仿真通常非常困难，如果不是这样甚至不可能，从而将矩阵计算转移到计算机上首先能够实现，在实时系统的持续运行中考虑在实时平台上仿真的电路的参数的改变。

10、优选地，所述计算机以与实时平台的实时操作系统不同的操作系统运行。非常特别优选地在此适用的是，所述计算机的操作系统不是实时操作系统。这样例如可能以操作系统运行计算机，这本身能够实现，使用在下运行的标准程序如以用于矩阵计算。借此可以避免创建用于计算矩阵的单独的软件例程。

11、按照本发明的一种优选的进一步扩展方案，所述要设定的参数值是所述电路的组成部分的电气特性参量、如阻抗值。