Совместное моделирование - Co-simulation

В совместное моделирование, разные подсистемы которые образуют связанную задачу, моделируются и смоделированный распределенным образом. Следовательно моделирование выполняется на уровне подсистемы без учета сопряженной проблемы. Кроме того, сопряженное моделирование выполняется путем запуска подсистем в черный ящик манера. Во время моделирования подсистемы обмениваются данные. Совместное моделирование можно рассматривать как совместное моделирование уже хорошо известных инструменты и семантика^{[необходимо разрешение неоднозначности ]}; когда они моделируются подходящими решатели.^[1] Совместное моделирование доказывает свое преимущество при проверке многодоменных и киберфизических систем, предлагая гибкое решение, которое позволяет одновременно рассматривать несколько доменов с разными временными шагами. Поскольку расчетная нагрузка распределяется между симуляторами, совместное моделирование также дает возможность крупномасштабной оценки системы.^[2]

Уровни абстракции фреймворка совместного моделирования

Следующее введение и структурирование предлагается в.^[3]

Создание совместной симуляции фреймворк может быть сложной и сложной задачей, потому что требует сильного совместимость среди участвующих элементов, особенно в случае множественный формализм совместное моделирование. Гармонизация, приспособление, и в конечном итоге изменения фактически занятых стандарты и протоколы в отдельных моделях необходимо сделать, чтобы иметь возможность интегрироваться в целостный фреймворк. Общий многоуровневый структурирование структуры совместного моделирования ^[3] подчеркивает пересечение областей и проблемы, которые необходимо решить в процессе разработки структуры совместного моделирования. В общем, структура совместного моделирования состоит из пяти абстракция слои:

Структурирование среды совместного моделирования

Слой абстракции	Описание	Связанные вопросы
Концептуальный	Самый высокий уровень, где модели рассматриваются как черные ящики, а уровень касается представления структуры совместного моделирования.	Общая структура каркаса; Мета-моделирование компонентов.
Семантический	Уровень касается значения и роли структуры совместного моделирования по отношению к открытым вопросам исследуемой системы и изучаемого явления.	Обозначение отдельных моделей; График взаимодействия моделей; Смысл каждого взаимодействия.
Синтаксический	Уровень касается формализации структуры совместного моделирования.	Формализация отдельных моделей в соответствующих областях; Спецификация и обработка различий между формализмами и формами.
Динамический	Уровень касается выполнения структуры совместного моделирования, методов синхронизации и согласования различных моделей вычислений.	Порядок исполнения и причинность моделей; Гармонизация различных моделей вычислений; Разрешение потенциального конфликта при одновременном выполнении действий.
Технический	Уровень касается деталей реализации и оценки моделирования.	Распределенное или централизованное внедрение; Надежность моделирования; Надежность и эффективность моделирования.

Из концептуального структурирования определяется архитектура, на которой разрабатывается структура совместного моделирования, и формальные семантические отношения / синтаксическая формулировка. Подробная техническая реализация и методы синхронизации описаны в динамическом и техническом уровнях.

Разделение проблем - Архитектура совместного моделирования

Процедура разделения идентифицирует процесс пространственного разделения связанной проблемы на несколько разделенных подсистем. Обмен информацией осуществляется либо через специальные интерфейсы, либо через промежуточный буфер, управляемый главным алгоритмом. Главный алгоритм (если существует) отвечает за создание экземпляров симуляторов и за организацию обмена информацией (симулятор-симулятор или симулятор-оркестратор).^[3]

Способы соединения

Методы сопряжения совместного моделирования можно разделить на операционную интеграцию и формальную интеграцию в зависимости от уровней абстракции. В общем, операционная интеграция используется при совместном моделировании для конкретной проблемы и направлена ​​на совместимость на динамическом и техническом уровнях (например, обмен сигналами). С другой стороны, формальная интеграция обеспечивает функциональную совместимость в семантическом и синтаксический уровень через связь модели или симулятора. Формальная интеграция часто предполагает участие главного федерата для координации семантических и синтаксический взаимодействия тренажеров.

С динамической и технической точки зрения необходимо учитывать синхронизация техники и коммуникативные шаблоны в процессе реализации.

Шаблоны общения

Существуют два основных способа коммуникации для мастера. алгоритмы. Варианты Гаусса-Зейделя и Якоби. Названия этих двух методов основаны на структурном сходстве с одноименными численными методами.

Причина в том, что метод Якоби легко преобразовать в эквивалентный параллельный алгоритм, тогда как для метода Гаусса-Зейделя это сделать сложно.^[4]

Гаусс-Зайдель (сериал)

Последовательность Гаусса-Зейделя для двух подсистем

Якоби (параллель)

Последовательность Якоби для двух подсистем

использованная литература

1. Стейнбринк, Корнелиус (2017). «Валидация интеллектуальных сетей на основе моделирования - статус-кво и тенденции будущих исследований». Промышленное применение холонических и мультиагентных систем. Конспект лекций по информатике. 10444. С. 171–185. arXiv:1710.02315. Дои:10.1007/978-3-319-64635-0_13. ISBN  978-3-319-64634-3. S2CID  10022783.
2. Андерссон, Хокан (11.09.2018). Подход совместного моделирования для гидравлических ударных устройств. Электронная пресса университета Линчёпинга. ISBN  978-91-7685-222-4.
3. Nguyen, V.H .; Besanger, Y .; Тран, Q.T; Нгуен, Т. (29 ноября 2017 г.). «О концептуальном структурировании и методах соединения структур совместного моделирования в валидации киберфизических энергетических систем». Энергии. 10 (12): 1977. Дои:10.3390 / en10121977. Материал был скопирован из этого источника, который доступен под Международная лицензия Creative Commons Attribution 4.0.
4. Хит, Майкл Т. Научные вычисления: вводный обзор. СИАМ.