模型由子系統(tǒng)TS1、TS2的當前的和過去的輸入?yún)⒘縓l、知和/或測量值w 0 w2確定。這樣的方法例如是遞推最小二乘法(RLS、R Extended LS)、(擴展的)卡爾曼濾波法、遞歸工具變量法、遞歸子空間識別、投影算法、隨機梯度算法、遞推偽線性回歸、遞歸預測誤差法、基于觀察器的識別方法(滑模、未知輸入觀測、…)、傅立葉分析、相關(guān)性分析。利用這樣的方法借助總系統(tǒng)當前的運行點確定并且連續(xù)優(yōu)化模型Μ的參數(shù)。為此可以任意預定模型結(jié)構(gòu)、例如線性的、時不變的二階系統(tǒng)，其具有兩個輸入和輸出。作為測量參量W:、w2有利地使用由子系統(tǒng)提供的測量參量Wp w2，其中，可以使用當前的和過去的測量參量Wp w2。
[0026]初始的模型可以在仿真開始時也提前由已知參量或外部認識確定或預定。為了確定初始的模型參數(shù)，例如可以為子系統(tǒng)和為估計的模型借助逆模型逆算出內(nèi)部的初始狀態(tài)，或借助較簡單的方法計算出內(nèi)部的模型狀態(tài)，直到基于模型的方法進入穩(wěn)態(tài)，或者可以為輸入信號設(shè)定正確的初始值。但原則上可以使用任意的初始模型。也可考慮，設(shè)置基于信號的耦合，直到估計的模型可使用或有效。
[0027]因為通過模型Μ非常好地已知子系統(tǒng)TS1和TS2在一定的時間范圍(運行點)內(nèi)的時間特性，所以也可以補償可能的死區(qū)時間。因此可以在無須等待系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)的情況下預測相應(yīng)另外的子系統(tǒng)TS1、TS2的特性。
[0028]通過使用用于確定親合參量y:、的模型M，當測量參量w n w2在多個親合時間步長上缺少時，也可以無誤差地(至少暫時地)繼續(xù)運行實時系統(tǒng)，這是因為通過基于模型的外推法可以可靠地確定這些測量參量。
[0029]兩個子系統(tǒng)TS1、TS2的協(xié)同仿真于是可以如在圖3中示出地那樣進行。在按照所述實施例的第一步驟中預定或確定初始的模型。這是可選的步驟。然后作為第二步驟讀入需要的測量參量Wl、《2和/或輸入?yún)⒘縓 ρ知并且由此在第三步驟中借助模型識別的基于數(shù)據(jù)的方法確定模型Μ的局部有效的、亦即在仿真步驟內(nèi)有效的參數(shù)。例如當由于某種原因而沒有新的測量參量…、'?；；和/或輸入?yún)⒘縓 ΡΧ2可供讀入時，這些參數(shù)也可以在多個仿真步驟上保持有效。與此相應(yīng)地將省卻步驟2和3。
[0030]在此也可以可選地確定耦合誤差(例如外推誤差)、死區(qū)時間、數(shù)據(jù)缺少等(步驟4)并且基于此可以引入如下方法步驟:例如中斷仿真、將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到安全的狀態(tài)、輸出警告(步驟8)。
[0031]通過基于模型的外推法可以補償實際的和虛擬的在封閉系統(tǒng)中出現(xiàn)的死區(qū)時間。通過利用模型Μ進一步對未來進行估計可以補償實際的死區(qū)時間，所述死區(qū)時間由例如通過總線系統(tǒng)的通訊或信號交換、但也由計算時間、用于測量和處理信號的時間引起。通過使用(在圖5中表示的)實時總線系統(tǒng)4(亦即時控的總線系統(tǒng))或者除信號之外還傳輸時間信息的一般系統(tǒng)，可以提高外推法的精確性，因為例如通過基于來自實時總線系統(tǒng)4的信息來估計死區(qū)時間或者通過分析所估計的模型可以精確確定通訊死區(qū)時間。由通過采樣產(chǎn)生的在時間上的延遲所引起的虛擬的死區(qū)時間可以隱含地通過使用基于模型的外推法來補償。因此，通過按照本發(fā)明的基于模型的外推法可以補償所有死區(qū)時間，這主要在使用實時系統(tǒng)時引起仿真特性的顯著改善。
[0032]由局部的模型Μ在第五步驟中計算耦合參量y1、y2，所述耦合參量隨后在第六步驟中提供給子系統(tǒng)TS1、TS2，以用于在下一個仿真步驟中的協(xié)同仿真，從而所述方法再次從第二步驟繼續(xù)。但是例如當子系統(tǒng)TS1、TS2未被仿真，而是被實際構(gòu)建時，耦合參量y1、y2&可以在子系統(tǒng)TS1、TS2中被另外進一步處理。
[0033]在確定耦合參量y1、y2時也可以使用用于附加的誤差補償?shù)姆椒?、例如一種在EP2 442 248 A1中描述的方法。以此還能夠進一步提高所確定的耦合參量y1、y2的精確性。
[0034]在圖4中以混合動力車輛為例示意性示出總系統(tǒng)1的協(xié)同仿真。在此例如子系統(tǒng)TS1是電機，子系統(tǒng)TS2是內(nèi)燃機，子系統(tǒng)TS3是傳動系，子系統(tǒng)TS4是蓄電器并且子系統(tǒng)TS5是混合動力控制部。在它們之間的連接描述了在子系統(tǒng)TS之間的連接。在此，混合動力控制部例如可以在HiL-硬件中實際地構(gòu)建，而另外的子系統(tǒng)TS1至TS4在合適的仿真平臺、例如dSpace或Matlab上作為仿真運行，對此必須進行實時協(xié)同仿真。但也可以附加地將另外的子系統(tǒng)構(gòu)建為實際的硬件、例如在發(fā)動機試驗臺上的內(nèi)燃機。
[0035]在圖5中示例性地示出一種仿真裝置3，該仿真裝置用于總系統(tǒng)1的協(xié)同仿真的一部分。每個子系統(tǒng)TSn在此在自身的仿真環(huán)境Sn (硬件并且包括用于利用預設(shè)的求解算法對子系統(tǒng)的子模型進行仿真的軟件)中仿真。當然也可以在一個仿真環(huán)境中對多個或所有子系統(tǒng)進行仿真。在此，仿真環(huán)境S5例如是包括相應(yīng)的硬件和軟件的HiL系統(tǒng)。仿真環(huán)境S1和S2例如在合適的計算機上利用相應(yīng)的軟件、例如Mathworks公司的Simulink或MSC公司的Adams來實現(xiàn)。子系統(tǒng)TS1和TS5在此相互關(guān)聯(lián)，從而必須借助耦合參量y1、y2如上所述解析協(xié)同仿真的關(guān)聯(lián)性。為此設(shè)有外推單元2，所述外推單元例如實施為包括合適的軟件和必需的例如用于模型識別的算法的計算機硬件。外推單元2從子系統(tǒng)TS1、TS5獲得輸入?yún)⒘縓l、X2和測量參量w 1、w2并且由此為每個仿真步驟識別局部有效的模型M。然后由模型Μ同時計算耦合參量y1、y2并且將它們提供給子系統(tǒng)TS1、TS5。
【主權(quán)項】
1.用于對總系統(tǒng)⑴的兩個子系統(tǒng)(TS1、TS2)進行協(xié)同仿真的方法，所述子系統(tǒng)通過親合參量(y:、y2)相互親合，其特征在于，由子系統(tǒng)(TS1、TS2)的輸入?yún)⒘?χ” χ2)和/或測量參量(Wl、w2)借助基于數(shù)據(jù)的模型識別的方法確定子系統(tǒng)(TS1、TS2)的在總系統(tǒng)(1)的當前的運行點中有效的數(shù)學模型(M)并且由該模型(M)外推得出用于后續(xù)的耦合時間步長的耦合參量(ypy2)并且將它們提供給子系統(tǒng)(TS1、TS2)。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，補償實際的和虛擬的死區(qū)時間，其方式為通過外推法由模型(M)來計算在向未來推移死區(qū)時間后的時刻的耦合參量(y1、y2)。3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在外推法中確定耦合誤差并且據(jù)此引入用于處理耦合誤差的方法步驟。4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在外推法中使用用于誤差補償?shù)姆椒ā?.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將基于信號的耦合用于確定耦合參量(y1、y2)，直到識別的模型(M)可被使用。6.用于對總系統(tǒng)(1)的至少兩個子系統(tǒng)(TS1、TS2)進行協(xié)同仿真的仿真裝置，所述子系統(tǒng)通過耦合參量(y1、y2)相互耦合，其特征在于，設(shè)有至少一個外推單元(2)，所述外推單元獲得子系統(tǒng)(TS1、TS2)的輸入?yún)⒘?Χρ χ2)和/或測量參量(Wp w2)并且由此借助基于數(shù)據(jù)的模型識別的方法識別子系統(tǒng)的在總系統(tǒng)(1)當前的運行點中有效的數(shù)學模型(M)，以便利用所述模型(M)計算耦合參量。7.按照權(quán)利要求6所述的仿真裝置，其特征在于，至少一個子系統(tǒng)(TS1、TS2)和至少一個外推單元(2)通過至少一個實時總線系統(tǒng)(4)連接。
【專利摘要】為了實現(xiàn)對總系統(tǒng)(1)的通過耦合參量(y1、y2)相互耦合的子系統(tǒng)進行實時協(xié)同仿真，由子系統(tǒng)(TS1、TS2)的輸入?yún)⒘?x1、x2)和/或測量參量(w1、w2)借助基于數(shù)據(jù)的模型識別的方法確定子系統(tǒng)(TS1、TS2)的在總系統(tǒng)(1)的當前的運行點中有效的數(shù)學模型(M)并且由該模型(M)外推得出用于后續(xù)的耦合時間步長的耦合參量(y1、y2)并且將它們提供給子系統(tǒng)(TS1、TS2)。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號】CN105247422
【申請?zhí)枴緾N201480030238
【發(fā)明人】J·策厄特納, M·保爾韋伯, H·科卡爾, M·貝內(nèi)迪克特
【申請人】卓越中心-虛擬車輛研究有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2014年4月9日
【公告號】CA2909351A1, EP2987039A1, US20160055278, WO2014170188A1