Совместное моделирование

При совместном моделировании различные подсистемы , образующие связанную задачу, моделируются и моделируются распределенным образом. Следовательно, моделирование выполняется на уровне подсистемы без учета связанной проблемы. Кроме того, совместное моделирование осуществляется путем запуска подсистем по принципу «черного ящика» . В ходе моделирования подсистемы будут обмениваться данными . Совместное моделирование можно рассматривать как совместное моделирование уже хорошо зарекомендовавших себя инструментов и семантики ; когда они моделируются с помощью подходящих решателей . ^[1] Совместное моделирование доказывает свое преимущество при проверке многодоменных и киберфизических систем, предлагая гибкое решение, позволяющее одновременно рассматривать несколько доменов с разными временными шагами. Поскольку вычислительная нагрузка распределяется между симуляторами, совместное моделирование также обеспечивает возможность крупномасштабной оценки системы. ^[2]

Уровни абстракции среды совместного моделирования

Следующее введение и структурирование предложены в. ^[3]

совместного моделирования Создание структуры может оказаться непростой и комплексной задачей, поскольку требует тесного взаимодействия между участвующими элементами, особенно в случае использованием множественного формализма совместного моделирования с гармонизацию , адаптацию и, в конечном итоге, изменение фактически используемых стандартов и протоколов . Необходимо провести в отдельных моделях, чтобы их можно было интегрировать в целостную структуру. Общая многоуровневая структура структуры совместного моделирования. ^[3] подчеркивает пересечение областей и проблемы, которые необходимо решить в процессе разработки системы совместного моделирования. В целом структура совместного моделирования состоит из пяти уровней абстракции :

Структурирование системы совместного моделирования
Слой абстракции	Описание	Сопутствующие проблемы
Концептуальный	Самый высокий уровень, на котором модели рассматриваются как черные ящики, и этот уровень касается представления структуры совместного моделирования.	Общая структура фреймворка; Мета-моделирование компонентов.
Семантический	Уровень касается значения и роли структуры совместного моделирования по отношению к открытым вопросам исследуемой системы и изучаемого явления.	Значение отдельных моделей; Граф взаимодействия между моделями; Значение каждого взаимодействия.
Синтаксический	Этот уровень касается формализации структуры совместного моделирования.	Формализация отдельных моделей в соответствующих областях; Спецификация и обработка различий между одним формализмом и другим.
Динамический	Уровень касается реализации структуры совместного моделирования, методов синхронизации и гармонизации различных моделей вычислений.	Порядок выполнения и причинность моделей; Гармонизация различных моделей вычислений; Разрешение потенциального конфликта при одновременности действий.
Технический	Уровень касается деталей реализации и оценки моделирования.	Распределенная или централизованная реализация; Надежность моделирования; Надежность и эффективность моделирования.

На основе концептуальной структуризации определяется архитектура, на которой разрабатывается структура совместного моделирования, и определяются формальные семантические отношения/синтаксическая формулировка. Подробная техническая реализация и методы синхронизации описаны на динамических и технических уровнях.

Разделение проблем — архитектура совместного моделирования

Процедура разделения определяет 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 (там, где он существует) отвечает за создание экземпляров симуляторов и за организацию обмена информацией (симулятор-симулятор или симулятор-оркестратор). ^[3]

Методы соединения

Методы связи совместного моделирования можно разделить на операционную интеграцию и формальную интеграцию, в зависимости от уровней абстракции. В общем, операционная интеграция используется при совместном моделировании конкретной проблемы и направлена на обеспечение совместимости на динамическом и техническом уровнях (т. е. обмен сигналами). С другой стороны, формальная интеграция обеспечивает функциональную совместимость на семантическом и синтаксическом уровне посредством связи модели или связи симулятора. Формальная интеграция часто предполагает участие главного федератора для организации семантики и синтаксиса взаимодействия между симуляторами.

С динамической и технической точки зрения необходимо учитывать методы синхронизации и шаблоны связи в процессе реализации.

Шаблоны общения

Существует три основных шаблона связи для главных алгоритмов . Гаусс-Зейдель, варианты Якоби и моделирование линий передачи, TLM. Названия первых двух методов происходят от структурного сходства с одноимёнными 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-Зейдель (сериал)

Якоби (параллельно)

Моделирование линий электропередачи, TLM

При моделировании линии передачи (также известном как моделирование двунаправленной линии задержки) емкость (или индуктивность) заменяется элементом линии передачи с распространением волны. Временная задержка установлена равной одному временному шагу. Таким образом, вводится физически обусловленная задержка времени, что означает, что систему можно разделить в этом месте. Численная стабильность обеспечивается, поскольку числовая ошибка отсутствует, а вместо этого вносится ошибка моделирования, которая более безопасна. Обычно это наиболее просто реализовать, поскольку в результате получается явная схема.

Ссылки

^ Стейнбринк, Корнелиус (2017). «Валидация интеллектуальных сетей на основе моделирования – статус-кво и будущие тенденции исследований». Промышленное применение холонных и мультиагентных систем . Конспекты лекций по информатике. Том. 10444. стр. 171–185. arXiv : 1710.02315 . дои : 10.1007/978-3-319-64635-0_13 . ISBN 978-3-319-64634-3 . S2CID 10022783 .
^ Андерссон, Хокан (11 сентября 2018 г.). Подход к совместному моделированию гидравлических ударных устройств . Электронная пресса Университета Линчёпинга. ISBN 978-91-7685-222-4 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Нгуен, В.Х.; Безангер, Ю.; Тран, QT; Нгуен, TL (29 ноября 2017 г.). «О концептуальном структурировании и методах объединения систем совместного моделирования при проверке киберфизических энергетических систем» . Энергии . 10 (12): 1977. doi : 10.3390/en10121977 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
^ Хит, Майкл Т. Научные вычисления: вводный обзор . СИАМ.

[1] Стейнбринк, Корнелиус (2017). «Валидация интеллектуальных сетей на основе моделирования – статус-кво и будущие тенденции исследований». Промышленное применение холонных и мультиагентных систем . Конспекты лекций по информатике. Том. 10444. стр. 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 сентября 2018 г.). Подход к совместному моделированию гидравлических ударных устройств . Электронная пресса Университета Линчёпинга. ISBN 978-91-7685-222-4 .

[VHN-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Нгуен, В.Х.; Безангер, Ю.; Тран, QT; Нгуен, TL (29 ноября 2017 г.). «О концептуальном структурировании и методах объединения систем совместного моделирования при проверке киберфизических энергетических систем» . Энергии . 10 (12): 1977. doi : 10.3390/en10121977 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .

[4] Хит, Майкл Т. Научные вычисления: вводный обзор . СИАМ.

[1]

[2]

[3]

[4]