一种多实时仿真机级联仿真方法及系统与流程

本发明属于轨道车辆，尤其涉及一种多实时仿真机级联仿真方法及系统。

背景技术：

1、现有的城市轨道交通交直流供电系统常见线路通常在10站以上，网络拓扑复杂。当前对于10座牵引站以上的大规模供电系统进行半实物仿真实验时，由于单台实时仿真机cpu计算资源有限，大规模供电系统实时仿真时仅能运行在毫秒级。但工程应用要求供电系统实时仿真至少运行在微秒级，因此单台实时仿真机的算力不足以满足大规模、长距离的供电系统仿真模型在微秒级进行实时运行的要求。

2、使用多台实时目标机进行组合计算虽然理论上提高了算力，可将实时仿真步长降低到微秒级，但由于缺乏有效可行的异步联合仿真实现方法，模型启动后会因计算异常而发散，导致仿真测试平台的规模难以扩展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种多实时仿真机级联仿真方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种多实时仿真机级联仿真方法，包括以下步骤：

4、s1:对电气稳态模型进行分割解耦，获得主机模型和至少一个从机模型；

5、s2:将主机模型部署至实时仿真机主机，将至少一个从机模型对应部署至至少一个实时仿真机从机；

6、s3:建立实时仿真机主机和实时仿真机从机之间的通信连接；

7、s4:启动主机模型和从机模型，对主机模型和从机模型进行信号同步；

8、进行信号同步的方法包括以下步骤：

9、s41:设置主机模型和从机模型的判稳标准；

10、s42:模型启动时，主机模型和从机模型互传0值并基于各自的判稳标准进行判稳，各自判稳后主机模型基于各模型的稳定状态进行整体判稳；

11、s43:主机模型判断各模型均稳定后，启动交互模式，并同时向至少一个向从机模型发送交互启动信号；从机模型接收交互启动信号后启动交互模式；

12、s5:主机模型和从机模型进行信号同步后，各实时仿真机进入级联运行状态，各自进行仿真计算，并相互传递相关模型计算值。

13、本发明一些实施例中，步骤s41具体包括以下步骤：

14、确定至少一预定参数作为判断模型是否稳定的标准；分别设置预定参数在主机模型和从机模型中的稳态判定区间和预定时间阈值；

15、或者，分别设置预定参数在主机模型和从机模型中的稳态判定值和预定时间阈值。

16、本发明一些实施例中，预定参数为网压。

17、本发明一些实施例中，步骤s42中主机模型和从机模型基于各自的判稳标准进行判稳方法包括：

18、主机模型或从机模型启动后，当模型的预定参数处于稳态判定区间内，且持续时间达到预定时间阈值时，

19、或者，当模型的预定参数处于稳态判定值以下，且持续时间达到预定时间阈值时，判定模型运行稳定；

20、否则，判定模型尚未稳定或模型失稳。

21、本发明一些实施例中，电气稳态模型包括牵引变电站模型；步骤s1中对电气稳态模型进行分割解耦的方法包括以下步骤：

22、牵引变电站模型的交流侧与交流侧之间、直流侧与直流侧之间均通过由受控电压源和/或电流源组成的电气解耦模块实现电气解耦，通过互相传递电压电流值代替电气连接线。

23、本发明一些实施例中，步骤s3具体包括以下步骤：

24、在实时仿真机主机和实时仿真机从机中配置反射内存卡，实时仿真机主机和实时仿真机从机之间使用光纤线连接。

25、本发明一些实施例中，步骤s5进一步包括以下步骤：

26、在主机模型和从机模型中设置开始标志位，各实时仿真机进入级联运行状态时，将开始标志位置1，以记录仿真计算开始的时间。

27、本发明一些实施例中，步骤s1进一步包括以下步骤：

28、在matlab/s i mu l i nk软件中搭建电气稳态模型，电气稳态模型用于对轨道交通交直流供电系统进行纯数字仿真。

29、本发明一些实施例进一步提供一种多实时仿真机级联仿真系统，包括：实时仿真机主机和至少一实时仿真机从机；

30、实时仿真机主机包括主机模型和同步信号触发器，主机模型用于进行实时仿真计算，同步信号触发器用于实现实时仿真机主机和实时仿真机从机之间的信号同步；

31、实时仿真机从机与实时仿真机主机级联运行，至少包括从机模型，从机模型与主机模型由同一电气稳态模型分割解耦获得，用于进行实时仿真计算，并与主机模型相互传递模型计算值。

32、本发明一些实施例中，实时仿真机主机与实时仿真机从机均包括反射内存卡，各实时仿真机中的反射内存卡通过光纤线互连，用于进行数据发送和接收。

33、本发明的有益效果在于：

34、1、本发明所提供的仿真方法能够对包含多个牵引变电站的大规模供电系统的电气稳态模型进行实时仿真，使得大规模供电系统的实时仿真可运行在微秒级仿真步长，并可方便仿真平台开发人员根据实际站数量灵活扩展仿真平台，更方便快捷的接入新设备；

35、2、本发明所提供的仿真方法通过设置信号同步机制解决了初次仿真启动模型直接交互，整个模型无法收敛的问题，同时，避免了模型停止后再次启动，反射内存卡内遗留历史数据对模型初始运行造成影响，保证了级联后模型能够正常启动运行；

36、3、本发明使用反射内存卡实现仿真机互联，通过光纤传递信号，相比于现有技术中通过通信协议或物理io的交互方式，提高了交互速度，且交互速度不受数据量大小影响，传递数值准确，提高了实时仿真精度，避免了因外界电磁干扰导致的仿真失真或失稳。

技术特征：

1.一种多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，步骤s41具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，所述预定参数为网压。

4.根据权利要求2或3所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，s42中主机模型和从机模型基于各自的判稳标准进行判稳方法包括：

5.根据权利要求1所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，所述电气稳态模型包括牵引变电站模型；步骤s1中对电气稳态模型进行分割解耦的方法包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，步骤s3具体包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，步骤s5进一步包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，步骤s1进一步包括以下步骤：

9.一种多实时仿真机级联仿真系统，用于实现权利要求1-8任意一项所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，包括：实时仿真机主机和至少一实时仿真机从机；

10.根据权利要求9所述的多实时仿真机级联仿真方法，其特征在于，所述实时仿真机主机与所述实时仿真机从机均包括反射内存卡，各实时仿真机中的反射内存卡通过光纤线互连，用于进行数据发送和接收。

技术总结本发明涉及一种多实时仿真机级联仿真方法及系统，该方法包括以下步骤：S1:对电气稳态模型进行分割解耦，获得主机模型和至少一个从机模型；S2:分别将主从机模型部署到实时仿真机主机和从机上；S3:建立主机和从机之间的通信连接；S4:启动主机模型和从机模型，对主从机模型进行信号同步；S5:同步后，各实时仿真机进入级联运行状态，各自进行仿真计算，并相互传递相关模型计算值。本发明实现了多台实时仿真机的级联，可将大规模供电系统分割到多台实时仿真机，完成微秒级实时仿真运行，信号同步机制解决了初次仿真启动模型直接交互，整个模型无法收敛的问题，保证了级联后模型能够正常启动运行。技术研发人员：张清华,李桂虎,张添昊,王子赢受保护的技术使用者：中车青岛四方车辆研究所有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9