リアルタイムシミュレーションワークフロー

次の図は、リアルタイムシミュレーションワークフローを示します。コネクタは、リアルタイムモデルの準備のワークフローに戻るための出口です。

次の図は、リアルタイムモデルの準備のワークフローを示します。コネクタは、他のリアルタイムワークフロー (リアルタイムシミュレーションワークフローやハードウェアインザループシミュレーションワークフローなど) からリアルタイムモデルの準備のワークフローに戻るための入口です。

このワークフローを実行する前に、リアルタイムモデルの準備のワークフローを使用してモデルをリアルタイムシミュレーション用に準備します。リアルタイムモデルの準備のワークフローでは、参照結果を取得する方法、最大ステップサイズを決定する方法、モデルを修正してシミュレーション速度を上げ、精度の高い結果を得る方法を示します。

リアルタイムシミュレーションワークフローを使用して、モデルがリアルタイム対応になる可能性を高めます。リアルタイムコンピューターでシミュレートしたときに次の両方の条件を満たす場合に、モデルはリアルタイム対応です。

結果は、実測データまたは理論モデルに基づく予測と一致します。
モデルのシミュレーションが、オーバーランを発生させずに実行されます。

リアルタイムシミュレーションワークフローでは、制限付き (固定ステップ、固定コスト) シミュレーションを使用します。固定ステップ、固定コストシミュレーションでは、ソルバーで使用するステップサイズと反復回数の両方を制限することで、計算コストに上限を設定します。

モデルをリアルタイム対応にする

固定ステップ、固定コストシミュレーションの実行

グローバルソルバーとローカルソルバーで、固定ステップ、固定コスト構成を使用してデスクトップコンピューターでモデルを実行します。固定ステップ、固定コストソルバー構成をリアルタイムシミュレーション用に指定する方法の詳細は、ステップサイズと反復回数の選択とリアルタイム対応を可能にするための固定コストシミュレーションを参照してください。

モデルの精度の評価

ターゲットコンピューター上でのシミュレーション結果を、参照結果と比較します。参照結果と修正モデルの結果は同じか。そうでない場合、両者の結果は、実測データまたは理論データを使用しても、修正モデルのシミュレーション結果をサポートするのに十分なほど類似しているか。修正モデルは、測定対象の現象を表しているか。それらの現象を正しく表しているか。モデルを使用してコントローラーの設計をテストする計画がある場合、モデルはシステムの検定で信頼できる結果を生成するのに十分な精度を備えているか。これらの点を確認すると、リアルタイムシミュレーションの結果が十分な精度を備えているかどうかを判断するのに役立ちます。

ソルバー設定の調整による精度の向上

固定ステップ、固定コストシミュレーション結果が参照結果と一致しない場合、ソルバー構成を調整して精度の向上を試みます。反復回数を増やすか、ステップサイズを小さくすると、精度を上げることができます。

陰的グローバルソルバー (ode14x、ode1be) については、ニュートンの反復回数を増やします。後退オイラー法または台形則のローカルソルバーについては、非線形反復回数を増やします。

グローバルソルバーと、任意のローカルソルバーで、ステップサイズを小さくします。各ローカルソルバーのステップサイズを、グローバルソルバーに対して指定するステップサイズの整数倍で構成します。

リアルタイムモデルの準備のワークフローに戻る

ソルバー構成を変更しても速度が十分に改善されない場合、リアルタイムモデルの準備のワークフローに戻り、モデルをリアルタイム対応にすることを試みます。

モデルの忠実度やスコープを調整してから、リアルタイムモデルの準備のワークフローに記載された他のプロセスと判断を順に実行します。リアルタイムシミュレーションワークフローを再び実行できる速度と精度を得られるまで、モデルの調整、シミュレート、解析を繰り返します。詳細は、リアルタイムモデルの準備のワークフローを参照してください。

オーバーランのリスクの評価

速度の観点からは、モデルがリアルタイム対応であると断定する唯一の方法は、ターゲットハードウェアでのシミュレーション中にオーバーランが発生しないかテストすることです。ただし、固定ステップ、固定コストシミュレーションを使用して、ソルバーがリアルタイムシミュレーションに十分な速度で実行される可能性を推定することはできます。シミュレーション時間を推定する方法の詳細は、計算コストの推定を参照してください。

ソルバー設定の調整によるシミュレーション速度の向上

計算コストの推定により、モデルの実行が遅すぎてリアルタイムターゲットマシンでのオーバーランが回避できないことが示された場合は、ソルバー構成を調整してシミュレーション速度の高速化を図ります。反復回数を減らすか、ステップサイズを大きくすると、精度を上げることができます。

陰的グローバルソルバー (ode14x、ode1be) については、ニュートンの反復回数を減らします。後退オイラー法または台形則のローカルソルバーのいずれかについては、非線形反復回数を減らします。

グローバルソルバーと、任意のローカルソルバーで、ステップサイズを大きくします。各ローカルソルバーのステップサイズを、グローバルソルバーに対して指定するステップサイズの整数倍で構成します。

モデルがリアルタイム対応である場合

固定ステップ、固定コストシミュレーションにより、モデルがリアルタイム対応である見込みが大きいことが示された場合、ターゲットハードウェア上でリアルタイムシミュレーションを試みることができます。リアルタイムシミュレーションを使用してコントローラーハードウェアをテストする方法の詳細は、ハードウェアインザループシミュレーションの基礎を参照してください。

リアルタイムシミュレーションワークフローに戻る

コネクタは、他のワークフロー (ハードウェアインザループシミュレーションワークフローなど) からリアルタイムシミュレーションワークフローに戻るための入口です。

リアルタイム対応には計算能力が不十分な場合

リアルタイムターゲットマシンが、モデルをリアルタイムで実行するのに十分な計算能力を備えていない場合があります。ワークフローを複数回反復しても、モデルをリアルタイム対応にする複雑度とソルバー設定の組み合わせが存在しない場合は、処理能力を高めるための次のオプションを検討してください。