Verteilte / modulare Echtzeitsimulation komplexer Systeme

Zusammenfassung

Wirtschaftliche und ökologische Gründe erfordern einen umfassenden Einsatz mathematischer Modelle für die Prozeßführung von komplexen technischen Systemen. Eine Anwendung ist beispielsweise die Prozeßbeobachtung bei meßtechnischen Problemen. Über Beobachter können die Werte nichtmeßbarer Größen berechnet werden. Dieser Einsatz erfolgt unter Echtzeitbedingungen und hat sich an der Struktur dedizierter Prozeßführungssysteme zu orientieren. Sind die Eingänge der Beobachter nicht alle meßbar, so müssen Werte von anderen Modellen übernommen werden. Hierdurch ergibt sich eine Kopplung zwischen den einzelnen Beobachtern. Durch unterschiedliche Diskretisierungszeiten und Verzögerungen bei der Übertragung (Bussysteme) liegen die Eingangswerte nicht zu den lokalen Integrationspunkten vor. Es ist eine Nachbildung der Koppelgrößen zum Erhalten der Eingangsgrößen notwendig. Für eine verteilte Echtzeitsimulation muß ein asynchrones und von der Kontrolle verteiltes Verfahren eingesetzt werden. Zur lokalen numerischen Integration sind existierende explizite Verfahren verwendbar. Der zusätzliche Aufwand an Speicherplatz und Rechenzeit ist minimal. Die verteilte oder modulare Echtzeitsimulation bietet die Vorteile einer teilmodellspezifischen Verfahrens- und Schrittweitenwahl bei der numerischen Integration und die Einsetzbarkeit preiswerter Hochleistungsprozessoren.

Dieses Problem der verteilten Echtzeitsimulation gekoppelter Systeme wird im folgenden betrachtet. Danach erfolgt eine Diskussion der numerischen Ergebnisse von zwei Beispielsystemen, die mit dem in Ada und GKS realisierten Modellierungs- und Echtzeitsimulationssystems K_advice berechnet wurden.