1 |
Modelica-Compiler Methoden für zeitkritische SimulationenWaurich, Volker 01 December 2021 (has links)
Die Modellierung und Simulation dynamischer Vorgänge ist ein etabliertes Werkzeug bei der Entwicklung und Untersuchung technisch-physikalischer Systeme. Gleichungsbasierte und objektorientierte Modellbeschreibungssprachen wie Modelica ermöglichen eine effiziente Modellierung bei gleichzeitig guter Wiederverwendbarkeit und Übersichtlichkeit. Der Modelica-Compiler übersetzt das Modell in eine mathematisch lösbare Form und erzeugt ein ausführbares Simulationsprogramm. Mithilfe symbolischer Verfahren kann der Berechnungsaufwand und die Zeit zur Auswertung der Modellgleichungen positiv beeinflusst werden. Die vorliegende Arbeit identifiziert Potenziale zur automatisierten Laufzeitverbesserung von Modelica-Modellen und untersucht geeignete Verfahren, welche in den open source Compiler OpenModelica implementiert werden. Die vorgeschlagenen Methoden basieren auf einer graphentheoretischen Repräsentation des Gleichungssystems. Graphenalgorithmen werden zur symbolischen Manipulation des Gleichungssystem benutzt, um die Ausführungszeit zu reduzieren und ein nicht-deterministisches Laufzeitverhalten zu vermeiden. Es werden Methoden aufgezeigt, welche automatisiert und generalisiert ohne manuelles Eingreifen in den Übersetzungsprozess zu einer beschleunigten Modellauswertung führen. Die vorliegende Arbeit leistet somit einen Beitrag für die Echtzeitfähigkeit von Modellen mit steigender Komplexität, effizienter Modellerstellung und leistungsfähigen, automatisierten Simulationsläufen, wie bspw. Parameterstudien oder virtuellen Testläufen. / Modelling and simulation of dynamic processes is a well-established tool for the development of technical and physical systems. Equation-based and object-oriented modelling languages such as Modelica enable an efficient way of modelling as well as good reusability and structuring of the model. The Modelica-Compiler translates the model to a solvable representation and compiles an executable simulation program. With the help of symbolic compiler methods, the calculation costs and executation time can be reduced. The present paper identifies potentials for the automated improvement of execution times of Modelica-based simulation models and investigates suitable methods which have been implemented in the OpenModelica Compiler. The proposed compiler methods are based on a graph representation of the underlying equation system. Graph algorithms are used for the symbolic manipulation of the system of equations to reduce execuation time and non-deterministic runtime behaviour. All presented methods can be applied automatically without addtional manual modifications during the compilation process. Hence, the present paper is a contribution to achieve faster simulation times of models with increasing complexity. This is an eminent requirement for a productive and highly automated virtual development process.
|
Page generated in 0.1135 seconds