淺談FMI建模技術(shù)的基本原理

蔡昀彤

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于通過(guò)建模仿真來(lái)進(jìn)行分析的方法越來(lái)越重視。FMI技術(shù)可以將不同類型、不同產(chǎn)生方式的仿真模型集成起來(lái)發(fā)揮協(xié)同作用。該技術(shù)通過(guò)定義好的模型規(guī)范，使用現(xiàn)有模型工具的技術(shù)上，將已有模型導(dǎo)出成FMU模型進(jìn)行集成運(yùn)行。該文闡述了FMI技術(shù)的基本原理，介紹了FMU的兩種實(shí)現(xiàn)形式。

關(guān)鍵詞：FMI 建模 仿真 FMU

中圖分類號(hào)：P531 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-089X（2017）06（b）-0014-02

FMI英文全稱the Functional Mock-up Interface，直譯過(guò)來(lái)就是功能模型接口。FMI技術(shù)是一個(gè)全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的目的是讓使用不同仿真環(huán)境，不同類型的復(fù)雜模型能夠進(jìn)行聯(lián)合仿真。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，仿真逐漸成為了系統(tǒng)分析的主要工具和手段。從學(xué)術(shù)研究到各行各業(yè)，過(guò)多的仿真工具同時(shí)存在并被使用著。這些工具支持非常多樣的仿真語(yǔ)言，針對(duì)不同專業(yè)的不同系統(tǒng)，例如機(jī)械、電子、數(shù)字、模擬、連續(xù)或者離散等。非常遺憾的是，這些工具很少能夠交換數(shù)據(jù)并且同步工作。這在如今的數(shù)字化的時(shí)代，越來(lái)越成為一個(gè)阻礙[1]。

在這種情況下，F(xiàn)MI標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。FMI定義一個(gè)XML綱要來(lái)描述仿真組件，并且定義了一個(gè)C語(yǔ)言API（即應(yīng)用程序接口）來(lái)要求仿真組件必須實(shí)現(xiàn)某些接口。依照FMI規(guī)范建立的模型組件叫做functional mock-up units，即FMU。FMU通常是通過(guò)某些支持FMI技術(shù)的仿真工具，將已經(jīng)建立好的模型導(dǎo)出成FMU。這些導(dǎo)出的FMU再接著被導(dǎo)入到一個(gè)主仿真平臺(tái)中，在該主仿真平臺(tái)通過(guò)調(diào)用FMI應(yīng)用程序接口上完成對(duì)這些導(dǎo)入模型的集成仿真。一個(gè)小型的FMU聯(lián)合仿真場(chǎng)景如圖1所示。

FMI規(guī)范分為模型交換和協(xié)同仿真兩種形式，兩者的區(qū)別主要在于帶不帶求解器。模型交換方式要求主仿真平臺(tái)的求解器處理仿真集成的數(shù)據(jù)因而不帶求解器，而協(xié)同仿真的方式下每一個(gè)FMU組件自行進(jìn)行積分求解[2]。

該文簡(jiǎn)要闡述了FMI技術(shù)的發(fā)展背景，敘述了FMI技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式，辨析了FMI技術(shù)的兩種不同應(yīng)用方式，對(duì)于進(jìn)一步的應(yīng)用該技術(shù)打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] Bogomolov， S.， Greitschus， M.， Jensen， P. G.，