并行仿真

摘要： 随着电气化铁路的快速发展和时速300km/h以上高速列车中大量大功率电力电子设备的应用,使得反映不同物理特征的动态过程相互交织在一起。传统的时域仿真方法已无法满足电力系统发展的新形式要求。机电暂态仿真可以对大规模系统进行仿真,但是不能准确、详细地模拟系统局部快速变化过程;电磁暂态仿真对电力电子设备的仿真使用详细的器件级模型,适于仿真高速列车等大功率电力电子设备及其控制系统的快速暂态特性,但是受仿真速度和规模的限制,无法对全系统进行仿真[1]-[3]。

摘要： 随着仿真性能需求和应用规模的提高,满足超实时仿真效率要求,提高系统的重用性、扩展性和智能化水平,成为仿真系统构建的关键问题。基于传统仿真技术研究,从系统的软件模块组成、仿真推进策略、模型状态管理等方面,设计了基于试验设计方法的智能超实时仿真系统架构,提出了基于并行仿真技术及主动全局仿真时间管理机制的超实时仿真策略。通过针对大型舰船舰面航空保障过程的仿真示例,验证了超实时仿真系统的设计思想,达到了面向航空保障过程的仿真推演及效能评估目标。

摘要： 对于大规模交直流混联电网而言,并行电磁暂态仿真在保证计算精度的同时,具有比串行电磁暂态仿真更高的计算效率,因而得到了日益广泛的应用.为进一步提高并行电磁暂态仿真的计算效率,从PSCAD并行仿真机理出发,分析了网络划分均匀程度及联络线路数对并行仿真效率的影响.在此基础上提出一种网络划分优化模型,可在保证分区均匀的同时,减少联络线路数,从而可提高交直流混联电网并行电磁暂态仿真的计算效率.算例分析验证了所提方法的有效性和高效性.

摘要： 设计并开发了一款集电气稳定性分析、经济可行性分析于一体的可再生能源发电制氢系统综合仿真软件,从快速建模、多维仿真、并行提速等多个角度设计软件功能,旨在为研究人员提供快速、全面、低门槛的可再生能源发电制氢系统仿真工具.基于MVC模式设计软件架构,分别在模型层、视图层和控制层进行开发;设计通用接口框架,以PSCAD为例开发应用接口,借助PSCAD进行电气仿真;基于模型复用思想开发电气模型库,缩小用户建模成本;基于成本效益分析法搭建全生命周期经济模型;基于PyQt5开发图形化操作界面.此外,还引入多套参数并行方法提高仿真速度.算例分析表明,该软件电气仿真能有效模拟系统特性,相较传统仿真方法显著减少了建模时间和仿真运行时间;经济仿真结果能有效评估系统经济性,为容量配置优化提供有力支持.

摘要： 设计并开发了一款集电气稳定性分析、经济可行性分析于一体的可再生能源发电制氢系统综合仿真软件,从快速建模、多维仿真、并行提速等多个角度设计软件功能,旨在为研究人员提供快速、全面、低门槛的可再生能源发电制氢系统仿真工具。基于MVC模式设计软件架构,分别在模型层、视图层和控制层进行开发;设计通用接口框架,以PSCAD为例开发应用接口,借助PSCAD进行电气仿真;基于模型复用思想开发电气模型库,缩小用户建模成本;基于成本效益分析法搭建全生命周期经济模型;基于PyQt5开发图形化操作界面。此外,还引入多套参数并行方法提高仿真速度。算例分析表明,该软件电气仿真能有效模拟系统特性,相较传统仿真方法显著减少了建模时间和仿真运行时间;经济仿真结果能有效评估系统经济性,为容量配置优化提供有力支持。

摘要： 分析了雷达电子战信号级仿真系统存在的运算瓶颈问题,提出一种基于前后台架构的并行仿真系统设计思路,通过前台仿真显控与后台仿真运算在物理上的分离,解决模型显控与模型运算的资源争夺及人机界面显示耗时问题,而后台的集中式仿真运算,既能通过共享内存的数据交互方式,解决网络数据通信传输耗时问题,也能充分利用高性能计算资源优势,通过并行计算技术,解决信号级装备模型运算耗时长的问题.针对仿真系统构建中需要重点关注的2个技术问题,给出了具体的解决思路,并在此基础上构建了仿真原型系统,针对不同硬件资源进行了仿真运算速度测试,测试结果表明该并行仿真系统架构对仿真运行效率有大幅度提升.

摘要： 施工仿真是高拱坝浇筑过程系统分析的重要手段,将计算机仿真过程中的内存对象与磁盘或数据库中的数据对象,建立对应关系的持久化方法,可用以保存、分发和恢复仿真对象,是动态仿真、中继仿真、分布式仿真的基础引擎.为此,本文提出了一种将仿真过程中所涉及的大量系统状态信息保存到数据库中形成系统快照的持久化算法.内容包括持久化环境构建,即:在类对象中保存与之对应的数据表名,并保存类属性与表字段的对应数据类型,进而实现仿真对象实例数据导出、仿真对象实例从数据库恢复等功能.某高混凝土拱坝浇筑仿真系统中的运用验证了该算法的可行性.

摘要： 随着计算机仿真技术的不断发展,FMI联合仿真已经成为当今系统性工程开发的必经之路.针对FMI系统中串行仿真算法的仿真速度低的问题,本文提出了基于FMI联合仿真的并行仿真算法,主要研究了该算法的流程设计和仿真过程,并对比分析了使用并行仿真算法和串行仿真算法仿真得到的结果,证明了并行仿真仿真算法极大地提高了FMI系统的仿真速度.

摘要： 云环境下模型和仿真引擎多以可执行文件形式提供服务,使得plug-in-play仿真应用开发模式成为首选,这就需要相应接口关联模型处理逻辑和仿真引擎控制逻辑。提出了覆盖仿真对象初始化,事件调度、处理与撤销,发布与处理订购,回滚,退出仿真全生命周期的面向plug-in-play模式的仿真对象接口,并以C++语言定义其原型,通过实例阐述其使用过程,结果表明:该套接口能够灵活定义仿真对象。配合仿真对象实例生成和销毁方法,仿真引擎托管所有实例并调用相应接口控制仿真运行,从而支持plug-in-play仿真应用开发。

摘要： 针对空间并行仿真技术中的同步问题,设计基于Agent感知区域的有限乐观同步算法。该算法继承乐观同步算法的积极性、保守同步算法的安全性,并将仿真中的Agent划分为安全Agent区域和非安全Agent区域,同时利用调度服务器和执行服务器分工协作的方式完成仿真计算。调度服务器根据不同Agent的安全半径筛选确定其是否属于安全区域,执行服务器负责执行Agent的行为。该算法实现仿真技术中积极且有限的乐观同步,降低并行仿真中网络的通信量,确保仿真程序执行过程中的因果约束关系,有效地缩短了仿真时间,在GAMA仿真平台实现并验证方法的有效性。

摘要： 乐观时间同步机制能够显著提高并行仿真的性能,但是在乐观时间推进过程中会出现因果错误,需要根据保存的状态对事件进行回退,因此事件状态保存机制是影响乐观时间推进效率的重要因素.本文首先简要介绍了并行仿真中逻辑进程的执行过程,讨论了乐观时间推进的状态保存与回退机制;然后对全状态保存技术进行了建模和理论分析,并通过实验对测试了全状态保存算法的性能,测试结果验证了理论分析的正确性.

摘要： 针对雷达/红外双模复合制导导引头仿真试验需求,在并行仿真技术特点分析基础上详细设计了基于并行仿真的双模复合制导半实物仿真系统,重点研究了并行仿真系统控制模式和控制关系、复合制导信号融合和决策设计,以及并行仿真时空一致性分析.为定量分析并行仿真时空一致性,建立了双模复合制导并行仿真系统仿真模型、导弹姿态运动误差模型和目标空间误差模型,仿真分析表明,并行仿真系统时空一致性可满足复合制导仿真试验与评估应用需求,验证了双模复合制导仿真系统设计的有效性.

摘要： 为了满足复杂变结构系统并行仿真的需求,开发了一套组件式并行仿真引擎系统,将其作为复杂系统建模仿真语言编程模型中仿真组件的运行支撑.在引擎核心算法部分提出的动态变结构支撑方法,基于可变端口的规范化模型、连接管理服务、对象管理服务、线程仿真核心和读写锁,实现了灵活的系统结构变化,变结构过程中不需对仿真系统进行全局暂停.本文将对这种动态变结构支撑方法进行介绍.

摘要： 采用并行计算机集群,是提高作战仿真速度的性价比最高的方式,分析了并行仿真系统的集成设计、流程及其实现方式,在仿真任务并行集成时,采用线程、进程、进程组进行逐层集成;以各任务的计算时间和仿真通信时间为依据,优化集成;根据任务计算量分割仿真任务,根据计算量和通信量分配仿真任务.在此基础上,设计了基于总控、分控、进程、线程层次并行结构的通信方式,通过监控仿真计算和仿真通信时间,该方式有利于并行仿真通信设计优化,提高仿真速度.

摘要： 以多样本多次运行为特点的并行仿真是以分析复杂问题为目的的一类仿真活动。在不同想定背景和初始化参数下反复运行多次，才能获得仿真所需的数据结果。针对并行仿真在YH-SUPE环境下需要手动配置大量仿真任务参数和运行效率低等问题，对多样本多次运行管理机制进行深入研究，提出了系统资源动态调度技术、基于文件驱动的仿真对象分发技术、数据结果自动收集合并技术；在此基础上，以Django为开发框架，基于B/S结构实现了并行仿真运行配置管理工具。实验表明该工具减少了大量手动操作，有效地提高了仿真任务的运行效率。

摘要： 随着分布式仿真规模的日益扩大，高性能并行计算技术的不断发展，并行仿真正逐渐成为新的研究热点。作为集群仿真关键技术之一的负载平衡技术及其负载平衡算法也越来越受到重视。本文首先简要介绍了集群以及集群的发展；其次，论述了一些常见的负载平衡技术；再次，研究了当前比较流行的负载平衡算法，并对每种算法给予了分析，在此基础上比较了各种算法之间的优缺点；然后深入探讨了负载平衡算法的性能评测标准。

摘要： 针对国际国内近年来发生的一系列突发性灾难事件和我军现代高技术局部战争环境下的辅助在线决策问题，我们讨论了一种基于大规模动态数据驱动下的并行仿真技术，希望能够基于现有先进的高性能计算、动态数据驱动下的并行仿真、无线传感器网络等技术，在仿真计算和实验观测之间建立起动态、并行的双向闭环回路，推动复杂系统行为精确分析和态势预测问题的技术研究。该研究是一个将应用/仿真和测量合成为一个共生反馈控制系统的范例。该范型将大大拓宽仿真技术的应用范围，使并行仿真更为紧密地服务和应用于现代战场和社会生活的各个层面。

摘要： 针对陆军作战仿真需要超实时和大计算量的问题，采用并行仿真解决是一个具有现实意义的途径．本文根据现有仿真系统的功能和结构特点，提出采用基于功能模块的并行解决方案，进行功能模块的分割和合并，最后进行了实例分析，结果表明利用现有系统进行并行改造能够提高一定效率，有较好的移植性．

摘要： 现代作战仿真的模型种类种类多、数量大、粒度细、层次结构复杂，造成仿真的计算量巨大，采用并行技术是一个具有现实意义的方法。根据现有仿真系统的功能和结构特点，提出面向功能模块的并行解决方案，先进行功能模块的分割，然后合并成处理时间和通信时间均匀的功能模块。将这些功能模块分配到不同的处理器上并行执行。通过实例分析表明，对现有系统进行并行改造能够提高运行效率，有较好应用价值。

摘要： 根据交通流的动态变化情况,实时优化交通信号配时,是减少交通延误,提高交通效率的有效方法．为减少信号优化时间,提高时效性,提出一种并行化的交通信号对比分析算法,该算法首先根据专家经验和交通管理常识设定一定的信号变化区间,然后针对该区间给定变化区间△,依次给定相应的信号配时策略,然后将每一种信号配时策略分配给集群系统中的一个计算节点,由各个计算节点分别进行仿真运算,最后由主节点聚合分析,对比给出最优信号控制方案．以微观交通仿真系统Paramics进行仿真实验,结果表明,以四个节点组成的并行网络中,加速比为1.75,提高了仿真效率,且能较好地遴选出最优控制方案．

摘要： 本发明公开了一种基于全并行嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法。嵌套BBDF方法中，各层BBDF结构求解的顺序性，限制了嵌套BBDF方法并行加速比的提高。本发明在嵌套BBDF方法中，引入全并行BBDF方法的思想，对嵌套BBDF方法的各层子系统的计算做了并行化处理，提高了方法的理论效率。同时引入子网‑核心映射与MPI‑OpenMP混合编程，在网络拓扑、并行通讯拓扑以及CPU芯片结构之间形成了高效率的映射，降低了并行开销。

摘要： 本发明公开了一种基于全并行嵌套对角加边形式的电力系统暂态稳定仿真并行计算方法。嵌套BBDF方法中，各层BBDF结构求解的顺序性，限制了嵌套BBDF方法并行加速比的提高。本发明在嵌套BBDF方法中，引入全并行BBDF方法的思想，对嵌套BBDF方法的各层子系统的计算做了并行化处理，提高了方法的理论效率。同时引入子网‑核心映射与MPI‑OpenMP混合编程，在网络拓扑、并行通讯拓扑以及CPU芯片结构之间形成了高效率的映射，降低了并行开销。

摘要： 本发明提供了一种分布式编译的并行实时仿真系统和仿真方法，包括：建模计算机，适于完成图形化建模并生成模型源代码和库文件；仿真机客户端计算机，适于提供远程登录的客户端并提供远程操控指令；自动测试计算机，适于完成测试用例的编制，并提供测试用例和测试控制脚本；以及仿真计算机，包括仿真控制及运行环境SCRE和仿真机运行环境调度机，适于根据模型源代码和库文件生成Model可执行文件，并完成仿真测试。本发明的仿真系统和仿真方法优化了仿真集成环节的专业布局，提升了仿真系统分工集成效率，改进了开展仿真试验的质量和工作效率。

摘要： 本发明公开了一种多核并行仿真方法及实现多核并行仿真的平台架构，涉及芯片仿真技术领域。该仿真方法包括：根据设计代码和验证代码，将芯片仿真任务一分为二，得到设计代码仿真任务和验证代码仿真任务；将设计代码仿真任务和验证代码仿真任务分别在不同的CPU核上执行；同时，将验证代码仿真任务进一步分配到多个CPU核上执行；各个CPU核间采用多线程并行方式执行仿真任务。该仿真方法还包括：将设计代码仿真任务中设计代码转换成验证代码，得到转换后的验证代码；将转换后的验证代码分配到新的CPU核上执行。该平台架构包括设计仿真模块和验证仿真模块。本发明实现多核并行验证，进行软件仿真加速，提升芯片仿真验证速度和效率。

摘要： 本发明涉及一种提高电网电压暂降仿真效率的并行仿真方法，包括以下步骤：获取BPA潮流文件，并预处理；根据线路生成对应的故障信息卡并写入BPA稳定文件中;设置母线监视卡;协调并行调用BPA稳定程序仿真时多进程共同内存访问冲突；检测单进程仿真结束标志；读取暂降信息并储存在数据库中；根据仿真结果计算各监视母线的电压暂降期望值并输出暂降严重度等级。本发明有效提高仿真可靠性、仿真效率、减少仿真耗时的作用。

摘要： 本发明公开了一种多核并行仿真方法及实现多核并行仿真的平台架构，涉及芯片仿真技术领域。该仿真方法包括：根据设计代码和验证代码，将芯片仿真任务一分为二，得到设计代码仿真任务和验证代码仿真任务；将设计代码仿真任务和验证代码仿真任务分别在不同的CPU核上执行；同时，将验证代码仿真任务进一步分配到多个CPU核上执行；各个CPU核间采用多线程并行方式执行仿真任务。该仿真方法还包括：将设计代码仿真任务中设计代码转换成验证代码，得到转换后的验证代码；将转换后的验证代码分配到新的CPU核上执行。该平台架构包括设计仿真模块和验证仿真模块。本发明实现多核并行验证，进行软件仿真加速，提升芯片仿真验证速度和效率。

摘要： 本发明公开了一种FPGA并行仿真的海量仿真波形数据切片方法，该方法包括：设置仿真波形切分信息并将导入的FPGA项目划分为多个独立子模块，然后将对应生成的FPGA位流下载至FPGA上并行仿真；选择调试信号并将仿真波形数据缓存至DDR内存中；访问仿真波形数据并生成索引文件，并将转存为VCD仿真波形切片文件与索引文件一起进行保存；解析索引文件得到调试信号列表；选择需要还原的调试信号即可还原出仿真波形。本发明基于调试信号的功能模块及时间轴将海量仿真波形文件切分为大量微型文件并通过创建索引将微型文件组织起来，聚焦于调试所需信号及时段，滤除大量冗余数据，降低对网络带宽和CPU处理速度的要求，从而降低了还原仿真波形的时延，提高了调试效率。

摘要： 本发明涉及电力系统仿真技术领域，公开了一种电磁暂态仿真中并行仿真计算时间的计算方法及装置。本发明针对由上位机对仿真任务进行解耦分网得到的仿真子任务，计算任意两个仿真子任务交互计算前信息所用的传输时间，从中选取最大值作为计算前信息交互时间；计算各计算节点的各CPU的每一个核求解对应仿真子任务所用的计算时间，从中选取最大值作为仿真任务求解时间；计算任意两个仿真子任务交互计算后信息所用的传输时间，从中选取最大值作为计算后信息交互时间，最后综合计算得到电磁暂态仿真中并行仿真计算时间。本发明实现了对电力系统电磁暂态实时仿真中多计算节点、多CPU及多核并行仿真计算所用的计算时间的量化计算。

摘要： 本发明涉及一种提高电网电压暂降仿真效率的并行仿真方法，包括以下步骤：获取BPA潮流文件，并预处理；根据线路生成对应的故障信息卡并写入BPA稳定文件中;设置母线监视卡;协调并行调用BPA稳定程序仿真时多进程共同内存访问冲突；检测单进程仿真结束标志；读取暂降信息并储存在数据库中；根据仿真结果计算各监视母线的电压暂降期望值并输出暂降严重度等级。本发明有效提高仿真可靠性、仿真效率、减少仿真耗时的作用。

摘要： 本发明一个实施例公开一种分布交互仿真系统的并行仿真作业调度方法，包括：S10、将系统的仿真程序和依赖库部署到高性能集群，注册系统为能提交的作业应用模板；S20、将系统的输入文件上传到输入读取路径，确定每个组成仿真程序的输入文件，并解析输入参数；S30、为每个组成仿真程序分配仿真节点，并确保都分配到仿真节点；S40、加载各组成仿真程序的输入参数，并运行启动脚本，启动成功则成功启动运行所述系统实例；S50、支持外部程序或用户页面与所述系统实例的指定组成仿真程序进行接口调用交互或图形界面交互，支持在仿真过程中给外部输入指令或反馈内部仿真状态；S60、发送分布交互仿真停止命令，或等待分布交互仿真结束。