基于轨道交通核心系统的半实物试验研究

1. 实时仿真介绍

实时仿真是指仿真模型的时间比例尺等于系统原模型的时间比例尺的一类仿真。对系统进行仿真试验时，如果仿真系统有实物（包括人）处在仿真系统中，由于实物和人是按真实时间变化和运动的，因此就需要进行实时仿真。实时仿真要求仿真系统接收实时动态输入，并产生实时动态输出，输入和输出通常为具有固定采样时间间隔的数列。

在条件允许下尽可能在仿真系统(或仿真回路)中接入实物，这样更接近实际情况，从而得到更确切的信息，这样的仿真称为半实物仿真(Semi-physical Simulation)，或称为硬件在回路中的仿真(Hardware-in-loop Simulation)。因为这样的半实物仿真是针对实际过程的仿真，又是实时性的，所以又被称为“实时”(Real Time, RT) 仿真。

在实际的工程项目中，经常需要花费大量时间从真实的过程中收集可靠数据，再与仿真结果比较。若比较的结果超出误差的允许范围，就需要对仿真模型进行改进，得出的结果还需进行多次往复试验，才能最终相信仿真结果。

2. Simpack实时仿真功能

Simpack具有专业的实时仿真模块Simpack Realtime，不需要输出模型或者代码，直接利用Simpack所创建的动力学模型即可进行实时仿真。同时Simpack Realtime也一并解决了实时仿真中计算速度、硬件更新速度等诸多问题，为多体动力学技术在实时仿真中的大规模应用奠定了坚实的基础。

在进入实时仿真模式后，用户仍然可以在Simpack的环境下直接进行实时仿真。Simpack的实时仿真不需要非常耗时的输出代码和编译代码这些过程。同时SimpackRealtime支持参数变量的输出，支持全参数化的动力学模型。

Simpack Realtime可以在带有实时内核的Linux操作系统上运行，与硬件机之间的通信可以采用网络协议、共享内存或者用户自定义通信协议的方式来实现。

• 支持Simpack所有的单元；
• 支持并行；
• 可以显示实时动画；
• 支持置换变量输出，支持全参数化动力学模型；
• 支持最新的硬件系统；
• 与标准的Simpack开发同步；
• 无需编译；
• Simpack模型的任何改变，实时解算器都可以直接计算；

3. 案例