Ein analytisch-numerisches Verfahren zur Hardware-In-the-Loop-Simulation von komplexen dynamischen Systemen

Abstract:
Sowohl bei der Hardware-In-the-Loop-Simulation (HIL-Simulation), als auch beim rechnergestützten Entwurf von Regel- und Steuereinrichtungen wird unter anderem eine Simulation des dynamischen Verhaltens des Objektes oder des Gesamtsystems durchgeführt. Bei der HIL-Simulation von dynamischen Systemen hoher Ordnung wachsen die Anforderungen an die zur Verfügung stehende Soft- und Hardware. Es gibt verschiedene Ansätze, das Echtzeitverhalten bei der HIL-Simulation zu erreichen, u.a. Modellreduktion, Parallelverarbeitung, Einbeziehung realer Teilsysteme. Es existieren Dutzende von Simulationssystemen für verschiedene Anwendungsgebiete. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der Gestaltung der Benutzerschnittstellen. Wichtige Merkmale der Simulationssysteme 5. Generation sind deren Objektorientiertheit und das Vorhandensein offener Schnittstellen, Möglichkeiten zur Einbettung von ActiveX und COM-Komponenten. Zur eigentlichen Simulation des dynamischen Verhaltens werden aber in den meisten Simulationssystemen klassische Verfahren der numerischen Integration verwendet. Dies führt dazu, dass bei der Lösung vieler Praxisaufgaben der Rechenzeitaufwand die vertretbaren Grenzen überschreitet. Deshalb ist weiterhin die Forderung aktuell, numerische Simulationsverfahren zu entwickeln, die die höchstmögliche Genauigkeit bei möglichst geringem Rechenaufwand erreichen.