Cosimulatie

Cosimulatie is een methode om een complex systeem te modelleren door meerdere simulators of modellen gelijktijdig te laten draaien, elk verantwoordelijk voor een subsysteem of domein. De simulators communiceren via expliciet gedefinieerde interfaces en wisselen data uit op vastgelegde synchronisatiepunten. Door subsysteemmodellen met elkaar te koppelen ontstaat een geïntegreerde simulatie die rekening houdt met interacties tussen fysiek, controle, proces- en omgevingsdomen.

In een cosimulatiemodel wordt het systeem opgedeeld in onderdelen die via grenzen of signalen met elkaar communiceren. Een centrale co-simulatie- of mastercontroller coördineert de tijdstappen en de ruil van boundary-conditions, zodat de verschillende simulators consistent blijven. Twee belangrijke benaderingen zijn partitioned co-simulation en monolithische integratie; bij partitioned co-simulatie blijven de subsimulaties autonoom en worden gegevens op discrete tijdstappen uitgewisseld.

Een veelgebruikte standaard voor interoperabiliteit is FMI (Functional Mock-up Interface). FMI for Co-Simulation specificeert hoe Functional Mock-up Units kunnen worden samengevoegd en hoe een master algoritme de tijdsplitting en datauitwisseling regelt. Dit maakt het mogelijk simulators van verschillende leveranciers te combineren zonder herimplementatie.

Toepassingen bevinden zich in onder meer automotive, luchtvaart en ruimtevaart, energie- en elektriciteitsnetten, robotica en gebouwensimulaties (HVAC en energiedistributie). Cosimulatie vergroot herbruikbaarheid van modelcomponenten en laat gebruik van gespecialiseerde tools toe.

Uitdagingen zijn onder meer numerieke stabiliteit en nauwkeurigheid van de samenspelende solvers, tijdvertragingen, algebraïsche lussen en haalbaarheid van realistische stapgroottes. geldige en betrouwbare cosimulaties vereisen zorgvuldige interfaceontwerp, synchronisatiebeleid en verificatie en validatie.