Realtidsimulering

Realtidsimulering är en form av simulering där modellens tidsutveckling följer verklig tid. Det innebär att varje beräkning, uppdatering och kommunikation mellan komponenter sker inom förutbestämda tidsramar så att simuleringen inte blir längre än den verkliga tiden den representerar. Syftet är att möjliggöra test, validering och träning av styrsystem, regleralgoritmer och mänskliga eller robotbaserade gränssnitt i realistiska tidsförhållanden utan att behöva fysisk utrustning i effektändamål.

Grundläggande begrepp är determinism, tidssteg och realtidsklocka. I realtidssimulering kan man använda fasta tidssteg eller dynamiska/adapterade tidssteg, men målet är att varje steg färdigställs inom den avsatta tiden. Skillnaden mellan hårt realtid och mjukt realtid ligger i krav på deadlines: hårt realtid kräver att alla uppgifter avslutas inom sin tidsgräns, medan mjukt realtid tolererar små förseningar utan att systemet misslyckas, även om resultatet kan påverkas.

Arkitekturmässigt kan realtidssimulering ske som en fristående motor eller i kombination med inbyggd hårdvara i loopen (hardware-in-the-loop, HIL) eller mjukvara i loopen (software-in-the-loop, SIL). Vid distributed real-time-simulering används ofta nätverksbaserad synkronisering och standarder för tidsnoggrann kommunikation. Digitala tvillingar används i sammanhang där en virtuell modell ska spegla ett fysiskt system i realtid.

Vanliga användningsområden inkluderar fordons- och fordonskraftssektorn, flyg och försvar, industriell automation, elkraftnät och utbildning/träning. Viktiga utmaningar är att upprätthålla determinism, minimera jitter och säkerställa säker och robust anslutning mellan simulator och verkliga komponenter. Vanliga verktyg inkluderar realtidssimuleringsmotorer, realtid-OS och plattformar som stödjer HIL/SIL samt relevanta standarder och gränssnitt som kan omfatta tidssynkronisering och kommunikationsprotokoll.