simulatsioonimootoreid

Simulatsioonimootorid on tarkvaraprogrammid või raamistikud, mis võimaldavad kirjeldada ja simuleerida keerulisi süsteeme ajas. Need tuginevad tavaliselt matemaatilistele mudellitele, mis kirjeldavad süsteemi olekuid ja nende muutumist ajas ning lahendavad diferentsiaalvõrrandeid või ühtlusi. Simulatsiooni käigus muudetavad parameetrid ja sisendid kajastuvad väljundites ja olekukäitumises.

Struktuurilt koosnevad mudeli kirjeldusest, lahendajast (solver), sündmuste haldurist ning andmete salvestusmehhanismidest. Paljud süsteemid võimaldavad kontinuaal- ja diskreetset simulatsiooni ning neid nimetatakse hübriidsüsteemide simulatsioonimootoriteks. Üks levinumaid standardeid on FMI (Functional Mock-up Interface), mis võimaldab koostööd eri mootorte vahel ko-simulatsioonis ja mudelite vahetamisel.

Mudelite esitamiseks kasutatakse erinevaid keeli ja vahendeid. Modelica keel on näide suuremahulise modelleerimise paindlikkuse tõttu, kuid olemas on ka spetsialiseeritud tööriistad, mis pakuvad graafilist või tekstipõhist mudeli kirjutamist. Lahendajad kasutavad erinevaid ajastandardseid integreerimismeetodeid, näiteks Euler, Runge-Kutta ja implicit meetodeid jäigade süsteemide jaoks; valik sõltub mudeli omadustest ja soovitud täpsusest.

Simulatsioonimootoreid kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondades: autotööstus (vedrustus, sõiduki dünaamika testimine), lennundus, energeetika, tööstusprotsessid, robotika ning digitaalsed kaksikud (digital twin) ja süsteemide optimeerimine.

Väljakutsed hõlmavad mudelite kvaliteeti, ülekantavust eri platvormide vahel, suurandmete haldamist ja reprodutseeritavust. Tulevikusuundades keskendutakse pilvepõhisele simulatsioonile, ko-simulatsiooni standardite edasiarendusele ning integratsioonile teiste analüüsivahenditega ja tehisintellekti abil optimeerimisele.