能源区块链离散状态事件驱动仿真方法

区块链技术在能源领域具有广阔的应用前景,能源区块链的工程应用正逐步推进。现有能源区块链仿真方法仅能仿真小规模系统,且难以灵活测试能源区块链参数对运行效率的影响,无法分析含大规模节点的能源区块链性能。该文首次引入离散状态事件驱动仿真思想,提出灵活高效的大规模能源区块链仿真方法。首先,构建面向离散状态事件驱动的能源区块链仿真模型,仿真能源区块链节点和网络的核心功能。随后,设计了能源区块链的离散状态事件集和事件调度时序规则,驱动仿真模型动态运行。最后,开发了能源区块链仿真器,选取大规模分布式能源点对点交易场景验证了所提方法的有效性及仿真效率。结果表明,所提方法能够灵活高效地仿真大规模能源区块链,既可以验证智能合约的有效性,同时为能源区块链的参数配置提供仿真数据支撑。

离散状态事件驱动仿真方法及自适应预估校正算法

在电力电子系统分析中,需要对带间断和刚性的常微分方程组进行仿真计算。然而,采用传统的时间离散算法来求解此类方程组时会遇到诸多困难。Kofman等基于离散事件系统规范(DEVS)提出了量化状态系统(QSS)算法,它不是对时间进行离散,而是将状态量进行离散。QSS算法可以有效求解带间断和刚性的常微分方程组。基于离散事件算法思想,提出适合于电力电子仿真的离散状态事件驱动(DSED)仿真方法;同时,为提高DSED方法的精度,提出基于DSED的预估校正算法;为大幅减少计算量,通过研究计算步数与状态量幅值和频率的关系,提出自适应方法。仿真算例证明了所提算法的有效性。

后向离散状态事件驱动电力电子仿真方法

为解决电力电子系统中的刚性状态方程数值解算困难问题,在后向量化状态系统(BQSS)算法的基础上提出一种后向离散状态事件驱动(BDSED)仿真方法。BDSED方法是隐式的,其关键在于如何选择一组合适的量化函数值组合,使得据此计算出的导数向量能够让各状态变量向其对应的量化函数值趋近。由于在每一步计算中,每一个状态变量下一时刻的量化函数都有两种取值,所以对于复杂高维系统,枚举的方式并不可行;同时各状态变量的量化函数值的确定存在互相耦合、相互制约的关系,导致问题更加困难。为解决该问题,提出一种基于有限状态机的实现方案,并在带非理想器件模型的变换器电路上进行了算例验证。仿真结果表明,基于有限状态机实现的BDSED能高效地选取量化函数值组合,在解算变换器等刚性系统时仿真效率明显优于DSED方法和传统的时间离散刚性解法。

基于离散状态事件驱动的电力电子仿真技术和仿真软件发展现状与展望

电路仿真已经成为电力电子系统分析设计的基础性和支撑性技术之一,基于此形成的电力电子仿真软件是相关科学研究、产品开发和工程应用不可或缺的数值实验平台。然而,由于电力电子系统具有连续与离散过程相互混杂的特点,系统动力学行为跨越s到ns等多个时间尺度,其仿真技术和仿真软件发展仍面临诸多挑战和瓶颈问题。近期,相关系列研究提出了离散状态事件驱动(discretestate event-driven,DSED)的建模仿真理论方法,基于此形成了通用电力电子仿真软件,为解决电力电子混杂系统多时间尺度高效仿真提供了新的技术路线和解决方案。这一方法正在动态发展之中,为了更好地总结和展望其相关研究成果,文中首先分析电力电子系统的多时间尺度混杂特性,在此基础上阐述电力电子仿真技术的发展现状及面临的瓶颈问题,然后系统性地总结针对瓶颈问题提出的离散状态事件驱动建模仿真理论方法,进一步介绍和对比分析电力电子领域常用的商业仿真软件及基于离散状态事件驱动形成的DSIM仿真软件,最后展望相关电力电子仿真技术和仿真软件的未来发展方向。

基于离散状态事件驱动的电力电子瞬态过程仿真方法

为分析计算电力电子系统的电磁瞬态过程,需采用非理想开关器件模型,并计及电路中的杂散参数和控制回路中的时间延迟等,此时描述电力电子系统的数学模型呈现出高阶非线性特性,且往往具有较强的刚性。采用常规微分方程的数值解算方法对于这种非线性的电力电子系统瞬态过程进行仿真求解,存在仿真时间超长和数值稳定性很差的问题。为解决这一问题,基于离散状态事件驱动(DSED)思想提出一类电力电子瞬态过程数值仿真方法,摒弃对时间离散的常规数值解算,而直接以状态量的变化值作为仿真计算依据。理论推证和仿真解算比较结果表明:该方法能有效缩短解算时间,同时解决了常微分方程组的刚性问题,使得解算具有很好的数值稳定性。

基于离散状态事件驱动仿真方法的牵引变流器能量平衡控制策略

目前,面向牵引的电力电子变换器应用广泛,但是这类大功率装置对可靠性的要求较高,并且需要避免器件应力导致的过压问题,因而对直流母线电压的稳定性提出了很高的要求。由于牵引变流器的工况随着机车运行情况的变化而变化,因此其单向整流器的控制策略应具有可靠的高性能,以保证直流母线电压的抗扰性和随动性。该文提出针对牵引变流器的单相整流器能量平衡控制策略,该策略能够提高单相整流器动态性能。在研究控制策略的过程中,需要进行多组参数的对比测试以及多种工况的仿真,因此需要一种高效、高精度、收敛性好的仿真工具。该文利用离散状态事件驱动(discrete state event driven,DSED)仿真方法,针对牵引变流器搭建了数值仿真平台,在同平台实现了多时间尺度(系统级动态过程和器件级瞬态过程)的高效、准确仿真评估。基于DSED牵引变流器仿真平台,将单相能量平衡控制与经典PI控制方法进行了对比。实验结果表明:能量平衡控制在各类动态过程中均表现出响应速度快,有效抑制直流母线波动的特点。同时,结合能量平衡控制与模组电容连接母排结构,能够明显减小关断电应力和器件使用所需留出的余量。

基于离散事件驱动的FDDI网仿真系统设计

本文先比较了几种当今较流行的网络仿真方法 ,然后阐述了基于面向对象的离散事件驱动技术 ,并实现了对FDDI网的仿真建模 。

基于离散状态事件驱动的电励磁同步电机系统建模解算方法

微电网系统可以实现分布式电源、储能和负载的灵活接入,目前受到了广泛关注。建模仿真方法是微电网系统分析和设计的基础工具。但是,由于微电网系统往往含有多种直流、交流电源以及大量的电力电子装置,对系统进行准确解算耗时很长,仿真速度慢已成为系统分析设计的瓶颈问题之一。离散状态事件驱动(DSED)方法能够针对大规模电力电子变换器进行高效的解算,具备在微电网系统仿真中应用的潜力,但是由于建模解算均基于线性状态方程,该方法目前无法求解电励磁同步电机这一微电网系统中的非线性基本元件。该文提出了基于DSED方法的电励磁同步电机建模解算方法——状态变量接口解耦解算方法,使得DSED方法能够对包含电励磁同步电机的非线性微电网系统进行高效解算,从而提高仿真效率。在微电网系统算例研究中,与商业仿真软件相比,基于该文所提方法可以在相同精度下提高解算速度40余倍,从而可以为包含非线性旋转设备的大规模微电网系统准确高效的分析和设计提供仿真工具。

基于离散事件驱动的电子战高层仿真技术

由于高层次作战分析仿真具有仿真装备多、仿真地域宽、仿真样本大等特点,带来了仿真效率优化的需求。为了提升仿真运行效率,设计了电子战高层次仿真所需的模型结构、事件结构以及关联关系,建立了符合高层次仿真需求的电子战装备模型,既能满足高层次仿真模型的典型性需求,又能有效避免精细仿真的大计算量。

并行离散事件仿真中增量状态保存技术研究

并行仿真技术广泛应用于复杂系统仿真以及实时仿真中,回退是影响乐观并行仿真性能的关键因素.首先阐明回退与乐观同步算法的关系,然后讨论了回退中的增量状态保存技术,最后对其进行了建模和理论分析,并通过实验测试了增量状态保存策略的性能.

基于量子化状态驱动的时空自律仿真方法

仿真是研究电力系统的重要工具。传统的电力系统时域仿真基于离散时间积分求解状态变量运动轨迹,无法自动确定仿真范围和步长。文中介绍了一种基于离散事件的仿真方法——量子化状态系统(quantized state systems,QSS)仿真,并在此基础上提出了一种时空自律的仿真方法。该方法将系统的动态变化过程描述为一系列按照时间顺序发生的事件,并根据输入量阈值自动确定仿真范围。算例分析验证了该方法在保证计算准确的同时,能够自适应调整仿真的范围和步长。

冷连轧混合系统中离散事件仿真的建模及关键技术

本文以冷连轧过程仿真为例 ,分析了混合系统中离散事件的特点以及与连续部分的关系 ,对系统进行了层次化分解 ,讨论了在混合系统仿真过程中对于离散事件部分的建模需要注意的问题 ,同时给出了用有限状态机方法实现仿真建模的过程 ,以及实际应用中的关键技术 .

宽带计算机网络的快速时间驱动仿真算法

本文针对离散事件驱动法仿真宽带网络仿真速度慢的缺点 ,提出了一种适合于网络离散系统的快速时间驱动仿真算法 ,该算法容许仿真误差存在 ,但极大地提高了仿真的速度 ,而且仿真误差可以控制在一定的范围内 ,其影响随时间的推移而消失 .

基于有限状态自动机多模型集成的列车运行过程仿真研究

研究了基于有限状态自动机的多模型集成仿真方法，应用有限状态自动机描述离散事件，构造了抽象概念层的仿真模型并给出其完备性和唯一性的性质．在时间演化模型层集成多个相应的时域模型，提高了模型的表现力．将该方法应用到列车运行过程仿真中，提出了相应的多模型集成仿真模型，仿真结构表明了该方法的有效性．

基于量化状态的混合系统仿真方法

混合系统仿真和不连续性处理一直是基于时间离散的积分方法所面临的难题,而量化状态系统(Quantized State System,QSS)方法是一种新的基于状态变量离散的数值积分方法。针对混合系统仿真问题,提出一种QSS+DEVS(Discrete Event System Specification)求解方法。混合系统的离散部分以DEVS模型来表示,采用QSS实现混合系统的连续部分离散化,同样用DEVS模型表示,以两个DEVS模型的耦合作为整个混合系统的仿真模型。通过对两个实例系统的仿真求解,验证了QSS+DEVS方法的精确性、高效性和简便性,为混合系统仿真提供了一条新的途径。

基于DEVS原子模型的智能体离散仿真构建方法

智能体由于自身交互行为与学习行为的复杂性,难以直接被建模和仿真。针对智能体离散仿真中的常见问题,借助DEVS(discrete event system specification)原子模型的事件转移机制表示智能体的交互与学习过程,通过对智能体交互模式、多状态外部事件转移控制、端口连接模式、以及强化学习事件转移表示等原子模型下智能体建模技术的介绍,给出了基于DEVS原子模型的智能体离散仿真构建方法。在网格世界与倒立摆2个环境中进行仿真验证,实验结果证明了提出方法在构建智能体交互行为和学习行为的可行性和有效性。

基于有限状态机的车间逻辑建模与仿真研究

离散型制造常见于飞机、船舶、电子设备、汽车制造等行业,为保证离散制造车间建模与仿真过程的正确性和灵活性,提出了一种面向离散制造车间生产过程的逻辑建模与仿真方法。基于离散事件建模理论与有限状态机理论,将离散制造车间中关键元素的属性与行为抽象为统一形式化的逻辑模型,通过类继承的方式实现了各种元素的功能;设计了一种针对统一模型的生产过程仿真算法;开发了二维图形化的逻辑建模与仿真原型系统,以某汽车涂装生产车间为例,与商业软件Plant-Simulation开展实验对比。实验结果表明:该方法有效且可行,对离散制造行业生产过程模拟具有参考价值与意义。

面向动态结构图的离散相似法仿真

控制系统的计算机仿真是系统研究过程中的一个重要手段，对控制系统进行仿真时，首先要将系统的数学模型离散化。在仿真算法中，关键的问题是状态转移矩阵的计算，采用泰勒级数展开和按允许误差截尾的方法，为仿真程序的编写带来了方便。通过对一个实际系统阶跃响应的仿真，效果不错。

数字创意产业创新生态系统建模与仿真探析

随着数字技术的快速发展和数字化转型的加深,数字创意产业应运而生,其区域产业集群和传统产业存在较大差异,所以传统管理模式无法满足日益复杂和动态变化的市场需求。为实现数字创意产业创新生态系统的模型建立与仿真,首先本文探讨了数字创意产业创新生态系统模型的作用;其次分析了构建数字创意产业创新生态系统模型的三种主要方法,包括系统动力学建模、代理基模型(Agent-Based Modeling,ABM)和离散事件仿真(Discrete Event Simulation,DES),分别阐述了不同方法在捕捉系统复杂性、模拟个体行为以及分析事件驱动过程中的优势;最后从高校的角度出发,探讨该平台的实际应用方法,旨在为相关行业工作人员提供参考。

电压源换流器闭环控制的实时联合仿真

为解决电压源换流器闭环控制实时仿真中计算效率和仿真精度难以兼顾、计算量大的问题,提出了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、个人计算机(PC)架构的电力电子实时联合仿真方案。该方案为电力电子系统提供了一个多速率仿真平台。在该平台上,采用连续–离散模型分离法分割电压源换流器模型以及提取参数,采用开关函数法与状态空间法设计浮点型解算器,运用系统快速成型法快速建立仿真系统模型。对三相两电平逆变器闭环控制系统算例进行实时多速率仿真测试,FPGA以500 ns的仿真步长实现逆变器的高速解算,DSP以2μs的步长实现控制部分的低速仿真。结果表明:实时联合仿真比多速率离线仿真提速233倍,比单速率离线仿真提速991倍,且范式误差仅为1%,显著提高了仿真准确度与计算效率;且系统快速成型法采用自动代码生成技术,明显缩短了开发周期。