CN112989627B - 基于虚拟时间的多学科联合仿真系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于虚拟时间的多学科联合仿真系统和方法，所述的多学科仿真联合系统包括FMU模型加载模块，集成开发环境，时序调度器，仿真验证平台；基于虚拟时间的多学科联合仿真方法，利用“虚拟时间”将发生在不同时空的物理现象模型、计算机软硬件行为模型、化学现象模型等等，进行基于“时间”的集成与综合，最真实地模拟出复杂系统工作状况。使得在系统设计初期就能完整评估和掌握系统架构设计向可落地的方向迈进了一大步。

Description

基于虚拟时间的多学科联合仿真系统和方法

技术领域

本发明涉及虚拟实验仿真技术领域，具体而言，涉及基于虚拟时间的多学科联合仿真系统和方法。

背景技术

复杂系统设计（航空器、航天器、舰船、车辆等）和综合一直是系统工程中最为关键和重要的环节。传统的设计手段和流程主要依靠设计师的个人经验，局限于对系统/子系统功能进行设计和验证，无法在项目初期对系统架构进行科学的设计综合和论证，系统架构风险需在实物综合阶段才被发现，从而导致系统实物综合阶段繁复迭代甚至项目失败。系统虚拟综合设计和验证是应对这一问题的有效解决方案。然而在给予模型进行虚拟系统设计和建模的过程中，通常会使用大量不同学科、不同专业领域的计算机辅助设计工具来进行建模和仿真，而这些建模工具会从不同角度来表述目标系统的工作，如：从热传导角度，电磁角度、力学角度，计算机软件任务角度等等。想要把这些模拟不同时空和不同维度的模型通过用一个虚拟综合软件进行集成，来模拟和仿真系统的整体工作状况，一直以来都是整个计算机仿真领域无法解决的难题。

现有技术通常是将不同学科的模型导出成为标准的可被其他建模工具调用的模型，如基于FMI国际标准的模型。再通过第三方工具将基于FMI标准的模型进行数据交互定义，通过流程驱动，或模型先后顺序来实现不同学科领域或建模工具之间的多个模型的集成以及数据交互。

但这种模型集成方式无法表现出被仿真系统在不同时域空间中并行或有精确时间先后关联的行为，同时很难或无法模拟在微观时间世界中的各种行为（如纳秒级）。另外，没有独立的时间维度建模，也无法将这些不同学科领域的模型的调用时机与各自本身学科的行为模拟有机的结合。根本无法精确模拟实际系统工作状况下各个学科模型之间的数据交互“时机”，因此其仿真的效果、精确度和真实性也是很差的。

因此需要提供基于虚拟时间的多学科联合仿真系统，基于虚拟时间的多学科联合仿真方法，利用“虚拟时间”将发生在不同时空的物理现象模型、计算机软硬件行为模型、化学现象模型等等，进行基于“时间”的集成与综合，最真实地模拟出复杂系统工作状况。使得在系统设计初期就能完整评估和掌握系统架构设计向可落地的方向迈进了一大步。

发明内容

本发明的目的在于提供基于虚拟时间的多学科联合仿真系统和方法，解决了现有模型集成方式无法表现出被仿真系统在不同时域空间中并行或有精确时间先后关联的行为，无法模拟在微观时间世界中的各种行为（如纳秒级），无法将这些不同学科领域的模型的调用时机与各自本身学科的行为模拟有机的结合，无法精确模拟实际系统工作状况下各个学科模型之间的数据交互“时机”等问题，做到更真实地虚拟模型整合与联合仿真。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：基于虚拟时间的多学科联合仿真系统，包括：

FMU模型加载模块，用于将输入的工具需求输出为FMU功能子模型，所述功能子模型作为静态架构构建模块的输入；

集成开发环境，用于对输入的所述功能子模型进行组装，描述各所述功能子模型的参数化结构，获得多个单学科模型，将输入的所述单学科模型与基于时间维度构建的系统架构时序模型进行连接，获得多余度混合模型；

时序调度器，用于根据多余度并行任务中所述单学科模型对应的虚拟时间，对当前执行序列中最小调度粒度所对应的单学科模型进行调度；

仿真验证平台，用于对所述单学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一时间轴中进行仿真和验证。

根据一种优选实施方式,所述集成开发环境包括模型组装模块和信息流仿真模块，

所述信息流仿真模块用于描述各所述功能子模型之间的数据流、层次关系和描述所述功能子模型的接口控制文档ICD信息；

所述模型组装模块组装同一学科的一个或多个所述功能子模型为所述单学科模型，所述单学科模型的输入/输出均基于接口控制文档ICD。

根据一种优选实施方式,所述多学科联合仿真系统还包括模型库管理模块、元数据管理模块、综合测试管理模块、配置库管理模块和测试数据分析模块，

所述模型库管理模块用于存储FMU格式的所述功能子模型文件；所述元数据管理模块用于ICD接口控制文档的数据编辑和查看；所述综合测试管理模块用于通过节拍方式为所述多余度混合模型提供数据；所述配置管理模块用于存储所述集成开发环境的配置信息；所述测试数据分析模块用于分析所述多余度混合模型的仿真数据。

根据一种优选实施方式,所述多学科联合仿真系统还包括资源共享模块，所述模型库管理模块、元数据管理模块、综合测试管理模块和配置库管理模块均与所述资源共享模块连接，所述资源共享模块用于实现仿真数据的多用户协同交互。

根据一种优选实施方式,所述多学科联合仿真系统还包括外部协同管理模块和资源共享服务器，所述资源共享模块与所述资源共享服务器连接，用于实现共享数据同步；

所述资源共享服务器通过数据适配器与所述外部协同管理模块连接，所述外部协同管理模块用于文件同步与共享服务，其中，所述资源共享服务器包括协同管理模块、共享管理模块和权限管理模块。

根据一种优选实施方式,所述多学科联合仿真系统还包括可视化运行界面，所述可视化运行界面包括显示界面和人机交互界面，其中，所述显示界面用于显示仿真的数据和结果，所述人机交互界面用于输入仿真参数和构建模型。

相应的，本发明还提供了基于虚拟时间的多学科联合仿真方法，包括如下步骤：

S1.获取FMU功能子模型；

S2.对输入的所述功能子模型进行组装，描述各所述功能子模型的参数化结构，获得多个单学科模型;

S3.将输入的所述单学科模型与基于时间维度构建的系统架构时序模型进行连接，获得多余度混合模型,每一个单学科模型绑定在一个调度任务上；

S4.根据多余度并行任务中所述单学科模型对应的虚拟时间，时序调度器对当前执行序列中最小调度粒度所对应的单学科模型进行调度；

S5.通过时序建模仿真调度引擎对所述单学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一时间轴中进行仿真和验证，以此确保真实的模拟在分布式架构下不同时钟源的各类设备在特定的时间点行为；

S6.对多余度混合模型进行用例测试。

根据一种优选实施方式，步骤S2包括：

S21.组装一个或多个所述FMU功能子模型，获得单学科模型；

S22.定义各所述功能子模型之间的数据流；

S23.采用标准ICD接口控制文档描述各所述功能子模型之间的数据交互内容；

S24.层次化界定各所述功能子模型边界。

根据一种优选实施方式，步骤S4包括：

S41.计算多余度并行任务中各单学科模型的虚拟运行时间；

S42.确定虚拟运行时间值最小的单学科模型，确定单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型；

S43.惩罚执行CPU中正在执行的单学科模型，将当前执行CPU分配给虚拟运行时间值最小的单学科模型，且将执行CPU分配给该单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：（1）本发明在仿真架构的设计阶段即可实现将不同学科专业的计算机辅助设计工具产生的各类模型文件进行虚拟综合仿真与测试，自底向上地搭建系统架构，能够有效解决现有的仿真方法在仿真过程中各学科模型之间无法耦合、仿真结果置信度低的问题；（2）本发明通过独立的时间维度建模，能够实现将不同学科领域模型的调用时机与各自本身学科的行为模拟有机的结合，以此能够精确模拟实际系统工作状况下各个学科模型之间的数据交互时机；（3）本发明通过仿真验证平台，可以精确仿真模型在不同时域空间中并行或有精确时间先后关联行为、可以模拟在微观时间世界中的各种行为。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的多学科联合仿真系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的多学科联合仿真方法流程示意图；

标号：1-FMU模型加载模块，2-集成开发环境，3-时序调度器，4-仿真验证平台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

下面，本实施例结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参阅图1所示，本实施例提供基于虚拟时间的多学科联合仿真系统，包括：

FMU模型加载模块1，用于将输入的工具需求输出为FMU功能子模型，功能子模型作为静态架构构建模块的输入；

集成开发环境2，用于对输入的所述功能子模型进行组装，描述各所述功能子模型的参数化结构，获得多个单学科模型，将输入的所述单学科模型与基于时间维度构建的系统架构时序模型进行连接，获得多余度混合模型；

时序调度器3，用于根据多余度并行任务中单学科模型对应的虚拟时间，对当前执行序列中最小调度粒度所对应的单学科模型进行调度；

仿真验证平台4，用于对单学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一时间轴中进行仿真和验证。

具体的，FMU功能子模型为不同学科、不同专业领域的计算机辅助设计工具导出的基于FMI标准的模型的压缩文件；本系统包括专业建模工具集，其中包含有Rhapsody、Simulink、SCADE、Dymola以及SimulationX等工具。

具体的，集成开发环境2具体用于对复杂系统的时序和功能进行综合全数字化设计建模仿真和验证，并对系统运行状态进行定量科学分析，实时分析复杂系统时序和性能对功能的影响；在系统设计初期完整评估和掌握系统架构设计。

具体的，集成开发环境2包括模型组装模块和信息流仿真模块，信息流仿真模块用于描述各功能子模型之间的数据流、层次关系和描述功能子模型的接口控制文档ICD信息。

具体的，模型组装模块具体用于对输入的功能子模型进行组装，以E-R图的形式组装同一学科的一个或多个功能子模型为单学科模型，单学科模型的输入/输出均基于接口控制文档ICD，以此能够基于描述接口控制文档ICD信息即可实现功能子模型之间的数据交互，且能够进行面向仿真的模型二次封装。通过将输入的单学科模型与基于时间维度构建的系统架构时序模型进行连接，获得多余度混合模型，完成多学科的复杂系统全数字化综合设计和联合仿真。

通过本实施例的上述结构，自底向上地搭建系统架构，能够有效解决现有的仿真方法在仿真过程中各学科模型之间无法耦合、仿真结果置信度低的问题。

具体的，时序调度器3具体用于对多余度混合模型的进行动态逻辑时序设计，实现对仿真过程中每个步长和控制周期内各单学科模型及功能子模型之间的数据交互准则的描述；相较于现有技术中通过流程驱动或模型先后顺序来实现不同学科领域或建模工具之间的多个模型的集成以及数据交互，本实施例的这种模型集成方式，能够在不同时域空间中模拟处并行或有精确时间先后关联的行为，以及能够模拟在微观世界中的各种行为（如纳秒级）。

具体的，仿真验证平台4提供时序建模仿真调度引擎，具体用于计算多余度并行任务中各单学科模型的虚拟运行时间；确定虚拟运行时间值最小的单学科模型，确定单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型；惩罚执行CPU中正在执行的单学科模型，将当前执行CPU分配给虚拟运行时间值最小的单学科模型，且将执行CPU分配给该单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型。通过本实施例的上述结构，本系统可以精确仿真模型在不同时域空间中并行或有精确时间先后关联行为、可以模拟在微观时间世界中的各种行为。在实际使用过程中，用户可以轻松将不同余度，不同总线行为，不同处理器中的各类任务进行独立的时间执行序列建模，再通过仿真验证平台自动将其综合在统一的时间轴中进行仿真和验证。同时用户能够通过定义模型调度器的相关参数，具体的，相关参数包括起始和/或结束时间、执行时长、抖动次数及执行次数等，实现定时任务的时空分区、事件风暴下的抢占和延迟、同步/异步总线行为模拟/故障模拟等仿真测试，从而能够确保真实的模拟在分布式架构下不同时钟源的各类被测设备在特定时间点行为；且仿真验证平台还提供任务执行序列的预览界面。

例如，建模人员需要模拟一个自动刹车过程：刹车片发热、阻力计算、车速计算、计算机辅助驾驶软件指令的产生、指令的数据传输等等，是发生在同一时间范围内，由有不同学科领域的建模仿真工具来模拟这一时间范围的各自角度的物理、软硬件行为等现象。

通过本实施例的上述设置，构建静态架构模型，该静态架构模型包括刹车控制器模型、刹车片热力模型、阻力/车速模型以及能量回收模型，具体的，刹车控制器模型包括TI、T2和T3功能子模型，TI和T2均定义为数据输出作为T3的数据输入；刹车片热力模型包括H1和H2功能子模型，T3的数据输出作为H1的数据输入，H1定义为数据输出作为H2的数据输入，；阻力/车速模型包括M1和M2功能子模型，H2的数据输出作为M1的数据输入，M1的数据输出作为M2的数据输入，以及能量回收模型包括E1功能子模型，M2的数据输出作为E1的数据输；

具体的，构建动态时序模型，将功能子模型T1和T3绑定在CPU1上，且功能子模型T1的时间执行序列在T3之前，周期设置为20ms；将功能子模型T2绑定在CPU2上，周期设置为10ms；具体的，功能子模型T1用于获取当前车速，功能子模型T2并行控制任务，功能子模型T3接收T1和T2的数据流，根并据当前车速发出控制指令。

具体的，将功能子模型H1和H2绑定在第一并行时域上，且功能子模型H1的时间执行序列在H2之前，积分步长设置为5ms/步，每5ms获取一次温度，持续计算温度；

具体的，将功能子模型M1和M2绑定在第二并行时域上，且功能子模型M1的时间执行序列在M2之前,积分步长设置为1ms每步，根据刹车片温度调整阻力因子，计算车速，每1ms获取一次车速；

具体的，将功能子模型绑定在第三并行时域上，积分步长设置为20ms/步，根据阻力值计算回收能量，每20ms产生一次能量回收值；可以理解的是，通过该方案可以精确模拟实际系统工作状况下各个学科模型之间的数据交互“时机”，因此可做到跨学科、跨专业、跨工具链的虚拟综合仿真；

作为本发明一种技术优化方案，多学科联合仿真系统还包括模型库管理模块、元数据管理模块、综合测试管理模块、配置库管理模块和测试数据分析模块，

模型库管理模块用于存储FMU格式的功能子模型文件；元数据管理模块用于ICD接口控制文档的数据编辑和查看；综合测试管理模块用于通过节拍方式为多余度混合模型提供数据，并进行综合仿真测试；配置管理模块用于存储集成开发环境2的配置信息；测试数据分析模块用于分析并显示多余度混合模型的仿真数据。

具体的，模型库管理模块具体用于通过以FMU文件形式进行模型存储，通过模型字典对模型文件进行管理；模型库管理模块的功能包括：项目的创建、工具的使用、模型的选择、部门人员权限管理等。具体的，模型库管理模块与集成开发环境2通过Databus进行数据交互，模型库管理模块通过数据适配器和Databus连接。

具体的，元数据管理模块具体用于更快捷方便的进行数据编辑和查看，摆脱传统的excel表格的数据管理模式；元数据管理模块包括图形化界面，提高了用户数据管理体验；具体的，元数据管理模块配置快捷键用于提高数据编辑速度；具体的，元数据管理模块包括新建模板功能，通过新建模板功能无需重复录入相同的初始数据，一键即可新建以模板为初始的数据；具体的，元数据管理模块还包括拓展功能，通过拓展功能，用户可给数据加入更多属性，提高用于操作自由度。

具体的，综合测试管理模块具体用于通过节拍方式为仿真模型提供更精确的数据，用户通过此功能能够方便地进行创建、编辑、使用测试用例，其中，测试用例能够存储为综合测试管理模块的基础元数据，方便用户进行复用，以此提高工作效率。

具体的，测试数据分析模块具体用于获取仿真模型产生的数据；分析仿真系统产生的数据，并以列表的形式展现为文件形式供用户选择；以多个统计图联动方式，更直观的展示给用户两种数据的差；用户可以根据需求选择不同的统计图进行显示；动态获取当前数据的动态折线图，多数据源基于同一时间轴的对比分析。

作为本发明一种技术优化方案，多学科联合仿真系统还包括资源共享模块，模型库管理模块、元数据管理模块、综合测试管理模块和配置库管理模块均与资源共享模块连接，具体的，资源共享模块用于对FMU格式的功能子模型文件、集成开发环境2的配置信息、接口控制文档ICD存档数据以及多余度混合模型的仿真测试数据和脚本文件等信息进行共享管理，以此实现仿真数据的多用户协同交互。具体的， 协同研发人员通过共享管理模块的验证后即可获取上述数据，进行协同仿真。

作为本发明一种技术优化方案,多学科联合仿真系统还包括外部协同管理模块和资源共享服务器，资源共享模块与资源共享服务器连接，用于实现共享数据同步；

资源共享服务器通过数据适配器与外部协同管理模块连接，外部协同管理模块用于文件同步与共享服务，其中，资源共享服务器包括协同管理模块、共享管理模块和权限管理模块；通过本实施例的上述设置，其余协同研发人员通过资源共享服务器的权限认证后，即可获取资源共享模块存储的仿真数据；具体的，外部协同管理模块用于1CD文档管理、模型文件管理、项目信息管理、团队信息管理以及权限信息管理等。

作为本发明一种技术优化方案,多学科联合仿真系统还包括可视化运行界面，可视化运行界面包括显示界面和人机交互界面，其中，显示界面用于显示仿真的数据和结果，人机交互界面用于输入仿真参数和构建模型。

实施例2

参阅图2所示，本发明实施例提供基于虚拟时间的多学科联合仿真方法，包括如下步骤：

S1.获取FMU功能子模型；

S2.对输入的功能子模型进行组装，描述各功能子模型的参数化结构，获得多个单学科模型;

S3.将输入的单学科模型与基于时间维度构建的系统架构时序模型进行连接，获得多余度混合模型,每一个单学科模型绑定在一个调度任务上；

S4.根据多余度并行任务中单学科模型对应的虚拟时间，时序调度器对当前执行序列中最小调度粒度所对应的单学科模型进行调度；

S5.通过时序建模仿真调度引擎对单学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一时间轴中进行仿真和验证，以此确保真实的模拟在分布式架构下不同时钟源的各类设备在特定的时间点行为；

S6.对多余度混合模型进行用例测试。

具体的，步骤S2具体包括：

S21.组装一个或多个FMU功能子模型，获得单学科模型；

S22.定义各功能子模型之间的数据流；

S23.采用标准ICD接口控制文档描述各功能子模型之间的数据交互内容；

S24.层次化界定各功能子模型边界。

具体的，步骤S4具体包括：

S41.计算多余度并行任务中各单学科模型的虚拟运行时间；

S42.确定虚拟运行时间值最小的单学科模型，确定单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型；

S43.惩罚执行CPU中正在执行的单学科模型，将当前执行CPU分配给虚拟运行时间值最小的单学科模型，且将执行CPU分配给该单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于虚拟时间的多学科联合仿真系统，其特征在于,包括：

FMU模型加载模块（1），用于将输入的工具需求输出为FMU功能子模型，所述功能子模型作为静态架构构建模块的输入；

集成开发环境（2），用于对输入的所述功能子模型进行组装并描述各所述功能子模型的参数化结构，获得多个单学科模型；以及用于将所述单学科模型与基于时间维度构建的系统架构时序模型进行连接，获得多余度混合模型；

时序调度器（3），用于通过对多余度混合模型进行动态逻辑时序设计，实现对仿真过程中每个步长和控制周期内各单学科模型及功能子模型之间的数据交互准则的描述，以此根据多余度并行任务中所述单学科模型对应的虚拟时间，对当前执行序列中最小调度粒度所对应的单学科模型进行调度；

仿真验证平台（4），用以根据所提供的时序建模仿真调度引擎，计算多余度并行任务中各单学科模型的虚拟运行时间；确定虚拟运行时间值最小的单学科模型，确定单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型；惩罚执行CPU中正在执行的单学科模型，将当前执行CPU分配给虚拟运行时间值最小的单学科模型，且将执行CPU分配给该单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型，以此对所述单学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一时间轴中进行仿真和验证。

2.如权利要求1所述的多学科联合仿真系统，其特征在于,所述集成开发环境（2）包括模型组装模块和信息流仿真模块，

所述信息流仿真模块用于描述各所述功能子模型之间的数据流、层次关系和描述所述功能子模型的接口控制文档ICD信息；

所述模型组装模块组装同一学科的一个或多个所述功能子模型为所述单学科模型，所述单学科模型的输入/输出均基于接口控制文档ICD。

3.如权利要求1所述的多学科联合仿真系统，其特征在于,所述多学科联合仿真系统还包括模型库管理模块、元数据管理模块、综合测试管理模块、配置库管理模块和测试数据分析模块，

所述模型库管理模块用于存储FMU格式的所述功能子模型文件；所述元数据管理模块用于ICD接口控制文档的数据编辑和查看；所述综合测试管理模块用于通过节拍方式为所述多余度混合模型提供数据；所述配置库管理模块用于存储所述集成开发环境（2）的配置信息；所述测试数据分析模块用于分析所述多余度混合模型的仿真数据。

4.如权利要求3所述的多学科联合仿真系统，其特征在于,所述多学科联合仿真系统还包括资源共享模块，所述模型库管理模块、元数据管理模块、综合测试管理模块和配置库管理模块均与所述资源共享模块连接，所述资源共享模块用于实现仿真数据的多用户协同交互。

5.如权利要求4所述的多学科联合仿真系统，其特征在于,所述多学科联合仿真系统还包括外部协同管理模块和资源共享服务器，所述资源共享模块与所述资源共享服务器连接，用于实现共享数据同步；

所述资源共享服务器通过数据适配器与所述外部协同管理模块连接，所述外部协同管理模块用于文件同步与共享服务，其中，所述资源共享服务器包括协同管理模块、共享管理模块和权限管理模块。

6.如权利要求1所述的多学科联合仿真系统，其特征在于,所述多学科联合仿真系统还包括可视化运行界面，所述可视化运行界面包括显示界面和人机交互界面，其中，所述显示界面用于显示仿真的数据和结果，所述人机交互界面用于输入仿真参数和构建模型。

7.基于虚拟时间的多学科联合仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.获取FMU功能子模型；

S2.对输入的所述功能子模型进行组装，描述各所述功能子模型的参数化结构，获得多个单学科模型;

S3.将输入的所述单学科模型与基于时间维度构建的系统架构时序模型进行连接，获得多余度混合模型,每一个单学科模型绑定在一个调度任务上；

S4.根据多余度并行任务中所述单学科模型对应的虚拟时间，时序调度器对当前执行序列中最小调度粒度所对应的单学科模型进行调度；

步骤S4包括：

S41.计算多余度并行任务中各单学科模型的虚拟运行时间；

S42.确定虚拟运行时间值最小的单学科模型，确定单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型；

S43.惩罚执行CPU中正在执行的单学科模型，将当前执行CPU分配给虚拟运行时间值最小的单学科模型，且将执行CPU分配给该单学科模型中小调度粒度所对应的功能子模型；

S5.通过时序建模仿真调度引擎对所述单学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一时间轴中进行仿真和验证，以此确保真实的模拟在分布式架构下不同时钟源的各类设备在特定的时间点行为；

S6.对多余度混合模型进行用例测试。

8.如权利要求7所述的多学科联合仿真方法，其特征在于，

步骤S2包括：

S21.组装一个或多个所述FMU功能子模型，获得单学科模型；

S22.定义各所述功能子模型之间的数据流；

S23.采用标准ICD接口控制文档描述各所述功能子模型之间的数据交互内容；

S24.层次化界定各所述功能子模型边界。

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