JP2019502222A - Extending the virtual model - Google Patents

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クレア、ヨハン デ
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Abstract

物理コンポーネントの拡張モデルを自動的に生成する方法が提供される。当該方法は、入力モデルをプロセッサへと読み出す工程であって、前記入力モデルは、当該入力モデルによりモデル化された物理コンポーネント用のノミナル動作モードを記述する工程と、前記プロセッサで前記入力モデルを解析してその解析結果を生成する工程と、前記プロセッサで前記入力モデルの前記解析結果を分析する工程と、前記プロセッサで、前記分析結果に基づき、前記入力モデルから前記物理コンポーネント用に自動的に拡張モデルへの書き込みを行う工程であって、前記拡張モデルは、(i)前記モデル化された物理コンポーネントの前記ノミナル動作モード、および(ii)前記モデル化された物理コンポーネント用の少なくとも1つの代替動作モードであって、前記ノミナル動作モードとは異なる代替動作モード、の双方を記述するものである。前記分析工程は、第1のアプローチおよび第2のアプローチの少なくとも一方に従って行われるのが望ましい。前記第1のアプローチは、前記入力モデルが、(i)重大な、(ii)電力潮流の、および(iii)パラメータの種類の故障を含む故障の種類のうち1若しくはそれ以上の影響を受けやすいかを検出するよう動作し、前記第2のアプローチは、コンポーネントの動的挙動の特定の観点をマッチングさせ、該当した観点を適切に修正して故障機構の動的挙動を反映させるよう動作する。【選択図】 図1A method is provided for automatically generating an extended model of a physical component. The method includes reading an input model into a processor, the input model describing a nominal operating mode for a physical component modeled by the input model, and analyzing the input model by the processor Generating the analysis result, analyzing the analysis result of the input model by the processor, and automatically expanding the input model for the physical component based on the analysis result by the processor. Writing to a model, the extended model comprising: (i) the nominal mode of operation of the modeled physical component; and (ii) at least one alternative operation for the modeled physical component An alternative operation mode different from the nominal operation mode. It is intended to describe the person. The analysis step is preferably performed according to at least one of the first approach and the second approach. The first approach is that the input model is sensitive to one or more of the types of faults including (i) critical, (ii) power flow, and (iii) parameter type faults. The second approach operates to match specific aspects of the component's dynamic behavior and to appropriately modify the relevant aspects to reflect the dynamic behavior of the failure mechanism. [Selection] Figure 1

Description

関連出願の相互参照Cross-reference of related applications

本願は2015/12/31付で出願された米国仮特許出願第62/273,719号および2015/12/31付で出願された米国仮特許出願第62/273,767号に基づく利益を主張するものであり、その双方がこの参照により本明細書に組み込まれる。   This application claims benefit based on US Provisional Patent Application No. 62 / 273,719 filed with 2015/12/31 and US Provisional Patent Application No. 62 / 273,767 filed with 2015/12/31. Both of which are incorporated herein by this reference.

本発明の主題は、サイバー物理コンポーネントおよび/またはシステムモデリングの技術に関する。特に、ただしこれに限定されるものではないが、オブジェクト指向および/または他の類似モデリング用コンピュータ言語、例えばModelicaと関連性がある。そのため、本明細書は、これを折に触れ特に参照している。ただし、本発明の主題の態様は、他の類似アプリケーションおよび/または環境にも同等に適していることを理解すべきである。   The present subject matter relates to the technology of cyber physics component and / or system modeling. In particular, but not limited to, it is relevant to object-oriented and / or other similar modeling computer languages such as Modelica. For this reason, the present specification makes particular reference to this occasionally. However, it should be understood that aspects of the present subject matter are equally suitable for other similar applications and / or environments.

モデリング言語、例えばModelicaは、一般に物理コンポーネントおよび/または設計、分析、および/またはテストを目的としたシステムの仮想モデルを生成および/またはシミュレートするため使用される。例えば、モデル化された物理システムおよび/またはコンポーネントは、かなり複雑であるか、またはどちらかといえば単純であり、例えば、電気回路または自動車または他の物理システムを含むことがある。例えば、オープンソースModelica標準ライブラリ(Modelica Standard Library:MSL)は、いくつかのドメイン、例えば電気、機械、および流体に含まれた約1280個のコンポーネントのモデルを含む。サイバー物理コンポーネントは、計算および物理コンポーネント、例えば自動車、組み立てラインその他の工学設計されたシステムに見られるようにハードウェアプラットフォームに制御ソフトウェアを実装したシステムコントローラの相乗効果で構築され、またはそれに依存する。例えば、Modelica_LinearSystems2ライブラリは、連続および離散コントローラのモデルを含む。MSL自体は、比例、積分、微分(Proportional, Integral and Differential:PID)コントローラの各種変形形態のモデルを含む。これらのModelicaモデル等は、種々のプロジェクトでますます広く使用されている。本開示における用語「物理コンポーネント」とは、「物理」および「サイバー物理」コンポーネントの一方または双方を意味して使用される。   Modeling languages, such as Modelica, are generally used to generate and / or simulate physical components and / or virtual models of systems intended for design, analysis, and / or testing. For example, the modeled physical system and / or components are fairly complex or rather simple and may include, for example, electrical circuits or automobiles or other physical systems. For example, the Open Source Modelica Standard Library (MSL) contains models of about 1280 components contained in several domains, such as electrical, mechanical, and fluid. Cyber-physical components are built or depend on the synergistic effects of system controllers that implement control software on a hardware platform as found in computational and physical components such as automobiles, assembly lines and other engineered systems. For example, the Modelica_LinearSystems2 library contains models for continuous and discrete controllers. The MSL itself includes models of various variants of proportional, integral and differential (PID) controllers. These Modelica models and the like are increasingly being used in various projects. The term “physical component” in this disclosure is used to mean one or both of the “physical” and “cyber physics” components.

ただし、実際には、MSLモデル等は一般にモデル化するコンポーネント用の動作モードの1つ、すなわち、モデル化するコンポーネントのノミナルな(名目上の)若しくは正しい振る舞い(挙動)を記述および/または表現するのみである。すなわち、そのようなモデルは、一般に、故障発生時または他の非ノミナルな(非名目上の)振る舞いを記述しない。例えば、故障モードは、短絡回路または開路、あるいは動作しないモーターまたは滑りが生じているブレーキである場合がある。任意数の差分機構(difference mechanism)例えば、磨耗、材料疲労、腐食などは、モデル化したコンポーネントの誤動作を招くおそれがある。故障の発生した若しくは非ノミナルモードで動作しているコンポーネントは、多くの場合、例えば診断目的で、テストおよび/または分析することが望ましい。しかしながら、従来のMSLモデル等は、一般に、そのような故障の発生した若しくは非ノミナルモードについて記述しないため、そのような故障の発生した若しくは非ノミナルモードで動作中のモデル化したコンポーネントの診断および/または他のテストは問題を生じるおそれがある。   In practice, however, the MSL model etc. generally describes and / or represents one of the operational modes for the component being modeled, ie the nominal (nominal) or correct behavior (behavior) of the component being modeled. Only. That is, such models generally do not describe failure or other non-nominal (non-nominal) behavior. For example, the failure mode may be a short circuit or open circuit, or a motor that does not work or a brake that is slipping. Any number of difference mechanisms, such as wear, material fatigue, corrosion, etc., can lead to malfunction of the modeled component. It is often desirable to test and / or analyze a component that has failed or is operating in a non-nominal mode, for example, for diagnostic purposes. However, conventional MSL models and the like generally do not describe such faulted or non-nominal modes, so that diagnosis of modeled components operating in such faulty or non-nominal modes and / or Or other tests can cause problems.

さらに、損傷過程モデルは、例えば、荷重、材料特性、および寸法といったパラメータの機能としての各サービス環境により、システムコンポーネントにおいてアクティブな故障機構による損傷を表現する。特定のシステム構成および使用条件下で信頼性の高いシミュレーションを動作させることは、過度に時間および/または労力を要する可能性がある。   In addition, the damage process model represents damage due to active failure mechanisms in system components, with each service environment as a function of parameters such as load, material properties, and dimensions. Running a reliable simulation under specific system configurations and usage conditions can be excessively time and / or labor intensive.

この参照によりその全体が明示的に本明細書に組み込まれる本明細書に関連した取り組みの1つは、2013年8月15日付で出願されたSahaらの米国特許出願第13/967,503号である。   One of the efforts related to this specification, which is hereby expressly incorporated by reference in its entirety, is the US patent application Ser. No. 13 / 967,503 of Saha et al., Filed Aug. 15, 2013. It is.

全体として、新規の、および/または改善された方法および/またはシステムまたは機器を本明細書に開示しており、これは非ノミナル挙動モードを含むコンポーネントモデルを自動的および/または半自動的に生成するためのものである。また、システムレベルでコンポーネント故障の効果に関する調査を可能にするものでもあり、この調査を使用すると、可能性としてロバストネス(堅牢性)、レジリエンシー(耐故障性)、および信頼性の点でシステム設計を改善することができる。   In general, new and / or improved methods and / or systems or devices are disclosed herein that automatically and / or semi-automatically generate component models that include non-nominal behavior modes. Is for. It also enables investigation of the effects of component failures at the system level, which can be used to improve system design in terms of possible robustness, resiliency, and reliability. can do.

本発明の主題に関連する概念を紹介するための簡単な説明が以下に提供される。該要約は、請求項の主題の基本的特徴を特定しようとする意図を有するものではないし、請求項の主題の範囲を決定または制限するのに使用される意図を有するものでもない。以下に記載の実施形態は網羅的な意図を有するものではないし、本発明を以下の詳細な説明に開示された精確な形式に限定する意図を有するものでもない。該実施形態は、むしろ、他の当業者が本発明の主題の原理および実践を認識および理解できるように選択および記載されている。   A brief description is provided below to introduce concepts related to the subject matter of the present invention. The summary is not intended to identify basic features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used to determine or limit the scope of the claimed subject matter. The embodiments described below are not intended to be exhaustive, nor are they intended to limit the invention to the precise form disclosed in the following detailed description. Rather, the embodiments have been chosen and described so that others skilled in the art can appreciate and understand the principles and practices of the present inventive subject matter.

1つの実施形態によれば、物理コンポーネントの拡張モデルを自動的に生成する方法が提供される。当該方法は、入力モデルをプロセッサへと読み出す工程であって、前記入力モデルは、当該入力モデルによりモデル化された物理コンポーネント用のノミナル動作モードを記述する工程と、
前記プロセッサで前記入力モデルを解析してその解析結果を生成する工程と、
前記プロセッサで前記入力モデルの前記解析結果を分析する工程と、
前記プロセッサで、前記分析結果に基づき、前記入力モデルから前記物理コンポーネント用に自動的に拡張モデルへの書き込みを行う工程であって、前記拡張モデルは、(i)前記モデル化された物理コンポーネントの前記ノミナル動作モード、および(ii)前記モデル化された物理コンポーネント用の少なくとも1つの代替動作モードであって、前記ノミナル動作モードとは異なる代替動作モード、の双方を記述するものである。前記分析工程は、第1のアプローチおよび第2のアプローチの少なくとも一方に従って行われるのが望ましい。前記第1のアプローチは、前記入力モデルが、(i)重大な、(ii)電力潮流の、および(iii)パラメータの種類の故障を含む故障の種類のうち1若しくはそれ以上の影響を受けやすいかを検出するよう動作し、
前記第2のアプローチは、コンポーネントの動的挙動の特定の観点に該当するよう動作し、該当した観点を適切に修正して故障機構の動的挙動に反映させる。
According to one embodiment, a method for automatically generating an extended model of a physical component is provided. The method includes reading an input model into a processor, the input model describing a nominal operating mode for a physical component modeled by the input model;
Analyzing the input model by the processor and generating an analysis result;
Analyzing the analysis result of the input model with the processor;
The processor automatically writes from the input model to the extended model for the physical component based on the analysis result, the extended model comprising: (i) the modeled physical component It describes both the nominal mode of operation and (ii) at least one alternative mode of operation for the modeled physical component that is different from the nominal mode of operation. The analysis step is preferably performed according to at least one of the first approach and the second approach. The first approach is that the input model is sensitive to one or more of the types of faults including (i) critical, (ii) power flow, and (iii) parameter type faults. Works to detect
The second approach operates to correspond to a specific viewpoint of the dynamic behavior of the component, and appropriately corrects the corresponding viewpoint to reflect it in the dynamic behavior of the failure mechanism.

別の実施形態によれば、物理コンポーネントの拡張モデルを自動的に生成するシステムが提供される。このシステムは、以下を行うよう動作可能なプロセッサであって、
入力モデルを読み出し、前記入力モデルは、当該入力モデルによりモデル化された物理コンポーネント用のノミナル動作モードを記述し、
前記入力モデルを解析してその解析結果を生成し、
前記入力モデルの前記解析結果を分析する工程と、
前記分析結果に基づき、前記入力モデルから前記物理コンポーネント用に自動的に拡張モデルへの書き込みを行い、前記拡張モデルは、(i)前記モデル化された物理コンポーネントの前記ノミナル動作モード、および(ii)前記モデル化された物理コンポーネント用の少なくとも1つの代替動作モードであって、前記ノミナル動作モードとは異なる代替動作モード、の双方を記述する、
プロセッサを有する。前記解析結果の分析は、第1のアプローチおよび第2のアプローチの少なくとも一方に従って行われるのが望ましい。前記第1のアプローチは、前記入力モデルが、(i)重大な、(ii)電力潮流の、および(iii)パラメータの種類の故障を含む故障の種類のうち1若しくはそれ以上の影響を受けやすいかを検出するよう動作する。
According to another embodiment, a system for automatically generating an extended model of a physical component is provided. The system is a processor operable to:
Read the input model, the input model describes the nominal operating mode for the physical component modeled by the input model,
Analyzing the input model and generating the analysis results,
Analyzing the analysis result of the input model;
Based on the analysis results, the input model automatically writes to the extended model for the physical component, the extended model comprising: (i) the nominal operating mode of the modeled physical component; and (ii) ) Describes both at least one alternative mode of operation for the modeled physical component that is different from the nominal mode of operation;
Having a processor. The analysis of the analysis result is preferably performed according to at least one of the first approach and the second approach. The first approach is that the input model is sensitive to one or more of the types of faults including (i) critical, (ii) power flow, and (iii) parameter type faults. It works to detect.

前記第2のアプローチは、コンポーネントの動的挙動の特定の観点をマッチングさせ、該当した観点を適切に修正して故障機構の動的挙動を反映させるよう動作する。   The second approach operates to match specific aspects of the dynamic behavior of the component and to appropriately modify the relevant aspects to reflect the dynamic behavior of the failure mechanism.

本明細開示における本発明の主題の数多くの特徴および利点は、本明細書を一読し理解することにより当業者には明らかとなるであろう。しかし、種々の実施形態および特定の実施例に関する詳細な説明は、好ましい実施形態および/またはその他の実施形態を示してはいるが、例示的に与えられているものであり、限定的な意味合いはない。本発明の範囲内の多くの変更および修正が本発明の精神から逸脱することなく行われてもよく、本発明は斯かる修正の全てを包含するものである。   Numerous features and advantages of the present inventive subject matter in this disclosure will become apparent to those skilled in the art upon a reading and understanding of this specification. However, the detailed descriptions of various embodiments and specific examples, while indicating preferred and / or other embodiments, are given by way of example and are not meant to be limiting. Absent. Many changes and modifications within the scope of the present invention may be made without departing from the spirit thereof, and the invention is intended to embrace all such modifications.

以下の詳細な説明には、添付の図面が参照される。しかし、本明細書開示の本発明の主題は、種々の構成要素および構成要素のアレンジメント、並びに種々の工程および工程のアレンジメントの形態を有していてもよい。図面は例示的および/または好ましい実施形態を示す目的だけのものであり、限定的な意味に解釈されるべきではない。更に、図面は寸法通りには描かれていないことも理解されるべきである。
図1は、本発明の主題の態様を実践するのに適した例示的モデル変換システムを示す概略図である。 図2は、本発明の主題の態様に従ってモデル変換プロセスを実行するための例示的方法を示すフローチャートである。 図3は、本発明の主題の態様に従う例示的ワークフローを示すものであり、ミッション使用および設計構成に条件付けられた構成要素の疲労寿命を決定するため、MBD分析を使用するものである。 図4は、シミュレーション試験コースの図形表示であり、コースの高さが縦軸(インチ)に沿って、コースの距離が横軸(インチ)に沿って示してある。 図5Aは、溝横断に関するサンプルの加速時刻歴を示す。 図5Bは、1メートルの壁の降下に関するサンプルの加速時刻歴を示す。 図6は、例示的4x4x4ブラケットのサンプルフォンミーゼス応力コンターを示す。 図7は、ブラケットにおいて、X方向における最大加速度を速度およびブラケット剛性の関数として示す。 図8は、ブラケットにおいて、Y方向における最大加速度を速度およびブラケット剛性の関数として示す。 図9は、ブラケットにおいて、Z方向における最大加速度を速度およびブラケット剛性の関数として示す。 図10は、最大横加速度に関する百分率誤差を車両速度およびパワーパックマススケーリングファクタの関数として示す。 図11は、最大前後加速度に関する百分率誤差を車両速度およびパワーパックマススケーリングファクタの関数として示す。 図12は、最大鉛直加速度に関する百分率誤差を車両速度およびパワーパックマススケーリングファクタの関数として示す。
In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings. However, the inventive subject matter disclosed herein may have various components and arrangements of components, as well as various processes and arrangements of steps. The drawings are only for purposes of illustrating exemplary and / or preferred embodiments and are not to be construed in a limiting sense. Further, it should be understood that the drawings are not drawn to scale.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an exemplary model transformation system suitable for practicing aspects of the present subject matter. FIG. 2 is a flowchart illustrating an exemplary method for performing a model transformation process in accordance with an aspect of the present inventive subject matter. FIG. 3 illustrates an exemplary workflow in accordance with an aspect of the present subject matter, which uses MBD analysis to determine component fatigue life conditioned to mission usage and design configuration. FIG. 4 is a graphical representation of a simulation test course, with the course height along the vertical axis (inch) and the course distance along the horizontal axis (inch). FIG. 5A shows the acceleration time history of the sample for groove crossing. FIG. 5B shows a sample acceleration time history for a 1 meter wall descent. FIG. 6 shows a sample von Mises stress contour for an exemplary 4 × 4 × 4 bracket. FIG. 7 shows the maximum acceleration in the X direction as a function of velocity and bracket stiffness in the bracket. FIG. 8 shows the maximum acceleration in the Y direction as a function of velocity and bracket stiffness in the bracket. FIG. 9 shows the maximum acceleration in the Z direction as a function of speed and bracket stiffness for the bracket. FIG. 10 shows the percentage error for maximum lateral acceleration as a function of vehicle speed and power pack mass scaling factor. FIG. 11 shows the percentage error for maximum longitudinal acceleration as a function of vehicle speed and power pack mass scaling factor. FIG. 12 shows the percentage error for maximum vertical acceleration as a function of vehicle speed and power pack mass scaling factor.

明瞭性と簡略化のため、本明細書では、当該技術分野で一般に公知の構造的および/または機能的要素、関連性の高い基準、アルゴリズム、および/またはプロトコル、ならびに他のコンポーネント、アルゴリズム、方法、および/または工程について、各々の構成または動作を詳述することなく参照しているが、本明細書に示す好適な、および/または他の実施形態に基づき、および/またはこれに対応して変更または修正されたものについては、その限りではない。さらに、本明細書に開示する機器および方法については、例をとって、また図を参照して詳述する。別段の断りがない限り、図中で同様な番号を使用している場合は、全図にわたり、同じ、同様な、または対応しあう要素に参照していることを示す。開示し説明する例、配置、構成、コンポーネント、要素、機器、方法、材料等は、特定の用途について変更が可能であり、また望ましい場合があることが理解されるであろう。本開示では、具体的な材料、技術、配置などを特定するいかなる情報も、そのような材料、技術、配置などについて示す具体例に関するものか、または単なる一般的な説明である。具体的な詳細事項または例を特定する情報は、別段の断りがない限り、必須または限定的であるとして意図するものではなく、そのように解釈すべきでもない。以下、機器および方法の例をいくつかかいつまんで、図を参照しながら開示および詳述する。   For the sake of clarity and simplicity, the description herein includes structural and / or functional elements generally known in the art, relevant criteria, algorithms, and / or protocols, and other components, algorithms, methods. , And / or steps without reference to each configuration or operation in detail, based on and / or correspondingly to the preferred and / or other embodiments shown herein. This does not apply to changes or modifications. Further, the devices and methods disclosed herein will be described in detail by way of example and with reference to the figures. Unless otherwise noted, the use of similar numbers in the figures indicates that reference is made to the same, similar or corresponding elements throughout the figures. It will be appreciated that the examples, arrangements, configurations, components, elements, equipment, methods, materials, etc. disclosed and described may be varied and may be desirable for a particular application. In this disclosure, any information identifying specific materials, techniques, arrangements, etc. relates to specific examples of such materials, techniques, arrangements, etc., or is merely a general description. Information identifying specific details or examples is not intended to be essential or limiting unless otherwise specified, and should not be construed as such. Some examples of apparatus and methods are disclosed and detailed below with reference to the figures.

全体として、本明細書では、少なくとも1つの実施形態に基づいて、故障および/または他の非ノミナルモードを伴う物理システムコンポーネントのモデルを拡張するよう動作可能な方法、システム、および/または機器を開示する。適宜、前記故障および/または他の非ノミナルモードを含むモデルは、通常であればコンポーネントのノミナルな若しくは正しい挙動のみを記述するコンポーネントモデルから、自動的または半自動的に生成される。なお、本明細書において、FAMEとは、Fault−Augmented Model Extension(故障増補モデル拡張機能)の頭字語である。ただし、拡張(増補)モデルは、本明細書で説明するように拡張することで、厳密には「故障」に関係しない他の代替モードも含むことはできるが、どちらかというと他の非ノミナルまたは代替動作モードに関することを理解すべきである。   In general, disclosed herein is a method, system, and / or apparatus operable to extend a model of a physical system component with faults and / or other non-nominal modes based on at least one embodiment. To do. Where appropriate, the model including the fault and / or other non-nominal modes is automatically or semi-automatically generated from a component model that usually describes only the nominal or correct behavior of the component. In this specification, FAME is an acronym for Fault-Augmented Model Extension (Failure augmentation model extension function). However, the extended (augmented) model can be expanded as described herein to include other alternative modes that are not strictly related to “failure”, but rather to other non-nominal Or it should be understood that this relates to alternative modes of operation.

適切な一実施形態によれば、既存のオープンソースライブラリ(例えば、Modelica標準ライブラリ(Modelica Standard Library:MSL)、サードパーティにより開発されたライブラリ、および他のライブラリ)は、特定のモデルインスタンスに故障を導入しない場合は既存のノミナル挙動仕様も利用できるようにしながら、故障モデルをコンパクトに導入できるよう拡張されている。より具体的にいうと、ノミナルコンポーネントモデルのライブラリ、例えばMSL、サードパーティにより開発されたライブラリ、および/または他の類似ライブラリへとスケールアップする非ノミナル挙動モデルの基本セットが作成されている。その方法論では、種々のサードパーティおよび/または他のModelicaライブラリ開発者により生成された新規コンポーネントに、故障モデルを挿入することができる。   According to one suitable embodiment, existing open source libraries (eg, Modelica Standard Library (MSL), libraries developed by third parties, and other libraries) can fail to a particular model instance. When not introduced, the existing nominal behavior specifications can be used, but the failure model has been expanded to be introduced in a compact manner. More specifically, a basic set of non-nominal behavior models has been created that scales up to a library of nominal component models, such as MSL, libraries developed by third parties, and / or other similar libraries. In that methodology, fault models can be inserted into new components generated by various third-party and / or other Modelica library developers.

FAMEモデルの変換工程では、当該FAMEモデルの基礎となるJModelica ModelicaパーサーフレームワークおよびJastAdd技術を活用して、ノミナルコンポーネント・モデルライブラリに故障を挿入する。JastAddおよびJModelicaを実装したJava(登録商標)プログラムは、供給されるライブラリ上で動作し、故障の影響を受けるコンポーネントモデルを認識し、必要に応じ書き換えを行って故障の挙動を提供し、修正されたライブラリを新たな場所に出力する。   In the FAME model conversion process, a failure is inserted into the nominal component model library by utilizing the JModelica Modelica parser framework and the JastAdd technology that are the basis of the FAME model. A Java (registered trademark) program that implements JastAdd and JModelica runs on the supplied library, recognizes the component model affected by the failure, rewrites it as necessary, and provides the behavior of the failure and is modified Output the new library to a new location.

以下は、Modelicaに含まれるキャパシタ用の単純なモデルクラスであり、ElectricalOpenおよびElectricalShort双方の故障に影響を受ける。

Figure 2019502222
The following is a simple model class for capacitors included in Modelica, affected by both ElectricalOpen and ElectricalShort failures.
Figure 2019502222

上記は、未拡張の若しくは単純なキャパシタモデルの例である。   The above is an example of an unexpanded or simple capacitor model.

上記を分析するには、適切な実施形態を動作させてどの故障が影響を受けるかを検出し、あるいは決定して、それらの故障をこのクラスのインスタンスでシミュレートできるよう書き換えを行う。一般に、一実施例は、3クラスの故障、すなわち(i)重大な、(ii)電力潮流の、および(iii)パラメータの故障を探すよう動作する。重大な故障は、通常、コンポーネントの動的挙動を完全に異なるものへと変化させる。例えば、電気ドメインでよくある重大な故障は開路である。電力潮流故障は、コンポーネントとの間の電力潮流のうち1若しくはそれ以上に影響を及ぼす。例えば、電気ドメインでよくある電力潮流故障は何らかの程度の短絡である。パラメータ故障は、通常、固定されているはずのパラメータのシフトを反映したものである。例えば、キャパシタの場合の容量である。   To analyze the above, the appropriate embodiments are operated to detect or determine which faults are affected and rewrite them to simulate those faults with instances of this class. In general, one embodiment operates to look for three classes of faults: (i) critical, (ii) power flow, and (iii) parameter faults. A serious failure usually changes the dynamic behavior of the component to something completely different. For example, a common critical failure in the electrical domain is an open circuit. A power flow failure affects one or more of the power flows to and from the component. For example, a common power flow failure in the electrical domain is some degree of short circuit. A parameter failure usually reflects a shift in parameters that should be fixed. For example, the capacitance in the case of a capacitor.

コンポーネントに影響を及ぼす故障が識別されると、識別された各故障について、コンポーネントに挙動の記述が追加される。次に、これらの故障モードのいずれか、および重大な故障のない状態について、モデルを実行することにより、その故障の深刻度を指定することができる。   Once a fault affecting the component is identified, a behavior description is added to the component for each identified fault. The fault severity can then be specified by running the model for any of these failure modes, and for conditions without a critical failure.

故障の挿入についていうと、適切なアプローチの1つは、当該コンポーネントで構築されたシステム内の電力潮流パターンの理解に依存するものであり、極めて抽象的に指定されたモデルを、非一貫性をモデル化する中で、利用するという利点を有する。このアプローチは、以下の「外的」アプローチとして説明される。適宜、この外的アプローチは、手作業で作成した、望ましいパラメータ故障の宣言型仕様リストにより拡張でき、この宣言型仕様リストは自動的に挿入される。これにより、より具体的で精確な故障モデリングが可能になる。   When it comes to fault insertion, one appropriate approach relies on an understanding of the power flow pattern in a system built with that component, and makes the model specified very abstractly inconsistent. It has the advantage of being used in modeling. This approach is described as the “external” approach below. If appropriate, this external approach can be extended with a manually created declarative specification list of desirable parameter faults, and this declarative specification list is automatically inserted. This enables more specific and accurate fault modeling.

別の適切なアプローチは、コンポーネントの動的挙動の特定の観点をマッチングさせ、それらの観点を適切に修正して故障機構の動的挙動を反映させることに依存するものである。前記外的アプローチと対照的に、この方法は「内的」アプローチと呼ばれる。これは、より詳細な故障挙動モデリングを提供できるが、正確な指定はより困難になる。   Another suitable approach relies on matching certain aspects of the component's dynamic behavior and appropriately modifying those aspects to reflect the dynamic behavior of the failure mechanism. In contrast to the external approach, this method is called the “internal” approach. This can provide more detailed fault behavior modeling, but is more difficult to specify accurately.

JModelicaは、オープンソースModelicaツールチェーンである。JModelicaは、Modelica言語用Java/JastAddパーサー、ならびに種々のシミュレーションおよび分析ツールから成り、どちらもJava(登録商標)およびPythonで書かれている。   JModelica is an open source Modelica tool chain. JModelica consists of a Java / JastAdd parser for the Modelica language and various simulation and analysis tools, both written in Java® and Python.

JastAddは、クヌースによる属性文法のJava(登録商標)ベース・コードであり、抽象構文木(abstract syntax tree:AST)のノードは属性を有することができ、その値は式により定義される。各属性は、合成される(ノード自体に埋め込まれる式で定義される)か、継承される(先祖ノードの式で定義される)かのどちらかである。JastAddは参照属性をサポートし、参照属性とは、その値としてAST内の別のノードを有する属性である。これにより、ASTを通じて任意のグラフを織り込むことができる。また、その属性をパラメータ化することも可能になり、これはその式が評価される際、パラメータに結合する未結合変数を有することを意味する。これにより、さらにコレクション属性、すなわち他の種々のASTノードが寄与する複数値を伴った属性も可能になる。そして、参照サイクルを破る方法を提供する循環参照属性もサポートされる。   JustAdd is Java (registered trademark) base code of an attribute grammar by Knuth, and an abstract syntax tree (AST) node can have an attribute whose value is defined by an expression. Each attribute is either synthesized (defined by an expression embedded in the node itself) or inherited (defined by an ancestor node expression). JastAdd supports a reference attribute, which is an attribute having another node in the AST as its value. Thereby, an arbitrary graph can be interwoven through AST. It is also possible to parameterize the attribute, which means having an unbound variable that binds to the parameter when the expression is evaluated. This also allows for collection attributes, ie attributes with multiple values contributed by other various AST nodes. And circular reference attributes that provide a way to break the reference cycle are also supported.

JastAddはJava(登録商標)ベースであるため、式はJava(登録商標)メソッドとして実装され、属性アクセスは、それらのメソッドの呼び出しを通じて行われる。また、種々のコンストラクト、特にアスペクトによりJ
ava(登録商標)自体を拡張する。JastAddアスペクトは、ASTクラスについてインタータイプ宣言をサポートする。インタータイプ宣言とは、アスペクトファイル内にあるように見えながら実際はASTクラスに属す(属性式のように)宣言である。JastAddシステムは、アスペクトファイルを読み込み、インタータイプ宣言を適切なASTクラスへと織り込む。JastAddシステムは、宣言型アスペクト(.jragファイル)および命令型アスペクトの双方をサポートする。宣言型アスペクトは、新規の属性、式、および書き換えを追加し、命令型アスペクトは、Java(登録商標)メソッドおよび変数だけを追加する。ASTの書き換えも指定でき、タイプAのASTノードをタイプBのノードで置き換え、何らかの条件Cが真である場合のみ任意選択的である。新規のAST部分木は、属性値(「非端末属性」)として作成および指定できる。
Since JastAdd is Java (registered trademark) based, expressions are implemented as Java (registered trademark) methods, and attribute access is performed through invocations of those methods. Various constructs, especially J
Ava (registered trademark) itself is extended. The JastAdd aspect supports intertype declarations for AST classes. An intertype declaration is a declaration that appears to be in an aspect file but actually belongs to an AST class (like an attribute expression). The JastAdd system reads the aspect file and interleaves the intertype declaration into the appropriate AST class. The JastAdd system supports both declarative aspects (.jrag files) and imperative aspects. The declarative aspect adds new attributes, expressions, and rewrites, and the imperative aspect adds only Java methods and variables. AST rewriting can also be specified and is optional only if the type A AST node is replaced with a type B node and some condition C is true. A new AST subtree can be created and specified as an attribute value (“non-terminal attribute”).

好適な一実施形態、いわゆる外的アプローチでは、JModelicaパーサーを使って各ライブラリファイルを解析したのち、例えば以下のコネクタクラスの解析木で見つかった各モデルクラス(制約モデルでの非部分Modelicaクラス定義)を調べる。

Figure 2019502222
In a preferred embodiment, the so-called external approach, after analyzing each library file using the JModelica parser, each model class found in the following connector class parse tree (non-partial Modela class definition in constraint model), for example Check out.
Figure 2019502222

これらは、2つの変数を含むModelicaコネクタクラスのインスタンスであり、その一方はエフォートタイプ、例えば電圧または圧力で、他方はフロータイプ、例えば電流または質量流量である。その分析は、モデルクラスの直接的なコンポーネント、ならびに前記モデルクラスにより使用される継承された各クラスのコンポーネントの双方を適宜導入する。上記のコンポーネントのいずれかが見つかると、モデルクラスの置換クラスに関する解析木が作成され、そのモデルクラスの解析木がその新たな解析木で置き換えられる。   These are instances of the Modelica connector class containing two variables, one of which is an effort type, such as voltage or pressure, and the other is a flow type, such as current or mass flow. The analysis introduces both the direct components of the model class as well as the components of each inherited class used by the model class as appropriate. When any of the above components is found, an analysis tree related to the replacement class of the model class is created, and the analysis tree of the model class is replaced with the new analysis tree.

最後に、JModelicaの「FormattedPrettyPrint」アスペクトは、ASTからのモデルについて、現時点で故障対応になったModelicaソースコードを再度作成するため使用される。   Finally, JModelica's “FormattedPrettyPrint” aspect is used to re-create Modelica source code that is currently fault-responsive for models from AST.

別の実施例(すなわち、内的アプローチ)において、各汎用故障または代替モード、例えば「electrical short」は、より汎用性の高いクラス、例えば「Fault」のサブクラスを提供するアスペクトでモデル化される。Faultまたは代替モードサブクラスの各々は、例えば、次のような述語(predicate)を提供する。

Figure 2019502222
In another embodiment (ie, an internal approach), each generic failure or alternative mode, eg, “electrical short”, is modeled with an aspect that provides a more versatile class, eg, a “Fault” subclass. Each of the Fault or alternative mode subclasses provide, for example, the following predicates:
Figure 2019502222


これにより、FullClassDecl(JModelica AST内におけるModelicaクラスの定義を表すノード)が与えられた場合、そのFullClassDeclがこの故障の影響を受けるかどうかが記述される(または、それ以外の場合は、代替モードが適用される)。

Thus, given FullClassDecl (a node that represents the definition of the Modela class in JModelica AST), it describes whether the FullClassDecl is affected by this fault (or otherwise the alternative mode is Applied).

適宜、「may_occur_with」述語の実装は、ASTのFullClassDeclノードにより与えられたモデルの解析に対する、故障または代替モードについて定義された何らかのパターンのマッチングに依存する。   As appropriate, the implementation of the “may_occur_with” predicate relies on the matching of some pattern defined for the failure or alternative mode to the analysis of the model given by the AST FullClassDecl node.

また、Faultまたは代替モードサブクラスの各々は、その影響をFullClassDeclが受ける場合、例えば、JastAdd「contributes」機構を使って、適宜、それ自体のインスタンスをFullClassDeclの「possibleFaults」コレクション属性に寄与する。例えば、FaultサブクラスElectricalShortについては、次のようになる可能性がある。

Figure 2019502222
Also, each of the Fault or alternate mode subclasses contributes their instance to the FullPositiveDecl's “possibleFaults” collection attribute, as appropriate, for example using the JustAdd “contributes” mechanism if the FullClassDecl is affected. For example, with respect to the Fault subclass Electrical Short, there is a possibility as follows.
Figure 2019502222

実際には、故障アスペクトのコレクションにアスペクトを追加してプログラムを再コンパイルすることで、より多くの故障または代替モードを追加することができる。   In practice, more faults or alternative modes can be added by adding aspects to the collection of fault aspects and recompiling the program.

適宜、故障および/または代替モードを挿入するため、いくつかの追加属性を含むよう、JModelica FullClassDeclノードタイプが、例えば次のように拡張される。

Figure 2019502222
Where appropriate, the JModelica FullClassDecl node type is extended to include some additional attributes to insert faults and / or alternative modes, for example:
Figure 2019502222

次いで、JastAddの「書き換え」能力を使って、例えば、前記モデル、前記FullClassDeclノードを表すASTを書き換えて、そのモデルに故障挙動を追加することができる。例えば、前記書き換え規則は、次のようになる可能性がある。

Figure 2019502222
Then, using the JaddAdd “rewrite” capability, for example, the model, the AST representing the FullClassDecl node can be rewritten, and failure behavior can be added to the model. For example, the rewrite rule may be as follows.
Figure 2019502222

適宜、この書き換えは、適切な場合に解析工程の一環として自動的に適用され、結果として故障または代替挙動の節がモデルの解析に挿入される。実際には、式の書き換え方法、rewriteEquationsToAddFaults()は、当該モデルに関するノミナルの式を取り、それらの式をModelicaのif式の1ブランチで囲んで、可能性のある故障または代替モードについて各if式に追加ブランチ、ならびにその故障または代替モードに関する式を加える。適切な一実施形態において、それらの故障または代替式は、当該故障および/または代替サブクラス・インスタンスに関する方法を呼び出すことにより得られる。Modelicaにおいて、if式は、条件式を実装する一般的な方法である。   Where appropriate, this rewriting is automatically applied as part of the analysis process when appropriate, resulting in fault or alternative behavior clauses being inserted into the analysis of the model. In practice, the formula rewriting method, rewriteEquationsToAddFaults () takes a nominal formula for the model, encloses the formula in a branch of Modelica's if formula, and each if formula for a possible failure or alternative mode Add an expression for the additional branch and its failure or alternative mode. In a suitable embodiment, these faults or alternative formulas are obtained by invoking methods relating to the faults and / or alternative subclass instances. In Modelica, the if expression is a general method for implementing a conditional expression.

最後に、JModelicaの「FormattedPrettyPrint」アスペクトおよび/または能力は、例えば、ASTからのモデルについて、現時点で故障対応になったModelicaソースコードを再度作成するために使用できる。   Finally, JModelica's “FormattedPrettyPrint” aspect and / or capability can be used, for example, to recreate Modelica source code that is currently fault-enabled for a model from AST.

例えば、どちらのアプローチでも、適切な一実施形態では、故障および/または代替モードをモデルに挿入するプログラム全体は次のようになる可能性がある(疑似コードで)。

Figure 2019502222
For example, with either approach, in one suitable embodiment, the entire program that inserts faults and / or alternative modes into the model can be as follows (in pseudocode):
Figure 2019502222

前記故障および/または代替モードが追加されると、通常のModelicaシミュレーションを使って、各々の効果を評価することができる。実際には、拡張モデルを多種多様な診断用途に使用することができる。適宜、すべての拡張モデルは、標準的なModelicaで書かれる。これにより、初期の値、パラメータ、および故障または代替モードは、すべてModelicaラッパーで設定できる。例えば、設計および診断双方の目的での新規モデルの用途の一部は、以下を含み、かつこれらに限定されない。
与えられた初期の条件、パラメータ値、および故障のセットについて、システム要件が満たされるかどうかを決定する。
*与えられた初期の条件、故障、およびコンポーネント年齢のセットについて、当該システムが要件を満たす条件付き確率を決定する。
*与えられた初期の条件、故障、観測値、および1つを除く全コンポーネントの年齢のセットについて、残りのコンポーネントの年齢を決定する。
*標準モデルベースの診断。
*故障モードおよび効果分析。
*故障モードおよび効果危険度分析。
*システムが要件を満たすかどうかに最も影響を及ぼすのはどのコンポーネントの損傷かを決定する。
*MTTFを決定する。
Once the failure and / or alternative modes are added, each model effect can be evaluated using normal Modelica simulations. In practice, the extended model can be used for a wide variety of diagnostic applications. Where appropriate, all extended models are written in standard Modelica. This allows all initial values, parameters, and failure or alternative modes to be set in the Modelica wrapper. For example, some of the uses of the new model for both design and diagnostic purposes include, but are not limited to:
Determine whether system requirements are met for a given set of initial conditions, parameter values, and faults.
* For a given set of initial conditions, failures, and component ages, determine the conditional probability that the system meets the requirements.
Determine the age of the remaining components for a given set of initial conditions, failures, observations, and age of all components except one.
* Standard model based diagnosis.
* Failure mode and effect analysis.
* Failure mode and effect risk analysis.
* Determine which component damage will have the most impact on whether the system meets the requirements.
* Determine MTTF.

適宜、故障を含む各モデルクラスの定義は、新たなクラス定義、すなわち、元のモデルクラスを含み宣言型挙動を追加して故障のシミュレーションを可能にするModelicaモデルクラスで置き換えられる。   Where appropriate, the definition of each model class that includes a fault is replaced with a new class definition, namely a Modelica model class that includes the original model class and adds a declarative behavior to allow fault simulation.

クラスモデルが1若しくはそれ以上の故障に影響を受けることがわかった場合、そのクラスは書き換えられる。カプセル化されてリストされたタイプが定義され、そのクラスの各種故障モードを、「nominal」モードとともにリストする。この新規タイプの離散(discrete)モードパラメータが定義されて、当該クラスのインスタンスが動作しているモードを定義する。各動作モードがそれ自体の動的挙動を定義できるよう、if式が加えられる。例えば、これは次のようになる可能性がある。

Figure 2019502222
If a class model is found to be affected by one or more failures, the class is rewritten. The encapsulated and listed types are defined, listing the various failure modes of that class along with the “nominal” mode. This new type of discrete mode parameter is defined to define the mode in which an instance of the class is operating. An if expression is added so that each mode of operation can define its own dynamic behavior. For example, this can be:
Figure 2019502222

各故障モードで適用される式のセットが、前記if式の適切なブランチで表現される。動作モードタイプはModelicaパラメータであるため、前記選択されたブランチはシミュレーション中に変化せず、コンパイラが前記式を最適化できる。   The set of expressions applied in each failure mode is represented by the appropriate branch of the if expression. Since the operation mode type is a Modelica parameter, the selected branch does not change during simulation and the compiler can optimize the expression.

適宜、各新規クラスは、ノミナルモードでは電力を散逸させない追加可変電力散逸コンポーネントを介して、電力インターフェースコンポーネントの当該クラスのインスタンスを接続する。例えば、元のモデルクラスが電気コンポーネントであり、その電力インターフェースインスタンスがクラスPinのインスタンスである場合、適切な電力散逸コンポーネントは、減衰パラメータを0に設定したFAME.DynamicDampers.Electricalのインスタンスとなる。   Optionally, each new class connects an instance of that class of power interface component via an additional variable power dissipation component that does not dissipate power in nominal mode. For example, if the original model class is an electrical component and its power interface instance is an instance of class Pin, a suitable power dissipation component is FAME. Dynamic Dampers. It becomes an instance of Electrical.

また、新規クラスは、同じタイプの電力インターフェースを複数含む場合、ノミナルには電力を伝導しないものと設定された互換コネクタコンポーネントの各ペアを接続する可変電力導電率コンポーネントを含むこともできる。コネクタコンポーネントは、ともに同じタイプであるか、または同じタイプを継承していれば「互換」である。例えば、元のモデルクラスがコネクタタイプPositivePinのインスタンス「p」と、コネクタタイプNegativePinのインスタンス「n」とを含む電気コンポーネントである場合、それら双方のサブタイプはPinであり、それら2つのインスタンスを接続してブリッジング量をModelica.Constants.epsの非常に小さい値に設定するFAME.Bridges.Electricalのインスタンスが存在することになる。   The new class may also include a variable power conductivity component that connects each pair of compatible connector components that are set to nominally conduct no power if they include multiple power interfaces of the same type. Connector components are “compatible” if they are of the same type or inherit the same type. For example, if the original model class is an electrical component that includes an instance “p” of the connector type PositivePin and an instance “n” of the connector type NegativePin, both subtypes are Pin and the two instances are connected The amount of bridging is set to Modelica. Constants. FAME.set to a very small value of eps. Bridges. There will be an instance of Electrical.

また、その工程は、モデルのスーパークラスを書き換えられたクラスへと適宜フラット化し、外部から認識可能な2つの新規コンポーネントFAME_operating_modeおよびFAME_fault_amount、ならびにこのコンポーネントに考えられる故障を与えるタイプのリストを導入する。   The process also flattens the model superclass into a rewritten class as appropriate, and introduces two new components FAME_operating_mode and FAME_fault_mount that can be recognized from the outside, and a list of types that give this component a possible failure.

電力潮流異常として現れる故障は、これら2変数の単純な変化によりモデル化される。例えば、上記からわかるように、電気的短絡はFAME_operating_modeをFAME_OperatingModes.Electrical_Shortに、そしてFAME_fault_amountを1に設定することでモデル化できる。   Faults that appear as power flow anomalies are modeled by simple changes in these two variables. For example, as can be seen from the above, the electrical short-circuit is performed by changing FAME_operating_mode to FAME_OperatingModes. Modeling can be done by setting Electrical_Short and FAME_fault_mount to 1.

例えば、上記で参照した未拡張の若しくは単純なキャパシタは、前記外的アプローチを実行すると、次のようになる可能性がある(すなわち、拡張キャパシタモデル)。

Figure 2019502222
Figure 2019502222
Figure 2019502222
For example, an unexpanded or simple capacitor referenced above can be as follows (ie, an expanded capacitor model) when performing the external approach.
Figure 2019502222
Figure 2019502222
Figure 2019502222

任意選択的な一実施形態において、前記システムは、例えばパラメータ故障表を読み込み、その各行は、固定されているはずのパラメータがコンポーネントの動作中に変化する特定の故障を記述する。これは、各故障ごとに故障モード、Modelicaクラス、そのクラスの具体的なパラメータコンポーネント、そのパラメータのModelicaタイプ、および変数FAME_fault_amountの関数として前記パラメータの変化を記述するModelica表現を提供する。適宜、パラメータ故障はプレフィックス「FAME_」を伴う新たな連続変数を導入することにより扱われる。この変数を設定する式が、前記故障表により指定された関数で計算された値に追加される。適宜、前記元のパラメータの参照は、この新規変数の参照を伴う表現で置き換えられる。   In one optional embodiment, the system reads, for example, a parameter fault table, each row of which describes a specific fault whose parameters that should be fixed change during component operation. This provides a Modelica representation that describes the change of the parameter as a function of the failure mode, Modelica class, specific parameter components of the class, Modelica type of the parameter, and variable FAME_fault_mount for each fault. Optionally, parameter failures are handled by introducing a new continuous variable with the prefix “FAME_”. An expression for setting this variable is added to the value calculated by the function specified by the failure table. Where appropriate, the reference to the original parameter is replaced with an expression with a reference to this new variable.

いわゆる内的アプローチは、モデルクラスの動的挙動におけるパターンを検出することにより機能し、これにより特定の故障への感受性が示される。そのような感受性が検出された場合、そのモデルの動的挙動を記述する式は、その故障をモデル化できるよう書き換えられる。   The so-called internal approach works by detecting patterns in the dynamic behavior of the model class, which indicates susceptibility to specific faults. If such sensitivity is detected, the equation describing the dynamic behavior of the model can be rewritten to model the fault.

適切な一実施形態では、各故障および/または代替モードについて感受性または適用性パターンが指定され、モデルクラスによりマッチングされた際、当該クラスが前記故障を呈する可能性があることを示す。実際には、これらのパターンは、適宜、当該クラスが有する可能性のあるコンポーネントの種類、およびそれらのコンポーネントがいかに相互に関係するかを記述する適切な言語で定義される。例えば、表面磨耗に起因したクラッチまたはブレーキの滑りは、そのクラッチまたはブレーキを介したトルク損失という結果を招くが、クラッチまたはブレーキの滑りに共通する故障を記述するため、当該システムはトルクを表す2つの変数を有するモデルクラスを探すが、その一方の変数は、摩擦のコンポーネントを表す他方の変数の産物である。例えば、これは次のようになる可能性がある。

Figure 2019502222
In a suitable embodiment, a susceptibility or applicability pattern is specified for each fault and / or alternative mode, indicating that the class may exhibit the fault when matched by a model class. In practice, these patterns are defined as appropriate in appropriate languages that describe the types of components that the class may have and how they relate to each other. For example, clutch or brake slip due to surface wear results in torque loss through the clutch or brake, but the system represents torque 2 to describe a failure common to clutch or brake slip. Look for a model class with one variable, one of which is the product of the other variable that represents the friction component. For example, this can be:
Figure 2019502222

式中、「tau1」は第1のトルク変数を表し、「tau2」は第2のトルク変数を表し、「friction」は摩擦変数のコンポーネントを表し、「eq1」は以上の変数を互いに関係付ける式を表す。   In the equation, “tau1” represents a first torque variable, “tau2” represents a second torque variable, “friction” represents a component of a friction variable, and “eq1” is an equation relating the above variables to each other. Represents.

これを受け、前記システムは適宜これら4つの制約を満たす任意のモデルクラスを、この滑り故障モードの影響を受ける可能性があると見なす。すなわち、上記の制約がモデルクラスにおいて検出されると、そのモデルクラスは指定された故障モードの影響を受けると見なされて適宜書き換えられる。   In response, the system considers any model class that meets these four constraints as appropriate to be affected by this sliding failure mode. That is, when the above constraints are detected in a model class, the model class is considered to be affected by the designated failure mode and is appropriately rewritten.

なお、当該パターン内の変数に割り当てられる名称は、適宜、Modelicaソースコード内の変数に割り当てられた名称とは無関係である。パターン名の制約は、モデル動的挙動の修正においてマッチングが使用される場合に備えて維持されている。   Note that the names assigned to the variables in the pattern are appropriately unrelated to the names assigned to the variables in the Modelica source code. The pattern name constraint is maintained in case matching is used in the modification of the model dynamic behavior.

適宜、マッチング前には、Modelicaモデルクラスがフラット化され、すなわちすべてのスーパークラスが拡張されて、すべてのレコードおよびコネクタサブコンポーネントが拡張される。   Optionally, before matching, the Modelica model class is flattened, i.e., all superclasses are extended, and all record and connector subcomponents are extended.

一般に、前記パターン言語はかなり単純なものであってよい。例えば、演算子は、コンポーネントおよび式の2つがあり、コンポーネントおよび式をそれぞれマッチングする。   In general, the pattern language may be fairly simple. For example, there are two operators, a component and an expression, which match the component and the expression, respectively.

例えば、前記コンポーネント演算子は次の形をとる。
・ component cname qualifier−list
式中、cnameはマッチングコンポーネント(コンポーネント宣言で定義される名称ではない)に割り当てられる識別子であり、修飾子リストはコンマで区切られた修飾子のリストであり、マッチングされると結果的に前記制約が満たされる。例えば、指定される可能性のある2つの修飾子は、Modelicaクラスの完全修飾された名称であるタイプ、またはコンポーネント宣言に関するタイププレフィックスであるプレフィックスである。
For example, the component operator takes the following form:
・ Component cname qualifier-list
Where cname is an identifier assigned to the matching component (not the name defined in the component declaration), and the modifier list is a comma-separated list of modifiers that, when matched, result in the constraints Is satisfied. For example, two qualifiers that may be specified are a type that is the fully qualified name of the Modelica class, or a prefix that is a type prefix for component declarations.

式演算子は、例えば、次の形をとることができる。
・ equation ename cname rhs−expression
式中、enameはマッチングコンポーネントに割り当てられる識別子であり、cnameはコンポーネント演算子の1つにおいて制約され、rhs表現はマッチング式の右辺に関する部分的制約を定義する。
The expression operator can take the following form, for example.
・ Equation name cname rhs-expression
Where name is an identifier assigned to the matching component, cname is constrained in one of the component operators, and the rhs expression defines a partial constraint on the right side of the matching expression.

実際には、rhs表現のインスタンスはcnameのみであるか、または次のプリミティブ変数で構築される可能性がある。
・ product cname−or−exp [ cname−or−exp ...] ― 指名されたコンポーネントまたは部分式の産物(他のコンポーネントを含む他の要素が当該産物に関与する可能性もあるが、それらは無視できる場合がある)
・ sum cname−or−exp [ cname−or−exp ...] ― 指名されたコンポーネントまたは部分式の総和(他のコンポーネントを含む他の要素が当該総和に関与する可能性もあるが、それらは無視できる場合がある)
・ quotient numerator−cname−or−exp denominator−cname−or−exp ―分子を分母で割って形成された表現、および/または
・ difference minuend−cname−or−exp subtrahend−cname−or−exp ―被減数から減数を差し引いて形成された表現
・ literal modelica−literal ―字義どおりModelica表現
・ function cname−or−exp [ cname−or−exp ...] ― 指定されたcname−or−exp要素の何らかの任意機能。
In practice, an instance of the rhs expression may be only cname or may be constructed with the following primitive variables:
• product cname-or-exp [cname-or-exp. . . ] —Products of named components or sub-expressions (other elements, including other components, may be involved in the product, but they may be ignored)
Sum cname-or-exp [cname-or-exp. . . ] —Sum of named components or subexpressions (other elements, including other components, may be involved in the sum, but they may be ignored)
Quotient number-cname-or-exp denominator-cname-or-exp-expression formed by dividing numerator by denominator, and / or-difference minend-cname-or-exp subhendend-cname-or-exp An expression formed by subtracting the subtractor ・ literal modela-literal—literally Modelica expression ・ function name-or-exp [cname-or-exp. . . ] —Any optional function of the specified cname-or-exp element.

影響を受ける若しくは該当するクラスの識別に使用されるパターンに加え、各故障および/または代替モードは、適宜「edit program」の記述を含み、これはクラスを修飾してその故障をシミュレートする能力を追加するために使用される。例えば、これらの編集プログラムは、次のプリミティブ変数で書かれる可能性がある。
・ add−component cname type ― 指定されたModelicaタイプの、内部でcnameと呼ばれる(実際のModelica名はエディタプログラムにより生成される)新規コンポーネントを追加する。この変数のスコープは「protected」である。
・ replace−component cname1 cname2 [ cname ] ― すべての式において、メタネームcname1により参照される変数のインスタンスを、メタネームcname2により参照される変数で置き換える。任意選択的なcnameが指定された場合は、単にそのメタネームにより参照された式を修正する。
・ add−equation ename cname exp ― 内部でenameと呼ばれる新たな式を追加し、これはcnameを指定されたexpに結び付ける。exp用の演算子は、上記のパターン言語用に定義されたものと同じプリミティブ変数を使用する。
・ remove−equation ename ― メタ変数enameにより参照された式を除去する。
・ type cname ― 前記メタネームcnameで参照された変数のModelicaタイプを返す。
In addition to the patterns used to identify affected or applicable classes, each fault and / or alternative mode includes a description of “edit program” as appropriate, which is the ability to modify the class to simulate the fault Used to add For example, these editing programs may be written with the following primitive variables:
Add-component cname type—adds a new component of the specified Modelica type, internally called cname (the actual Modelica name is generated by the editor program). The scope of this variable is “protected”.
Replace-component cname1 cname2 [cname] —Replaces the instance of the variable referenced by metaname cname1 with the variable referenced by metaname cname2 in all expressions. If an optional cname is specified, it simply modifies the expression referenced by its metaname.
Add-equation name cname exp—adds a new expression internally called ename, which binds cname to the specified exp. The operator for exp uses the same primitive variables as defined for the pattern language above.
Remove-equation name—Removes the expression referenced by the meta variable ename.
Type cname—Returns the Modelica type of the variable referenced by the metaname cname.

例えば、前述したクラッチまたはブレーキ磨耗故障の編集プログラムは、次の形を取る可能性がある。

Figure 2019502222
For example, the clutch or brake wear fault editing program described above may take the following form:
Figure 2019502222

別の例として、完全な故障パターンは、故障ElectricalOpen(開路)は次のようになる可能性がある。

Figure 2019502222
As another example, a complete failure pattern can be as follows: Failure ElectricalOpen (open circuit).
Figure 2019502222

一実施例の態様によると、クラスモデルが1若しくはそれ以上の故障に影響を受けることがわかった場合、そのクラスは書き換えられる。カプセル化されてリストされたタイプが定義され、そのクラスの各種故障モードを、「nominal」モードとともにリストする。この新規タイプの離散(discrete)モードパラメータが定義されて、当該クラスのインスタンスが動作しているモードを定義する。前記クラスに関する式のセットは、単一のif式、例えば下の形のもので置き換えられる。

Figure 2019502222
According to one embodiment, if a class model is found to be affected by one or more failures, the class is rewritten. The encapsulated and listed types are defined, listing the various failure modes of that class along with the “nominal” mode. This new type of discrete mode parameter is defined to define the mode in which an instance of the class is operating. The set of expressions for the class is replaced with a single if expression, eg of the form
Figure 2019502222

例えば、上記で参照したキャパシタは、短絡および開路故障をシミュレートできるよう書き換えられるが、次のようになる。

Figure 2019502222
For example, the capacitor referenced above can be rewritten to simulate a short circuit and an open circuit fault as follows.
Figure 2019502222

特筆すべき点として、Modelica.Constants.epsが使用されており、これはModelicaで非常に小さい値を表すもので、非常に大きい値を表すModelica.Constants.infと同様である。これは、シミュレーション段階でのゼロの使用に伴う数値の不安定性を避けるため使用されている。   It should be noted that Modelica. Constants. eps is used, which represents a very small value in Modelica, Modelica. Constants. Same as inf. This is used to avoid numerical instability associated with the use of zero in the simulation phase.

ここで図1を参照すると、モデル変換工程を、例えば自動的または半自動的に実行または実施するコンピュータ10または他の類似プロセッサが全体として示されている。そこへの入力はノミナルコンポーネントモデル22の第1のライブラリ20である。例えば、前記ライブラリ20には、モデル22のコレクションを含めることができ、そこで各モデル22が、例えばコンポーネントの動作および/または挙動を含めて、物理コンポーネントを記述し、および/またはこれを表す。適宜、前記ライブラリ20は、1若しくはそれ以上のそのようなモデル22、例えばシステムでともに使用され、および/または相互作用しあうコンポーネントを表すものを含むことができ、あるいは前記ライブラリ20は、他の何らかのそのような適切なモデル22のコレクションを含むことができる。実際には、前記入力ライブラリ20内の各モデル22は、前記コンピュータまたはプロセッサ10によりアクセス可能なファイルまたは適切なメモリまたは他のデータ記憶装置に格納された複数行のコード(例えば、Modelica言語またはそのような適切な別の言語で書かれる)などを有することができ、および/またはこれにより表される。適宜、前記ライブラリ20内のモデル22のうち少なくとも1つ(あるいは、より多くまたはすべてのモデル22)は、それによりモデル化された物理コンポーネントのノミナルな動作および/または挙動だけを記述し、あるいはこれをシミュレートし、例えば、そのようなノミナルな動作および/または挙動は、モデル化されたコンポーネントの正しい動作および/または挙動に対応する。その単純な一例では、前記ライブラリ20に1つだけモデル22を含めることができ、より複雑な例では、より多くのモデル22を含めることができる。   Referring now to FIG. 1, there is shown generally a computer 10 or other similar processor that performs or implements a model conversion process, for example, automatically or semi-automatically. The input there is the first library 20 of the nominal component model 22. For example, the library 20 can include a collection of models 22, where each model 22 describes and / or represents a physical component, including, for example, the behavior and / or behavior of the component. Optionally, the library 20 can include one or more such models 22, eg, those that represent components that are used and / or interact with each other in the system, or the library 20 Any such suitable collection of models 22 can be included. In practice, each model 22 in the input library 20 is a multi-line code stored in a file or suitable memory or other data storage device accessible by the computer or processor 10 (e.g., Modelica language or its). Written in another suitable language, etc.) and / or represented by this. Optionally, at least one of the models 22 in the library 20 (or more or all of the models 22) describes or only the nominal behavior and / or behavior of the physical component modeled thereby. For example, such nominal behavior and / or behavior corresponds to the correct behavior and / or behavior of the modeled component. In one simple example, only one model 22 can be included in the library 20, and in a more complex example, more models 22 can be included.

別の入力として、第2のライブラリ30は、前記ライブラリ20のモデル化されたコンポーネントに適用できる主要な代替モードおよび/または機構32のコレクションを含むことができる。例えば、前記ライブラリ30の各代替モードおよび/または機構32は、故障モードおよび/または機構または他の何らかの非ノミナルまたは代替動作モードおよび/または挙動を記述し、および/またはこれを表すことができる。実際には、各代替モード32は、前記ライブラリ20内の1若しくはそれ以上のモデル化されたコンポーネントに適用できる一方、他には適用できない可能性がある。例えば、短絡故障モードは、いくつかの異なる電子コンポーネント(例えば、キャパシタおよび/またはインダクタ)には適用できるが、機械コンポーネント(例えば、ブレーキ)には適用できない。適宜、前記入力ライブラリ30内の各代替モデル32は、前記コンピュータまたはプロセッサ10によりアクセス可能なファイルまたは適切なメモリまたは他のデータ記憶装置に格納された複数行のコード(例えば、Modelica言語またはそのような適切な別の言語で書かれる)などを有することができ、および/またはこれにより表される。例えば、故障機構は故障の根底にある原因を表現するために使用できるが、故障モードは、モデル化されるコンポーネントの異常な動作または挙動を表現するために使用できる。例示のため、モデル化されるモーターに関連して錆びたシャフトおよび接続されていないリード線の例示的な故障機構を考慮する。それに対応して上記の機構により生じる故障モードは、それぞれ、回転させるのがより困難なシャフト(すなわち、モーターが正常に動作しているときと比べて)および単に動作しないモーターとなりうる。   As another input, the second library 30 can include a collection of key alternative modes and / or mechanisms 32 that can be applied to the modeled components of the library 20. For example, each alternative mode and / or mechanism 32 of the library 30 may describe and / or represent a failure mode and / or mechanism or some other non-nominal or alternative operating mode and / or behavior. In practice, each alternative mode 32 can be applied to one or more modeled components in the library 20 while others may not be applicable. For example, the short-circuit failure mode can be applied to several different electronic components (eg, capacitors and / or inductors), but not mechanical components (eg, brakes). Optionally, each alternative model 32 in the input library 30 is a file accessible by the computer or processor 10 or multiple lines of code stored in an appropriate memory or other data storage device (eg, Modelica language or such). Written in another suitable language) and / or represented by this. For example, a failure mechanism can be used to represent the cause underlying the failure, while a failure mode can be used to represent the abnormal behavior or behavior of the modeled component. For purposes of illustration, consider an exemplary failure mechanism for a rusted shaft and unconnected leads in connection with the motor being modeled. Correspondingly, the failure modes caused by the above mechanism can each be a shaft that is more difficult to rotate (ie, compared to when the motor is operating normally) and a motor that simply does not operate.

適切な一実施形態において、例えば、故障モードおよび機構は、モデル化の対象であるコンポーネントごとに捉えられ、および/または識別される。これらは、対応する挙動モデルを一貫した態様で構築できるよう、任意選択的に故障確率とともに、適切な分類で構成される。これに伴い、故障機構挙動スキーマは、転じて、前記分類を考慮して開発される。例えば、このスキーマは最高の抽象レベルで総称的に故障挙動を定義でき、継承の概念を使って、それよりも下方レベルの故障機構挙動を指定できる。このアプローチにより、故障機構のサブクラスの挙動定義の柔軟性が実現される。「磨耗」として識別される故障機構のケースを考慮する。これは、磨耗の各種サブクラス、例えば摩耗(abrasive wear)、衝撃摩耗、または腐食磨耗の高レベルカテゴリーを表すことができる。適宜、次いで、サブクラス(この例における磨耗の)が、それよりも高レベルの挙動を継承して、これを拡張する。例えば、材料の損失を表す磨耗の挙動は、例えば、摩耗(abrasive wear)のサブクラスにおける摩擦挙動を含むよう拡張される。この工程の結果、種々のコンポーネントの故障モードは、同じ故障機構、すなわち、その根底にある故障挙動モデルを呼び出すことができる。さらに、これらのサブクラスは、異なるドメイン、例えば機械、水圧または油圧、電子などにおける故障機構の表現を対象とすることができる。   In a suitable embodiment, for example, failure modes and mechanisms are captured and / or identified for each component being modeled. These are configured with appropriate classification, optionally with failure probabilities, so that the corresponding behavior model can be constructed in a consistent manner. Accordingly, the failure mechanism behavior schema is developed in consideration of the classification. For example, this schema can generically define failure behavior at the highest level of abstraction, and use inheritance concepts to specify lower level failure mechanism behavior. This approach provides the flexibility of defining the behavior of subclasses of failure mechanisms. Consider the case of a failure mechanism identified as “wear”. This can represent various subclasses of wear, for example high-level categories of wear, impact wear, or corrosive wear. If appropriate, then the subclass (of wear in this example) inherits a higher level of behavior and extends it. For example, the wear behavior that represents material loss is extended to include, for example, the friction behavior in a subclass of wearable. As a result of this process, failure modes of various components can invoke the same failure mechanism, ie the underlying failure behavior model. Furthermore, these subclasses can be directed to the representation of failure mechanisms in different domains, such as mechanical, hydraulic or hydraulic, electronic, etc.

もちろん、より広義にいうと、代替モードが故障動作および/または挙動をまったく表さず、むしろ単にモデル化されるコンポーネントの他の何らかの非ノミナル動作および/または挙動を表す場合もある。   Of course, in a broader sense, the alternative mode may not represent any faulty behavior and / or behavior, but rather simply represent some other non-nominal behavior and / or behavior of the modeled component.

いずれの場合も、前記プロセッサ10は拡張コンポーネントモデル42のライブラリ40を生成および/または出力する。実際には、前記出力ライブラリ40内の各モデル42は、前記コンピュータまたはプロセッサ10によりアクセス可能なファイルに出力され、あるいは適切なメモリまたは他のデータ記憶装置に格納される複数行のコード(例えば、Modelica言語またはそのような適切な別の言語で書かれる)などを有することができ、および/またはこれにより表される。適宜、前記コンピュータおよび/またはプロセッサ10により実行されるモデル変換工程に基づき、拡張コンポーネントモデル42は、前記ライブラリ20からの入力ノミナルコンポーネントモデル22ごとに出力され、それらの拡張コンポーネントモデル42はモデル化されるコンポーネントのノミナル動作および/または挙動の記述および/または表現を含むだけでなく、モデル化されるコンポーネントに該当する代替動作モードおよび/または挙動のうち1若しくはそれ以上またはすべての記述および/または表現も含む。適宜、前記ライブラリ40の前記出力拡張コンポーネントモデル42は、例えば、各々のインターフェース、入力、出力、およびパラメータに関して、各々に対応する入力ノミナルコンポーネントモデル22と完全に互換性がある。そのため、例えば、前記拡張コンポーネントモデル42は、単に各種コンポーネントの故障および/または他の代替動作モードおよび/または挙動のテストおよび/または分析用に前記ノミナルコンポーネントモデル22にプラグインされ、および/またはこれを置き換えることができる。   In either case, the processor 10 generates and / or outputs a library 40 of extended component models 42. In practice, each model 42 in the output library 40 is output to a file accessible by the computer or processor 10 or stored in a suitable memory or other data storage device (eg, multiple lines of code). Written in the Modelica language or another such appropriate language) and / or represented by this. Optionally, based on a model transformation process performed by the computer and / or processor 10, an extended component model 42 is output for each input nominal component model 22 from the library 20, and these extended component models 42 are modeled. A description and / or representation of the nominal behavior and / or behavior of the component, as well as one or more or all descriptions and / or representations of alternative modes and / or behaviors applicable to the modeled component Including. Where appropriate, the output extended component model 42 of the library 40 is fully compatible with the corresponding input nominal component model 22 for each interface, input, output, and parameter, for example. Thus, for example, the extended component model 42 is simply plugged into and / or plugged into the nominal component model 22 for testing and / or analysis of various component failures and / or other alternative operating modes and / or behaviors. Can be replaced.

1つの例示的実施形態において、コンピュータおよび/またはプロセッサ10は、上記モデル変換プロセスを実行するのに、コンピュータプログラムまたはその類似物を実施(例えば、コンピュータ/プロセッサ10がアクセス可能な適切なメモリまたは他のデータ保存装置に保存)してもよい。図2は、モデル変換プロセス100に関する1つの適切な実施形態の工程を示すフローチャートである。任意に、コンピュータ/プロセッサ10が実行する上記プログラムは、JModelicaプラットフォームまたはその類似物およびJava/JastADDパーサまたはその類似物を取り入れているコンピュータプログラミング言語、例えばJava(登録商標)などで記述してもよい。プログラムは、入力ライブラリ20上で実行され、モデル22の変数、方程式、および/または他のコンテンツに各代替モード32に関連付けられた特定のパターンを特定することにより、種々の不良の影響を受けやすい名目構成要素モデル22および/またはライブラリ30の代替モード32を認識するのが望ましい。すなわち、所定のモデル22の変数、方程式、および/または他のコンテンツが所定の代替モード32に関連付けられた特定のパターンに(例えば、許容差内で)一致する場合、その代替モード32が該所定のモデル22に適用可能であると考えられる。その結果、モデル22は、基本的に、その適用可能な代替モード32の記述を含むように書き換えられ、新しい増強されたモデル42が出力される。   In one exemplary embodiment, the computer and / or processor 10 implements a computer program or the like to perform the model transformation process (eg, suitable memory or other accessible to the computer / processor 10). May be stored in the data storage device. FIG. 2 is a flowchart illustrating the steps of one suitable embodiment for the model conversion process 100. Optionally, the program executed by the computer / processor 10 may be written in a computer programming language that incorporates the JModelica platform or the like and a Java / JastADD parser or the like, such as Java. . The program runs on the input library 20 and is susceptible to various defects by identifying specific patterns associated with each alternative mode 32 in the variables, equations, and / or other content of the model 22. It is desirable to recognize the nominal component model 22 and / or the alternative mode 32 of the library 30. That is, if a variable, equation, and / or other content of a given model 22 matches a particular pattern associated with a given alternative mode 32 (eg, within tolerance), that alternative mode 32 is It is considered that the present invention can be applied to the model 22. As a result, model 22 is basically rewritten to include a description of its applicable alternative mode 32 and a new augmented model 42 is output.

更に、特に図2を参照すると、モデル変換プロセス100は工程102で適切に開始され、モデル22の1つをライブラリ20から読み込む。   Further, with particular reference to FIG. 2, the model conversion process 100 begins appropriately at step 102 and reads one of the models 22 from the library 20.

工程104においてモデル22が構文解析され、工程106において構文解析されたモデルが検査および/または分析され、代替モード32に関連付けられた特定のコンテンツ、パターン、および/または手がかりが探索される。実際には、所定のモデル22は、一般的に、名目操作および/または行動と共に、モデル化される構成要素を定義する1つ以上のコード行(例えば、方程式、パラメータ、変数、および/または他のコンテンツを含む)を有している。このコンテンツから、不良および/または他の非名目的モードまたは代替モードに関連付けられた特定のコンテンツ、手がかり、および/またはパターンに(ある許容差内で)一致する手がかりおよび/またはパターンが検出および/または識別できる。具体的には、コンテンツは、所定のモデル22が電気構成要素(例えばコンデンサ)を記述することを示す要素、手がかり、またはパターンを含んでいてもよい。事実、モデル22は、該モデル22が実際にコンデンサであることを決定可能にする方程式、パラメータ、または他のコンテンツを含んでいてもよい。この例に関する説明を継続すると、斯かるタイプの構成要素(一般的に電気構成要素、具体的にはコンデンサ)は特定の不良(例えば、短絡回路、開回路など)の影響を受けやすいこと、および/または特定の代替モードが適用可能であることが知られている。すなわち、モデル22のコンテンツは、それぞれの不良および/または代替モード32に関連付けられたパターンに十分一致する。   The model 22 is parsed at step 104 and the parsed model is examined and / or analyzed at step 106 to search for specific content, patterns, and / or cues associated with the alternative mode 32. In practice, a given model 22 typically has one or more lines of code (eg, equations, parameters, variables, and / or other) that define the modeled component, along with nominal operations and / or actions. Content). From this content, clues and / or patterns that match (within certain tolerances) specific content, cues, and / or patterns associated with bad and / or other non-named or alternative modes are detected and / or Or can be identified. Specifically, the content may include elements, cues, or patterns that indicate that a given model 22 describes an electrical component (eg, a capacitor). In fact, the model 22 may include equations, parameters, or other content that allow it to be determined that the model 22 is actually a capacitor. Continuing with the description of this example, such types of components (generally electrical components, specifically capacitors) are susceptible to certain failures (eg, short circuit, open circuit, etc.), and It is known that certain alternative modes are applicable. That is, the content of the model 22 matches the pattern associated with each defect and / or alternative mode 32 well.

決定工程108において、探索されているパターンおよび/または手がかりに十分一致するパターンおよび/または手がかりが得られない場合、プロセス100は工程110へ枝分かれし、パターンが得られると、プロセス100は工程112へと継続される。   If, at decision step 108, a pattern and / or clue that sufficiently matches the pattern and / or clue being sought is not obtained, process 100 branches to step 110, and once the pattern is obtained, process 100 proceeds to step 112. And continue.

工程110において、モデル22は基本的に変更されないままである。すなわち、モデル22は基本的にそのままでよい。この場合、出力ライブラリ40における対応するモデル42は、入力モデル22と基本的に同一である。   In step 110, the model 22 remains essentially unchanged. That is, the model 22 may basically be left as it is. In this case, the corresponding model 42 in the output library 40 is basically the same as the input model 22.

反対に、工程112において、モデル22は、モデル22に最初に含まれている名目操作モードだけでなく、一致したパターンに関連付けられた代替モードも記述するため、新しいモデル42に書き換えられる、および/または編集される。   Conversely, at step 112, the model 22 is rewritten to a new model 42 to describe not only the nominal operating mode originally included in the model 22, but also alternative modes associated with the matched pattern, and / or Or edited.

実際には、入力ライブラリ20の各モデル22は、例えば、順番にまたは平行して処理されるのが望ましいことは理解されるべきである。加えて、実際には、各モデル22は、ゼロまたは1つ以上の不良、および/またはライブラリ30に記載される代替モード32の影響を受けてもよいことは理解されるべきである。すなわち、モデル22のコンテンツは、種々の不良および/または他の代替モード32に関連付けられたパターンとは一致しなくてもよいし、1つ以上の異なるパターンと一致してもよい。   In practice, it should be understood that each model 22 of the input library 20 is preferably processed, for example, sequentially or in parallel. In addition, it should be understood that in practice, each model 22 may be affected by zero or more defects and / or alternative modes 32 described in the library 30. That is, the content of the model 22 may not match the patterns associated with various defects and / or other alternative modes 32, or may match one or more different patterns.

代替モードを含むように(すなわち対応する増強されたモデル42を達成するように)モデル22を書き換える(または編集する)にあたり、各適用可能な代替モードの記載および/またはコードが、該モデルに注入または挿入されるのが望ましい。例えば、斯かる記載またはコードは適用可能な代替モード32から入手し、問題の代替モードを表示するおよび/またはモデル化する1つ以上の方程式および/または関数を含んでいてもよい。実際には、不良または代替モードを含むモデルクラスの定義は全て、新しいクラスの定義、例えば、最初のモデルを包含し、不良および/または代替モードのシミュレーションを可能にする行動を追加するModelicaモデルクラスで置き換えられる。加えて、増強されたモデル42には、モデル42が所定のシミュレーションで作動するための特定モードの選択を可能にする制御機構および/または適切なコードが提供される。すなわち、上記制御機構および/またはコードは、拡張モデル42がモードの任意の1つ(最初のモデル22からのノミナルモード、または書き換え/編集によって追加された代替モードの1つ)で選択的に実行されるのを可能にする。斯かる方法により、代替動特性が、各操作モードにおいて可能となる。   In rewriting (or editing) the model 22 to include alternative modes (ie, to achieve a corresponding augmented model 42), each applicable alternative mode description and / or code is injected into the model. Or it is desirable to be inserted. For example, such a description or code may be obtained from applicable alternative mode 32 and may include one or more equations and / or functions that display and / or model the alternative mode in question. In fact, any model class definition that includes a bad or alternative mode will all include a new class definition, eg, a Modelica model class that includes the first model and adds behavior that allows simulation of the bad and / or alternative modes. Is replaced by In addition, the augmented model 42 is provided with a control mechanism and / or appropriate code that allows the selection of a particular mode for the model 42 to operate in a given simulation. That is, the control mechanism and / or code is selectively executed by the extended model 42 in any one of the modes (a nominal mode from the first model 22 or one of the alternative modes added by rewriting / editing). Make it possible. With such a method, alternative dynamic characteristics are possible in each operating mode.

例えば、コンデンサの入力モデル22は上述の(Modelica言語で書かれた)非拡張モデルまたは単純なコンデンサモデルのように見えてよい。従って、斯かる入力モデル22から生成される(やはりModelica言語で書かれた)出力拡張モデル42は、上述の増強コンデンサモデルのように見えてよい。   For example, the capacitor input model 22 may look like the non-extended model (written in Modelica language) described above or a simple capacitor model. Thus, the output extension model 42 (also written in Modelica language) generated from such an input model 22 may look like the augmented capacitor model described above.

より具体的には、前述の例において、4つの不良および/または代替モードが最初のモデルに適用可能であることが見いだされたのが分かる。特に、拡張モデル42において、要約「列挙」型が定義されており、そこでは、Drift、Electrical_Short、Electrical_Leak、およびElectrical_Breakが、ノミナルモードと共に列挙されている。この新しいタイプの離散モードパラメータが定義され、クラスのインスタンスが作動するモードを定義する。従って、次に、特定の操作モードの動的選択を可能にするため、条件式が利用される、および/または書かれる。各代替モードで適用される1組の方程式が、この条件式の適切なブランチにおいて表わされるのが望ましい。例えばModelicaパラメータにおける操作モードタイプとして、選択されたブランチはシミュレーション中一般的に変化しないし、コンパイラがこの方程式を最適化できる。   More specifically, it can be seen that in the above example, four defects and / or alternative modes have been found applicable to the initial model. In particular, in the extended model 42, a summary “enumeration” type is defined, where Lift, Electrical_Short, Electrical_Leak, and Electrical_Break are listed with a nominal mode. This new type of discrete mode parameter is defined and defines the mode in which instances of the class operate. Accordingly, conditional expressions are then utilized and / or written to allow dynamic selection of specific operating modes. A set of equations applied in each alternative mode is preferably represented in the appropriate branch of this conditional expression. For example, as a mode of operation type in the Modelica parameter, the selected branch does not generally change during the simulation and the compiler can optimize this equation.

1つの実施形態において(上記で参照されたように)、電力潮流分析は、入力モデル22に示される標準の電力インターフェースの識別に依存していてもよい。斯かるインターフェースは、Modelicaコネクタクラスおよび/またはその類似物(類似の電気インターフェースタイプのModelicaパッケージにおけるピンクラスなど)のインスタンスであるのが望ましい。実際には、斯かる電力インターフェースは一般的に2つの変数を含んでおり、1つは「電圧」、「圧力」などの「作用力」型であり、もう1つは「電流」、「質量流量」などの「流れ」型である。1つの適切な実施形態において、分析は、直接に定義されたモデルクラスの構成要素並びにモデルクラスによって使用される各継承クラスの構成要素の両方を検査する。斯かるインスタンスを含むモデルクラス定義は全て、「シェル」クラス定義(例えば、最初のモデルクラスおよびそのモデルクラスのインスタンス並びにその最初のクラスに見いだされる各コネクタ構成要素、パラメータ構成要素、および確実な構成要素を含む新しいModelicaモデルクラス)にラップされているのが望ましい。   In one embodiment (as referenced above), power flow analysis may rely on the identification of standard power interfaces shown in the input model 22. Such an interface is preferably an instance of a Modelica connector class and / or the like (such as a pin class in a Modelica package of similar electrical interface type). In practice, such power interfaces typically include two variables, one of which is an “acting force” type such as “voltage”, “pressure” and the other is “current”, “mass”. “Flow” type such as “flow rate”. In one suitable embodiment, the analysis examines both directly defined model class components as well as each inherited class component used by the model class. All model class definitions that contain such instances are “shell” class definitions (eg, the first model class and instances of that model class and each connector component, parameter component, and secure configuration found in that first class). Wrapped in a new Modelica model class containing elements).

加えて、システム(例えば、コンピュータまたはプロセッサ10)は、パラメータ不良および/または代替モードの表(その各行は、固定されているはずのパラメータが構成要素の作動中に変化する特定の不良または代替モードを記載する)を随意に読み込むことができる。その中の各不良または代替モードのために、当該表またはその行は、不良/代替モード、Modelicaクラス、該クラスの特定のパラメータ構成要素、該パラメータのModelicaタイプ、およびパラメータの変化を変数の関数(例えば、FAME_fault_amountなど)として記述するModelica式を提供する。上記表またはその類似物は、コンピュータまたはプロセッサ10によってアクセス可能なメモリまたは他の適切なデータ記憶装置に保存/保管されたファイルに存在しているのが望ましい。   In addition, the system (e.g., computer or processor 10) may provide a table of parameter failures and / or substitution modes (each row of which is a particular failure or substitution mode in which parameters that should be fixed change during component operation). Can be read at will. For each bad or alternate mode in it, the table or its row contains a variable function that defines the bad / alternate mode, the Modelica class, the specific parameter component of the class, the model type of the parameter, and the change of the parameter. Provide a Modelica expression described as (e.g., FAME_fault_mount). The above table or the like is preferably present in a file stored / stored in memory or other suitable data storage accessible by the computer or processor 10.

1つの適切な実施形態において、新しいシェルクラスの各々は、追加された可変電力散逸構成要素(例えば、ノミナルモードでは電力を散逸しないように設定されている)を通して、その電力インターフェースおよび/またはコネクタ構成要素のインスタンスを最初のモデルクラスのインスタンスにおける最初の電力インターフェースおよび/またはコネクタ構成要素に接続する。例えば、最初のモデルクラスが電気構成要素で、電力インターフェースのインスタンスがクラスのインスタンスの場合、適切な電力散逸構成要素は、FAME.DynamicDampers.Electricalのインスタンス(減衰パラメータはゼロに設定されている)であってもよい。   In one suitable embodiment, each new shell class has its power interface and / or connector configuration through an added variable power dissipation component (eg, set to not dissipate power in nominal mode). Connect the instance of the element to the first power interface and / or connector component in the instance of the first model class. For example, if the first model class is an electrical component and the power interface instance is an instance of a class, the appropriate power dissipation component is FAME. Dynamic Dampers. It may be an instance of Electrical (attenuation parameter is set to zero).

加えて、シェルクラスが複数の電力インターフェースおよび/または同一タイプのコネクタ構成要素を含む場合、それは、互換性のコネクタ構成要素の各ペア(名目的には電力を伝えないように設定されている)を接続する可変電力コンダクタンス構成要素を含んでいてもよい。一般的に、コネクタ構成要素は、同じタイプであれば、または同じタイプから継承されていれば、「互換」であると見なされる。例えば、最初のモデルクラスがコネクタタイプPositivePinのインスタンス「p」とコネクタタイプNegativePinのインスタンス「n」を含む電気構成要素の場合、斯かる2つのインスタンスを接続するFAME.Bridges.Electricalのインスタンスが生成され、コンダクタンスまたはブリッジ量は、Modelica.Constants.epsの極めて小さい値に設定されるであろう。   In addition, if the shell class includes multiple power interfaces and / or connector components of the same type, it is each pair of compatible connector components (which is nominally set not to carry power) May include a variable power conductance component for connecting. In general, connector components are considered “compatible” if they are of the same type or inherited from the same type. For example, if the first model class is an electrical component including an instance “p” of the connector type PositivePin and an instance “n” of the connector type NegativePin, the FAME. Bridges. An instance of Electrical is generated, and the conductance or bridge amount is determined by Modelica. Constants. It will be set to a very small value of eps.

上述の如く、拡張モデル42は、上述のダンパおよびブリッジが追加されたコンダクタモデルの1例を含んでいる。モデル変換プロセスは、モデルのスーパークラスを書き換えクラスに平坦化し(全階層を除去し)、2つの新しい外的に可視な構成要素、FAME_operating_modeおよびFAME_fault_amount並びにこの構成要素のために潜在的不良および/または代替操作モードを与える列挙タイプのFAME_OperatingModesも導入する。電力潮流異変として現れる不良および/または他の代替モードは、斯かる2つの変数への変更によってモデル化できるのが望ましい。例えば、上述の出力拡張モデル42に示されるように、電気的短絡は、FAME_operating_modeをFAME_OperatingModes.Electrical_Shortに等しく設定し、FAME_fault_amountを1に等しく設定することによりモデル化してもよい。   As described above, the extended model 42 includes an example of a conductor model to which the above-described damper and bridge are added. The model transformation process flattens the model superclass into a rewrite class (removes the entire hierarchy), two new externally visible components, FAME_operating_mode and FAME_fault_mount, and potential faults and / or An enumeration type of FAME_OperatingModes that gives alternative modes of operation is also introduced. Defects and / or other alternative modes that appear as power flow anomalies are preferably modeled by changes to these two variables. For example, as shown in the output extension model 42 described above, the electrical short circuit may be set to FAME_operating_mode.FAME_OperatingModes. Modeling may be done by setting equal to Electrical_Short and setting FAME_fault_mount equal to 1.

上述の如く、パラメータ不良および/または他の同様な代替モードは、例えば「FAME_」の接頭辞を有する新しい連続変数を導入することにより扱われる。この変数を、上述のパラメータ不良および/または代替モードの表によって特定される関数による計算値に設定するのに、方程式が追加されるのが望ましい。従って、最初のパラメータへの言及は、この新しい変数を参照する式で置き換えられる。例えば、上述の例に示されるように、(入力モデル22の)パラメータCは、(出力拡張モデル42の)式C(1−FAME_fault_amount)で置き換えられる。 As noted above, parameter failures and / or other similar alternative modes are handled by introducing new continuous variables, for example with the prefix “FAME_”. An equation is preferably added to set this variable to a calculated value according to the function specified by the parameter failure and / or alternative mode table described above. Thus, the reference to the first parameter is replaced with an expression that refers to this new variable. For example, as shown in the example above, the parameter C (of the input model 22) is replaced by the expression C * (1-FAME_fault_mount) (of the output extension model 42).

一般的に、少なくとも1つの更なる実施形態によれば、本明細書には、損傷パラメータマップを生成し、それを損傷プロセスモデルの代理として使用するように操作可能な方法、システム、および/または装置が開示されている。   In general, according to at least one further embodiment, the present specification includes a method, system, and / or method operable to generate a damage parameter map and use it as a surrogate for a damage process model. An apparatus is disclosed.

一般的に、本明細書に開示されるように、損傷プロセスモデルは、サービス環境の故にシステム構成要素でアクティブな不良機構に起因する損傷を、例えば負荷、素材特性、および寸法などのパラメータの関数として表現する。構成要素の損傷状態は、コンテキストモデルから導出されるサービス使用および歴史を反映する。コンテキストおよび構成要素モデルから導出されるパラメータ並びに損傷プロセスモデルパラメータに関する不確実度は、推計統計学的シミュレーションにおいて特徴付けられ、具体化される。1つの適切な実施形態において、パラメータ表示のシミュレーション結果は損傷パラメータマップ(例えば、表)として表示され、それは次に、基礎となる推計統計学的な損傷プロセスシミュレーションを再び実行することなく、ユーザ固有の構成要素における予測損傷をユーザ固有の使用に関して調べるのに使用される。   In general, as disclosed herein, a damage process model is a function of parameters such as load, material properties, and dimensions, for example, due to failure mechanisms active in system components due to the service environment. Express as The damage state of the component reflects service usage and history derived from the context model. Uncertainties regarding parameters derived from the context and component models as well as damage process model parameters are characterized and embodied in the estimated statistical simulations. In one suitable embodiment, the parameterized simulation results are displayed as a damage parameter map (e.g., a table) that is then user-specific without rerunning the underlying stochastic statistical damage process simulation. Is used to examine the predicted damage in the component for any user specific use.

故障リスクまたは信頼性分析のためのシステム構成要素は、車両のエンジン/ドライブトレイン装着ブラケットで実行してもよい。斯かるブラケットは、起伏の多い地形の運転、振動、または衝撃に起因する時間変動負荷が原因の疲労破損の影響を受けやすい。実際には、他の破損機構も分析されてよいし、および/または異なるシステム構成要素が同様に分析されてもよい。分析には、種々の光学的分析ツールおよび/またはソフトウェアを使用するのが望ましい。例えば、装着ブラケットの疲労破損のリスクの評価には以下が含まれてもよい。
・Multi−Body Dynamics (MBD)ソフトウェアを用いたブラケット力歴の生成
・Finite Element Analysis (FEA)ソフトウェアを用いたブラケットの応力の取得
・Materials Probabilistic Fatigue Analysis (PFA)ソフトウェアを用いた故障確率およびブラケット寿命の評価
1つの適切な実施形態によれば、本発明の主題の態様に従うバックエンドワークフロー200(任意に、ユーザには不可視である)が図3に示してある。所定組の設計パラメータに基づくシードデザインビークル(SDV)関連のワークフロー200が本明細書に記載されている。しかし、実際には、ワークフロー200は、他のアプリケーションで同様な結果を達成するのに利用してもよい。1つの適切な実施形態では、バックエンドワークフロー200は以下のように実現してもよい。
System components for failure risk or reliability analysis may be performed on the vehicle engine / drivetrain mounting bracket. Such brackets are susceptible to fatigue failure due to time-varying loads resulting from undulating terrain driving, vibration, or impact. In practice, other failure mechanisms may be analyzed and / or different system components may be analyzed as well. It is desirable to use various optical analysis tools and / or software for the analysis. For example, the assessment of the risk of fatigue failure of the mounting bracket may include:
・ Generation of bracket force history using Multi-Body Dynamics (MBD) software ・ Acquisition of bracket stress using Finite Element Analysis (FEA) software ・ Lifetime using Material Probabilistic Fatigue Analysis (PFA) software and life expectancy using PFA probability bracket According to one suitable embodiment, a back-end workflow 200 (optionally invisible to the user) according to aspects of the present inventive subject matter is shown in FIG. A seed design vehicle (SDV) related workflow 200 based on a predetermined set of design parameters is described herein. However, in practice, the workflow 200 may be used to achieve similar results in other applications. In one suitable embodiment, the backend workflow 200 may be implemented as follows.

図示されているように、MBDシミュレーションモデル202をまず開発する。現在の例においては、開発されたSDVは、エンジンおよびトランスミッションアセンブリを車体に取り付けるブラケットを代表するバネを含んでいた。更に一般的には、設計構成204およびミッション定義206をワークフロー200への入力として与えてもよい。   As shown, the MBD simulation model 202 is first developed. In the current example, the developed SDV included a spring representing the bracket that attaches the engine and transmission assembly to the vehicle body. More generally, the design configuration 204 and mission definition 206 may be provided as inputs to the workflow 200.

特に、例えば、質量特性はコンピュータ支援設計(CAD)モデルから集められた。図示されているように、CAD情報は、MBDモデル202によって設計構成204から得られる。あるいは、例えば、均一な密度箱を仮定することにより推定してもよい。MBDモデルは、例えば、SDVおよびその構成要素のCADモデルに基づいて製作されるのが望ましい。現在の例の場合、サスペンションバネ/減衰特性および取り付けるブラケットの位置および剛性が決定され、地形/障害物プロファイルの選択と共に、妥当な車両速度(複数も可)も決定される。一般的に、(上記のような)設計パラメータ208は、設計構成204から得られる。図示されているように、設計パラメータ206が、1つ以上のパラメータ表示のマップ300(例えば、パラメータ表示の疲労マップ)を生成するのに使用される。   In particular, for example, mass properties were collected from computer aided design (CAD) models. As shown, CAD information is obtained from the design configuration 204 by the MBD model 202. Or you may estimate by assuming a uniform density box, for example. The MBD model is preferably manufactured based on, for example, a CAD model of SDV and its components. For the current example, the suspension spring / damping characteristics and the location and stiffness of the mounting bracket are determined, along with the choice of terrain / obstacle profile, the reasonable vehicle speed (s) are also determined. In general, design parameters 208 (as described above) are obtained from design configuration 204. As shown, design parameters 206 are used to generate one or more parameterized maps 300 (eg, parameterized fatigue maps).

図示されているように、MBDシミュレーションモデル202およびミッション定義206を用いて、1組の結果210、すなわち現在の例によれば、関心点における加速度/力時刻歴を達成する。結果は、(例えば、現在の取り組み用のパワーパックに取り付けるブラケットも含めて)後処理される。現在の例によれば、ミッション力歴は、MBDシミュレーションから生成される力歴を連結することにより定義される。例えば、現在の例の場合、SDVの運転に関しては、Perryman 3、高さ12インチの半円隆起、30インチの降下、および96インチ幅の溝の横断が行われた。Dynamic Analysis and Design System (DADS)ソフトウェアを用いて、例えばSDVのDADSシミュレーションから、力歴(例えば、現在の例の場合、ブラケットの力歴)が導出された。処理された結果210は、次にパラメータ表示マップ300を生成するのに使用される。現在の例では、パラメータ表示マップ300は、構成要素寿命302を決定するのに使用される。   As shown, the MBD simulation model 202 and mission definition 206 are used to achieve a set of results 210, ie, an acceleration / force time history at the point of interest, according to the current example. The results are post-processed (including, for example, a bracket that attaches to a power pack for the current effort). According to the current example, the mission power history is defined by concatenating the power history generated from the MBD simulation. For example, in the current example, for SDV operation, Perryman 3, a 12 inch high semi-circular bulge, a 30 inch drop, and a 96 inch wide groove crossing were performed. Using Dynamic Analysis and Design System (DADS) software, the force history (eg, the force history of the bracket in the current example) was derived, for example, from a DADS simulation of SDV. The processed result 210 is then used to generate a parameter display map 300. In the current example, parameter display map 300 is used to determine component lifetime 302.

現在の例では、2つの素材用のアングルブラケットのクラス、3つの角度寸法、種々の角度、およびガセットの厚さが定義された。各ブラケット設計に関し、ブラケットミッション歴における最大力に起因する最大応力を導出するため、線形定常Finite Element (FE)分析が実行された。各ブラケットの許容応力因子が、素材の降伏応力をそのブラケットの最大応力で割ることにより計算された。FE分析の結果は、三方向におけるブラケット剛性であった。剛性は、DADS車両シミュレーション分析におけるバネを通して表示された。   In the current example, a class of angle brackets for two materials, three angular dimensions, various angles, and gusset thicknesses were defined. For each bracket design, a linear steady Finite Element (FE) analysis was performed to derive the maximum stress due to the maximum force in the bracket mission history. The allowable stress factor for each bracket was calculated by dividing the yield stress of the material by the maximum stress for that bracket. The result of the FE analysis was bracket stiffness in three directions. Stiffness was displayed through springs in the DADS vehicle simulation analysis.

次に、疲労故障シミュレーションモデルを修正して、DADSシミュレーションから導出したブラケット力ミッション歴に基づき、ブラケットの所定の素材用に、Allowable Stress Factor (ASF)の所定値用の損傷パラメータマップを生成した。ブラケットFE分析結果を曲線適合することにより、ブラケットの厚さtおよびt用のASF方程式を導いた。ブラケット剛性方程式も同様にして導出した。 Next, the fatigue failure simulation model was modified to generate a damage parameter map for a predetermined value of Allowable Stress Factor (ASF) for a predetermined material of the bracket based on the bracket force mission history derived from the DADS simulation. By curve fitting the bracket FE analysis results led to the ASF equations for thickness t a and t g of the bracket. The bracket stiffness equation was derived in the same way.

損傷シミュレーション用のブラケット力歴は、DADSソフトウェアを用いて、SDVのMBDシミュレーションから導出した。ミッション力歴は、Perryman 3、高さ12インチの半円隆起、30インチの降下、および96インチ幅の溝の横断(SDVのDADSシミュレーション)から生成したブラケット力歴を連結することにより定義した。図4はコースの図形表示を示しており、コースの高さ(インチ)が縦軸に沿って、コースの距離(インチ)が横軸に沿って示してある。   Bracket force history for damage simulation was derived from SDV MBD simulation using DADS software. The mission force history was defined by concatenating the bracket force history generated from Perryman 3, a 12-inch high semicircular ridge, a 30-inch descent, and a 96-inch wide groove crossing (SDV DADS simulation). FIG. 4 shows a graphic display of the course, with the course height (inches) along the vertical axis and the course distance (inches) along the horizontal axis.

エンジンおよびトランスミッションアセンブリをサポートする4つのブラケット歴から、(最大力ピークを有しているという理由で)前方左側(Front Left(FL))ブラケット歴をミッションの定義に選択した。Fast Adaptive Next−Generation(FANG)車両プログラムに従って、1つの例示的ミッションを1200時間運転に基づき28,800マイルの距離と定義した。利用履歴において、28秒Perryman 3を全期間に亘って繰り返し(212826回)、壁の上昇、下降、および溝の横断事象を10マイル毎に繰り返した(2880回)。図5Aおよび5Bは、溝の横断および1メートルの壁の降下に関するサンプルの加速時刻歴を示す。   From the four bracket histories that support the engine and transmission assembly, the front left (Front Left (FL)) bracket histories (due to having a maximum force peak) were selected for mission definition. In accordance with the Fast Adaptive Next-Generation (FANG) vehicle program, one exemplary mission was defined as a distance of 28,800 miles based on 1200 hours of operation. In the usage history, 28 seconds Perryman 3 was repeated over the entire period (21826 times), and wall climbing, descent and groove crossing events were repeated every 10 miles (2880 times). Figures 5A and 5B show sample acceleration time histories for groove crossing and 1 meter wall descent.

1つの適切な実施形態において、疲労モデルは、構成要素に関して、(例えば、その繰り返し加重歴、幾何学、素材特性、および特定の不確実度に基づき)異なる発生確率で損傷パラメータマップを生成する。疲労モデルは、繰り返し負荷による素材のひずみ対寿命(ε vs. N)行動に基づいている。疲労モデルの入力は、該構成要素(本件の場合ブラケット)に関する力歴、素材データ、および支配パラメータである。モンテカルロ(M−C)ループをランダム試験に関して実行し、1組のパラメータ値に関して、望ましい発生確率における損傷を導出する。1つのM−C試験において、損傷は以下の工程で導出される。まず、幾何学またはASFによって記載される負荷から応力への変換を用いて、入力負荷歴を応力時刻歴に変換する。次に、例えば、レインフロー計算法またはアルゴリズムを用いて、応力範囲およびサイクル数を特定する。サイクルの応力範囲が降伏応力を上回っている場合、全ひずみεは弾性ひずみおよび塑性ひずみを含む。構成要素用の応力ひずみ曲線を用いて弾性応力を全ひずみに変換するのに、ノイバーの規則を使用する。次に、サイクルの平均ひずみを説明するのに、Walker関係を用いて全ひずみ範囲を修正する。ひずみ対寿命モデルを用いて、全ひずみによる損傷を導出する。最後に、各サイクルによる全損傷をマイナーの規則を用いて集積し、全力歴による損傷を得る。   In one suitable embodiment, the fatigue model generates a damage parameter map with different occurrence probabilities (eg, based on its repeated weighted history, geometry, material properties, and specific uncertainties) for the component. The fatigue model is based on the strain versus life (ε vs. N) behavior of the material due to repeated loading. The fatigue model inputs are the force history, material data, and governing parameters for the component (in this case brackets). A Monte Carlo (MC) loop is performed on the random test to derive damage at the desired probability of occurrence for a set of parameter values. In one MC test, damage is derived in the following steps. First, an input load history is converted to a stress time history using a load-to-stress conversion described by geometry or ASF. Next, the stress range and the number of cycles are identified using, for example, a rainflow calculation method or algorithm. If the stress range of the cycle exceeds the yield stress, the total strain ε includes elastic strain and plastic strain. Neuber's rule is used to convert elastic stresses to total strains using the component stress strain curves. Next, to explain the average strain of the cycle, the total strain range is corrected using the Walker relationship. Derives damage due to total strain using a strain versus life model. Finally, all damage from each cycle is accumulated using minor rules to obtain damage from full power history.

図6は、4x4x4ブラケットのサンプルフォンミーゼス応力コンターを示す。最大応力39.4ksiは最大力18300ポンドに起因し、ステンレス鋼17−4PHの降伏応力は170ksiである。従って、ASF=170/39.4=4.31である。   FIG. 6 shows a 4 × 4 × 4 bracket sample von Mises stress contour. The maximum stress of 39.4 ksi results from a maximum force of 18300 pounds, and the yield stress of stainless steel 17-4PH is 170 ksi. Therefore, ASF = 170 / 39.4 = 4.31.

1つの例において、ステンレス鋼17−4PH H900およびアルミニウム6061−T6素材がブラケット損傷シミュレーションに使用された。ブラケット損傷シミュレーションに使用した素材の特性は、MIL−HNDBK−5J(Department of Defense Handbook: Metallic Materials and Elements for Aerospace Vehicle Structures (31 Jan 2003))および他の適切な素材のデータファイルから得られた。表1に記載の応力破断特性は合金用の降伏強度である。AおよびB「基準」値は降伏応力用の平均偏差、標準偏差、および変動係数を導出し、強度不確実度を記述するのに使用された。全ひずみ対寿命データは、データセットによって示される疲労寿命不確実度を得るため、ブートストラップ素材モデル方式で使用される。

Figure 2019502222
In one example, stainless steel 17-4PH H900 and aluminum 6061-T6 materials were used for bracket damage simulation. The properties of the material used for the bracket damage simulation were obtained from MIL-HNDBK-5J (Department of Defend Handbook: Metallic Materials and Elements for Aerospace Vehicle Structures (3J) data from Prof. 31). The stress rupture properties listed in Table 1 are the yield strengths for the alloys. A and B “baseline” values were used to derive the mean deviation, standard deviation, and coefficient of variation for yield stress, and to describe the strength uncertainty. Total strain versus life data is used in the bootstrap material model method to obtain the fatigue life uncertainty indicated by the data set.
Figure 2019502222

表1:17−4PH900スチールブラケット用のサンプル損傷パラメータマップ
損傷パラメータマップにより、信頼の置ける様々な設計選択の結果を探求したり、ミッション応力の結果として生じる重大な疲労故障の確率を評価したりするのが、システムデザイナまたは設計吟味者にとって可能となる。例えば、本明細書記載のブラケット例によれば、本明細書記載のアプローチおよび/またはシステムは、以下のような疑問への回答の発見に役立つ。
・ブラケットがSDVのエンジンをサポートするのに使用され、車両が上述の地形プロフィールを例えば1200時間走行した場合、該ブラケットの疲労故障の確率はいくらか。
・ブラケットの寸法または素材が変更された場合、どのような違いが生じるか。
Table 1: Sample Damage Parameter Map for 17-4PH900 Steel Bracket The damage parameter map explores the results of various reliable design choices and evaluates the probability of serious fatigue failure as a result of mission stress This is possible for system designers or design examiners. For example, according to the bracket examples described herein, the approaches and / or systems described herein can help find answers to the following questions:
If a bracket is used to support an SDV engine and the vehicle has run the terrain profile described above, for example for 1200 hours, what is the probability of fatigue failure of the bracket?
• What differences will occur if the bracket dimensions or material are changed?

設計の不確実性(素材選択および幾何学)並びに構成要素の有効期間における予想される使用範囲を組み込んだモンテカルロフレームワークにおいて、推計統計学的な故障の物理学的モデルが予めどのようにシミュレーションされるかが上述された。結果は損傷パラメータマップとして保存され、次にそれをモデル素材、幾何学的パラメータ、および使用レベルに基づいて、インデックスを作成するようになっているのが望ましい。1つの適切な実施形態によれば、上述のアプローチおよび/またはシステムは、素材特性並びに製造プロセスの分散の説明(すなわち許容差分析)に拡張される。拡張されたプロセスは上述のプロセスと類似しているが、シミュレーション設定に関して言えば、システムは、設計選択(素材および幾何学)からだけでなく、製造プロセスの変動に起因する素材特性および幾何学的寸法の分散からもサンプルを説明するであろう。   In the Monte Carlo framework incorporating the use range expected in the effective period of uncertainty (material selection and geometry), as well as components of the design, physical model estimates statistical fault is simulated how pre It was mentioned above. The results are preferably stored as a damage parameter map which is then indexed based on model material, geometric parameters, and usage levels. According to one suitable embodiment, the above-described approach and / or system is extended to account for material properties as well as manufacturing process variances (ie tolerance analysis). The extended process is similar to the process described above, but when it comes to simulation settings, the system is not only from design choices (material and geometry) but also material properties and geometry due to manufacturing process variations. The sample will also be explained from the dimensional dispersion.

実際には、多次元的な標本空間は、シミュレーションの数が標本対象の分散数によって指数学的に増大することを意味する。しかし、これは、モンテカルロシミュレーション用に開発された高速化方式により対処できる。   In practice, a multidimensional sample space means that the number of simulations grows exponentially with the number of variances of the sample object. However, this can be dealt with by a speed-up method developed for Monte Carlo simulation.

1つの適切な実施形態において、システムは、更に、未知のセットの設計または操作パラメータに関して望ましい関心点のセットで加速度を決定するため、当該関心点に関するMBDポイントシミュレーションのクラウドを補間するように適合させる。具体的には、操作環境(例えば、地形/道路)および操作パラメータ(例えば、速度)に基づいて、システム(例えば、車のサスペンション構成要素)の関心点における負荷(加速度)を数値的に決定するため、MBDシミュレーションが実行される。斯かる負荷は、その後、任意の所定の使用レベルにおいて、構成要素の故障(例えば、市街地走行プロフィールを用いて穴の多い道路を10万マイル走行した後のサスペンションの故障)の確率を決定するため、損傷プロセスモデルで使用される。実際には、斯かるシミュレーションは、設定および実行するのに計算集約的および労働集約的であり得る。従って、従来は、システム内の僅かな数の関心点および僅かな数の操作プロフィールだけがシミュレートされている。しかし、この制限されたシミュレーション試験では、展開されたシステムで予期しない故障が生じる場合がある。従って、本明細書で使用されるシステムおよび/または方法に関する1つの例示的実施形態によれば、未知のセットの(例えば、車両の)設計または操作パラメータに関して望ましい1組の関心点で負荷および/または加速度を決定するため、当該関心点に関するMBDポイントシミュレーションのクラウドを補間するプロセスが実施される。該システムおよび/または方法は、パラメータ空間から均一にサンプリングされたパラメータセットに関してシステム関心点で予め計算された加速度を補間するため、質量/バネ/ダンパベースMBDモデルの線形構造動力学を利用するのが望ましい。   In one suitable embodiment, the system is further adapted to interpolate an MBD point simulation cloud for the point of interest to determine acceleration at the desired set of points of interest for the unknown set of design or operational parameters. . Specifically, a load (acceleration) at a point of interest in a system (eg, a car suspension component) is numerically determined based on the operating environment (eg, terrain / road) and operating parameters (eg, speed). Therefore, the MBD simulation is executed. Such loads are then to determine the probability of component failure (eg, suspension failure after traveling 100,000 miles on a holey road using an urban driving profile) at any given usage level. Used in damage process model. In practice, such simulations can be computationally and labor intensive to set up and run. Thus, conventionally only a few points of interest in the system and only a few operation profiles have been simulated. However, this limited simulation test may cause unexpected failures in the deployed system. Thus, according to one exemplary embodiment of the systems and / or methods used herein, the load and / or the desired set of points of interest with respect to an unknown set of design (eg, vehicle) or operating parameters. Alternatively, a process of interpolating the MBD point simulation cloud for the point of interest is performed to determine the acceleration. The system and / or method utilizes the linear structural dynamics of the mass / spring / damper based MBD model to interpolate pre-calculated accelerations at system interest points with respect to a uniformly sampled parameter set from the parameter space. Is desirable.

MBD分析は、大型設計空間における信頼性の迅速な探索に役立つ。特に、MBD分析は、ミッション使用および設計構成に条件付けられた構成要素の疲労寿命を決定するのに役立つ。   MBD analysis is useful for rapid exploration of reliability in large design spaces. In particular, MBD analysis helps determine the fatigue life of components conditioned on mission use and design configuration.

1つの例示的実施形態によれば、設計構成内の任意の場所(例えば、車のフロントエンジン構成対ミッドエンジンまたはリヤエンジン構成)における構成要素の負荷を決定する機能を提供するのが望ましい。ユーザは、MBDポイントシミュレーションのクラウドを補間することにより、全設計空間を更に系統的で包括的なやり方で探索でき、その結果、より効率的で、信頼が置けて、優れた設計が可能となる。   In accordance with one exemplary embodiment, it is desirable to provide the ability to determine component loads at any location within the design configuration (eg, front engine configuration of a car versus mid or rear engine configuration). Users can search the entire design space in a more systematic and comprehensive way by interpolating the MBD point simulation cloud, resulting in a more efficient, reliable and superior design. .

以下の証拠は、テスト設計ポイントの全範囲における1組のポイント設計についてMBDシミュレーションから導出された3軸加速度の多次元クラウドに基づいて任意のポイント設計に関する3軸加速度を決定するにあたり、補間を使用するにあたっての価値を示したものである。本明細書に示される交差検証試験において、考慮対象の全ポイント設計は、追跡された人員運搬車クラスに属していることが想定されている。加速度を計算する関心点は、パワーパックをシャーシに連結するブラケット要素である。パワーパックをサポートする4つの同一ブラケットの存在が想定されている。   The following evidence uses interpolation in determining triaxial acceleration for any point design based on a multidimensional cloud of triaxial acceleration derived from MBD simulation for a set of point designs over the entire range of test design points It shows the value in doing. In the cross-validation test presented here, it is assumed that all point designs under consideration belong to the tracked personnel carrier class. The point of interest for calculating acceleration is the bracket element that connects the power pack to the chassis. It is assumed that there are four identical brackets that support the power pack.

現在の例では、125ポイントのクラウドが、以下の3つのシミュレーションパラメータによって定量化されるMBDシミュレーションを考慮する。
・Perryman3の地形における車両速度:シミュレートされた値は、5、8、11、14、および17mphである。
・ブラケットの縦的剛性:シミュレートされた値は、3.49x105、8.55x105、1.71x106、2.14x106、および2.83x106ポンドインチである。
・パワーパックマススケーリングファクタ:シミュレートされた値は、0.5、0.75、1、1.25、および1.5(x名目)
図7、図8、および図9は、それぞれ、ブラケットにおいてX、Y、およびZ方向における最大加速度を速度およびブラケット剛性の関数として示す。
In the current example, consider an MBD simulation where a 125 point cloud is quantified by the following three simulation parameters:
Vehicle speed on Perryman 3 terrain: Simulated values are 5, 8, 11, 14, and 17 mph.
• Vertical stiffness of the brackets: Simulated values are 3.49x105, 8.55x105, 1.71x106, 2.14x106, and 2.83x106 lb-in.
Power pack mass scaling factor: The simulated values are 0.5, 0.75, 1, 1.25, and 1.5 (x nominal)
7, 8, and 9 show the maximum acceleration in the X, Y, and Z directions at the bracket as a function of velocity and bracket stiffness, respectively.

既知のシミュレーションポイントにおいて(すなわち、所定の組のシミュレーションパラメータに関して)加速度を推定するのに3Dスプライン補間を使用し、シミュレートされた値に関する誤差をシミュレートされた値の百分率として計算した。図10、図11、および図12は、最大横加速度、最大前後加速度、および最大鉛直加速度に関する百分率誤差を車両速度およびパワーパックマススケーリングファクタの関数として示す。誤差が比較的少ない(すなわち、ほとんどの誤差が5%未満)ので、任意のポイント設計に関して、予めシミュレートされた3軸加速度の多次元クラウドから3軸加速度を決定するにあたり、補間の使用は妥当であると考えられる。   3D spline interpolation was used to estimate the acceleration at a known simulation point (ie, for a given set of simulation parameters), and the error for the simulated value was calculated as a percentage of the simulated value. 10, 11, and 12 show the percentage error for maximum lateral acceleration, maximum longitudinal acceleration, and maximum vertical acceleration as a function of vehicle speed and power pack mass scaling factor. Since the error is relatively small (ie, most errors are less than 5%), it is reasonable to use interpolation to determine 3-axis acceleration from a multi-dimensional cloud of pre-simulated 3-axis acceleration for any point design It is thought that.

上記方法および/または装置は、特定の実施形態に関して記載されている。しかし、特定の修正および/または変更が考慮されている点は理解されるべきである。   The above methods and / or apparatus have been described with respect to particular embodiments. However, it should be understood that certain modifications and / or changes are contemplated.

いずれにせよ、本明細書記載の特定の例示的実施形態(複数も可)に関連して、特定の構造的特徴および/または機能的特徴が、定義された要素および/または構成要素に組み込まれたものとして記載されていることは理解されるべきである。しかし、斯かる特徴は、同一または類似の恩恵のために、該当する場合、他の要素および/または構成要素にも同様に組み込まれてよいことが想定されている。該当する場合、例示的実施形態の異なる態様が、望ましいアプリケーションに適した他の代替実施形態を達成するのに選択的に利用されてよい(その場合、斯かる他の代替実施形態は、それによって、組み込まれた態様の各特長を実現する)ことも理解されるべきである。   In any case, specific structural and / or functional features may be incorporated into the defined elements and / or components in connection with the particular exemplary embodiment (s) described herein. It should be understood that it is described as However, it is envisioned that such features may be similarly incorporated into other elements and / or components where applicable for the same or similar benefits. Where applicable, different aspects of the exemplary embodiments may be selectively utilized to achieve other alternative embodiments suitable for the desired application (in which case such other alternative embodiments may be used accordingly). It is also to be understood that each feature of the incorporated aspects is realized).

本明細書記載の特定のタスク、工程、プロセス、方法、機能、要素、および/または構成要素のうち任意の1つ以上が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせを通して実施されることが望ましいことも理解されるべきである。特に、プロセッサ10は、本明細書記載のタスク、工程、プロセス、方法、および/または機能のうち1つ以上を実行するように構成された、および/またはそのように提供されているコンピュータまたは他の電子データ処理装置によって具体化されてもよい。例えば、プロセッサ10を具体化しているコンピュータまたは他の電子データ処理装置には、適切なコード(例えば、ソースコード、解釈実行コード、オブジェクトコード、直接実行可能なコードなど)のリストが提供または供給されていてもよい、および/またはコンピュータまたは他の電子データ処理装置、斯かるコード、あるいは他の類似の命令、ソフトウェア、またはファームウェアでプログラムされていてもよい(そうすれば、当該コンピュータまたは他の電子データ処理装置によって実行および/または作動された場合に、本明細書記載のタスク、工程、プロセス、方法、および/または機能のうち1つ以上が完了または実施される)。コードのリストまたは他の類似の命令、ソフトウェア、またはファームウェアは、一時的でないコンピュータおよび/または機械読取り可能記録媒体として実施され、および/またはそれに記録、保存、収容、または包含されることにより、該コンピュータまたは他の電子データ処理装置に提供可能および/またはそれによって実行可能となるのが好ましい。例えば、適切な記録媒体(複数も可)は、限定されないが、コンピュータ、機械データ処理装置、または電子データ処理装置によって読取り可能で、使用可能なフロッピディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープまたは他の任意の磁気記憶媒体(複数も可)、CD−ROM、DVD、光ディスクまたは他の任意の光媒体(複数も可)、RAM、ROM、PROM、EPROM、FLASH−EPROMまたは他のメモリ、チップ、またはカートリッジ、または他の任意の有形媒体(複数も可)を含んでもよい。本明細書で使用される場合、基本的に、一時的でないコンピュータ読取り可能および/または機械読取り可能媒体には、一時的な伝搬信号を除いて、全てのコンピュータ読取り可能および/または機械読取り可能媒体が含まれる。   Any one or more of the specific tasks, steps, processes, methods, functions, elements, and / or components described herein may be performed through hardware, software, firmware, or combinations thereof. It should also be understood that this is desirable. In particular, the processor 10 is a computer or other configured and / or provided to perform one or more of the tasks, steps, processes, methods, and / or functions described herein. It may be embodied by the electronic data processing apparatus. For example, a computer or other electronic data processing device that embodies the processor 10 is provided or provided with a list of suitable code (eg, source code, interpreted execution code, object code, directly executable code, etc.). And / or programmed with a computer or other electronic data processing device, such code, or other similar instructions, software, or firmware (the computer or other electronic One or more of the tasks, steps, processes, methods, and / or functions described herein are completed or performed when performed and / or performed by a data processing device). A list of codes or other similar instructions, software, or firmware may be implemented as non-transitory computer and / or machine-readable storage media and / or recorded, stored, contained, or included in it Preferably, it can be provided to and / or executed by a computer or other electronic data processing device. For example, suitable recording medium (s) include, but are not limited to, a usable floppy disk, flexible disk, hard disk, magnetic tape or other readable and usable computer, mechanical data processing device, or electronic data processing device. Any magnetic storage medium (s), CD-ROM, DVD, optical disk or any other optical medium (s), RAM, ROM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM or other memory, chip, or It may include a cartridge, or any other tangible medium (s). Basically, non-transitory computer readable and / or machine readable media as used herein includes all computer readable and / or machine readable media except for temporarily propagated signals. Is included.

任意に、本明細書記載の特定のタスク、工程、プロセス、方法、機能、要素、および/または構成要素は、1つ以上の汎用コンピュータ、専用コンピュータ(複数も可)、プログラムされたマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラおよび周辺集積回路要素、ASICまたは他の集積回路、デジタルシグナルプロセッサ、ハードワイヤード電子回路または論理回路(離散要素回路など)、プログラム可能な論理装置(PLD、PLA、FPGA、グラフィックカードCPU(GPU)、PALなど)などで実施および/または具体化されてよい。一般的に、本明細書記載の各タスク、工程、プロセス、方法、および/または機能を実行可能な有限状態機械を実行できる任意の装置が使用可能である。   Optionally, the particular tasks, steps, processes, methods, functions, elements, and / or components described herein may be one or more general purpose computers, dedicated computer (s), programmed microprocessors, or Microcontrollers and peripheral integrated circuit elements, ASICs or other integrated circuits, digital signal processors, hard-wired electronic or logic circuits (such as discrete element circuits), programmable logic devices (PLD, PLA, FPGA, graphics card CPU (GPU) ), PAL, etc.) and / or the like. In general, any apparatus capable of executing a finite state machine capable of performing each task, process, process, method, and / or function described herein can be used.

加えて、本明細書に記載され共に援用されているいくつかの要素は、適切な環境下では、スタンドアローン要素であってもよいし、分割されていてもよいことは理解されるべきである。同様に、1つの特定の要素によって実行されていると記載されている複数の特定の機能は、個々の機能を独立に実行するように機能する複数の個別要素によって実行されてもよいし、あるいはいくつかの個々の機能が分割され、共同で機能する複数の個別要素によって実行されてもよい。加えて、互いに個別のものとして本明細書で記載および/または示されているいくつかの要素または構成要素は、該当する場合、物理的または機能的に組み合わされてもよい。   In addition, it should be understood that some elements described and incorporated herein may be stand-alone elements or may be split under appropriate circumstances. . Similarly, a plurality of specific functions described as being performed by one specific element may be performed by a plurality of individual elements that function to perform the individual functions independently, or Several individual functions may be divided and performed by multiple individual elements that function together. In addition, some of the elements or components described and / or shown herein as separate from one another may be physically or functionally combined where applicable.

要するに、本明細書は好ましい実施形態を参照して説明されている。本明細書を一読し理解した人には修正および変更が想到できるのは明白である。本発明は、添付の請求項またはその等価物の範囲内であれば、斯かる修正および変更の全てを含むように解釈されるべきである。   In short, the present specification has been described with reference to the preferred embodiments. Obviously, modifications and variations will become apparent to practitioners who have read and understood this specification. The present invention should be construed to include all such modifications and changes as fall within the scope of the appended claims or their equivalents.

Claims (17)

物理コンポーネントの拡張モデルを自動的に生成する方法であって、
入力モデルをプロセッサへと読み出す工程であって、前記入力モデルは、当該入力モデルによりモデル化された物理コンポーネント用のノミナル動作モードを記述する工程と、
前記プロセッサで前記入力モデルを解析してその解析結果を生成する工程と、
前記プロセッサで前記入力モデルの前記解析結果を分析する工程と、
前記プロセッサで、前記分析結果に基づき、前記入力モデルから前記物理コンポーネント用に自動的に拡張モデルへの書き込みを行う工程であって、前記拡張モデルは、(i)前記モデル化された物理コンポーネントの前記ノミナル動作モード、および(ii)前記モデル化された物理コンポーネント用の少なくとも1つの代替動作モードであって、前記ノミナル動作モードとは異なる代替動作モード、の双方を記述する、工程と
を有し、
前記分析工程は、第1のアプローチおよび第2のアプローチの少なくとも一方に従って行われ、
前記第1のアプローチは、前記入力モデルが、(i)重大な、(ii)電力潮流の、および(iii)パラメータの種類の故障を含む故障の種類のうち1若しくはそれ以上の影響を受けやすいかを検出するよう動作し、
前記第2のアプローチは、コンポーネントの動的挙動の特定の観点をマッチングさせ、該当した観点を適切に修正して故障機構の動的挙動を反映させるよう動作する
方法。
A method for automatically generating an extended model of a physical component,
Reading an input model into a processor, wherein the input model describes a nominal operating mode for a physical component modeled by the input model;
Analyzing the input model by the processor and generating an analysis result;
Analyzing the analysis result of the input model with the processor;
The processor automatically writes from the input model to the extended model for the physical component based on the analysis result, the extended model comprising: (i) the modeled physical component Describing both the nominal mode of operation and (ii) at least one alternative mode of operation for the modeled physical component that is different from the nominal mode of operation. ,
The analyzing step is performed according to at least one of a first approach and a second approach;
The first approach is that the input model is sensitive to one or more of the types of faults including (i) critical, (ii) power flow, and (iii) parameter type faults. Works to detect
The second approach operates to match specific aspects of the dynamic behavior of the component and to appropriately modify the relevant aspects to reflect the dynamic behavior of the failure mechanism.
請求項1記載の方法において、(i)重大な種類の故障とは、前記コンポーネントが当該コンポーネントと完全に異なるものとして機能するような前記コンポーネントの動的挙動の変化を表し、(ii)電力潮流の種類の故障とは、前記コンポーネントとの間の電力潮流のうち1若しくはそれ以上に影響を及ぼし、(iii)パラメータの種類の故障とは、前記コンポーネントの固定されているはずのパラメータのシフトを反映するものである方法。   The method of claim 1, wherein (i) a critical type of failure represents a change in the dynamic behavior of the component such that the component functions as completely different from the component, and (ii) power flow Type faults affect one or more of the power flows to and from the component, and (iii) parameter type faults are a shift of a parameter that should be fixed for the component. The way that reflects. 請求項1記載の方法において、前記第1のアプローチに従って分析する工程は、
例えば電力インターフェースまたはコネクタ・クラスのうち少なくとも1つの前記解析結果を検索して、電力インターフェースまたはコネクタ・クラスのうち少なくとも1つが見つかった場合、それに関連する代替モードが前記拡張モデルに記述されるようにする工程を有するものである方法。
The method of claim 1, wherein analyzing according to the first approach comprises:
For example, when the analysis result of at least one of a power interface or a connector class is searched and at least one of a power interface or a connector class is found, an alternative mode related thereto is described in the extended model. A method comprising the steps of:
請求項1記載の方法において、前記第2のアプローチに従って分析する工程は、
前記拡張モデルに記述されるべき前記代替モードに関連付けられたターゲットパターンに該当するパターンを前記解析結果内で検出して、前記ターゲットパターンに該当するパターンが検出された場合、前記関連付けられた前記代替モードが前記拡張モデルに記述されるようにする工程を有するものである方法。
The method of claim 1, wherein analyzing according to the second approach comprises:
When a pattern corresponding to a target pattern associated with the substitution mode to be described in the extended model is detected in the analysis result and a pattern corresponding to the target pattern is detected, the associated substitution A method comprising causing a mode to be described in the extended model.
請求項1記載の方法において、前記書き込みを行う工程は、
制御機構を提供し、これにより前記拡張モデルに記述された前記動作モードのうち1つが、当該拡張モデルを使用するシミュレーションで使用するために選択される、工程を有するものである方法。
The method according to claim 1, wherein the writing step includes the steps of:
A method comprising: providing a control mechanism, whereby one of the operational modes described in the extended model is selected for use in a simulation using the extended model.
請求項1記載の方法において、さらに、
1若しくはそれ以上のコンポーネントのシステム用にミッション定義を取得する工程と、
前記コンポーネントのシステムを表す設計構成を取得する工程と、
前記設計構成から設計パラメータを抽出する工程と、
前記設計パラメータから情報を抽出する工程と、
前記抽出された情報に基づいてマルチボディダイナミクス(Multi−Body Dynamics:MBD)シミュレーションモデルを確立し、前記ミッション定義を使って前記MBDシミュレーションモデルを実行して結果セットを達成する工程と、
前記達成された結果セットおよび抽出された設計パラメータに基づき、少なくとも1つのパラメータマップを生成する工程と
を有するものである方法。
The method of claim 1, further comprising:
Obtaining a mission definition for a system of one or more components;
Obtaining a design configuration representing the system of components;
Extracting design parameters from the design configuration;
Extracting information from the design parameters;
Establishing a Multi-Body Dynamics (MBD) simulation model based on the extracted information and executing the MBD simulation model using the mission definition to achieve a result set;
Generating at least one parameter map based on the achieved result set and the extracted design parameters.
請求項6記載の方法において、前記パラメータマップは、システム内のコンポーネントの疲労を反映し、当該方法は、さらに、
前記パラメータマップから前記コンポーネントの疲労寿命を決定する工程を有するものである方法。
The method of claim 6, wherein the parameter map reflects fatigue of components in the system, the method further comprising:
Determining the fatigue life of the component from the parameter map.
請求項7記載の方法において、前記パラメータマップは、(i)前記ミッション定義により反映される条件に前記コンポーネントを置くことでかかる応力の結果としての前記コンポーネントの疲労破壊の確率を、(ii)設計パラメータアレイに関連付けるものである方法。   8. The method of claim 7, wherein the parameter map includes: (i) a probability of fatigue failure of the component as a result of stress applied by placing the component in a condition reflected by the mission definition; A method that is associated with a parameter array. 請求項8記載の方法において、前記MBDシミュレーションモデルは、複数回実行されて複数点群の結果をもたらし、前記点群中の点は異なる設計パラメータアレイを表し、当該方法は、さらに、
前記点群中の点間において前記結果用の値を内挿する工程を有するものである方法。
9. The method of claim 8, wherein the MBD simulation model is executed multiple times to produce a multi-point cloud result, wherein the points in the point cloud represent different design parameter arrays, the method further comprising:
A method comprising the step of interpolating the result value between points in the point cloud.
物理コンポーネントの拡張モデルを自動的に生成するシステムであって、
以下を行うよう動作可能なプロセッサであって、
入力モデルを読み出し、前記入力モデルは、当該入力モデルによりモデル化された物理コンポーネント用のノミナル動作モードを記述し、
前記入力モデルを解析してその解析結果を生成し、
前記入力モデルの前記解析結果を分析する工程と、
前記分析結果に基づき、前記入力モデルから前記物理コンポーネント用に自動的に拡張モデルへの書き込みを行い、前記拡張モデルは、(i)前記モデル化された物理コンポーネントの前記ノミナル動作モード、および(ii)前記モデル化された物理コンポーネント用の少なくとも1つの代替動作モードであって、前記ノミナル動作モードとは異なる代替動作モード、の双方を記述する、
プロセッサを有し、
前記解析結果の分析は、第1のアプローチおよび第2のアプローチの少なくとも一方に従って行われ、
前記第1のアプローチは、前記入力モデルが、(i)重大な、(ii)電力潮流の、および(iii)パラメータの種類の故障を含む故障の種類のうち1若しくはそれ以上の影響を受けやすいかを検出するよう動作し、
前記第2のアプローチは、コンポーネントの動的挙動の特定の観点に該当するよう動作し、該当した観点を適切に修正して故障機構の動的挙動に反映させる
システム。
A system that automatically generates an extended model of a physical component,
A processor operable to:
Read the input model, the input model describes the nominal operating mode for the physical component modeled by the input model,
Analyzing the input model and generating the analysis results,
Analyzing the analysis result of the input model;
Based on the analysis results, the input model automatically writes to the extended model for the physical component, the extended model comprising: (i) the nominal operating mode of the modeled physical component; and (ii) ) Describes both at least one alternative mode of operation for the modeled physical component that is different from the nominal mode of operation;
Have a processor,
The analysis of the analysis result is performed according to at least one of the first approach and the second approach,
The first approach is that the input model is sensitive to one or more of the types of faults including (i) critical, (ii) power flow, and (iii) parameter type faults. Works to detect
The second approach is a system that operates so as to correspond to a specific viewpoint of the dynamic behavior of the component, and appropriately corrects the corresponding viewpoint to reflect the dynamic behavior of the failure mechanism.
請求項10記載のシステムにおいて、(i)重大な種類の故障とは、前記コンポーネントが当該コンポーネントと完全に異なるものとして機能するような前記コンポーネントの動的挙動の変化を表し、(ii)電力潮流の種類の故障とは、前記コンポーネントとの間の電力潮流のうち1若しくはそれ以上に影響を及ぼし、(iii)パラメータの種類の故障とは、前記コンポーネントの固定されているはずのパラメータのシフトを反映するものであるシステム。   11. The system of claim 10, wherein (i) a critical type of failure represents a change in the dynamic behavior of the component such that the component functions as completely different from the component, and (ii) power flow Type faults affect one or more of the power flows to and from the component, and (iii) parameter type faults are a shift of a parameter that should be fixed for the component. A system that reflects. 請求項10記載のシステムにおいて、前記第1のアプローチに従って分析する工程は、
例えば電力インターフェースまたはコネクタ・クラスのうち少なくとも1つの前記解析結果を検索して、電力インターフェースまたはコネクタ・クラスのうち少なくとも1つが見つかった場合、それに関連する代替モードが前記拡張モデルに記述されるようにする工程を有するものであるシステム。
The system of claim 10, wherein analyzing according to the first approach comprises:
For example, when the analysis result of at least one of a power interface or a connector class is searched and at least one of a power interface or a connector class is found, an alternative mode related thereto is described in the extended model. A system that has a process to perform.
請求項10記載のシステムにおいて、前記第2のアプローチに従って分析する工程は、
前記拡張モデルに記述されるべき前記代替モードに関連付けられたターゲットパターンに該当するパターンを前記解析結果内で検出して、前記ターゲットパターンに該当するパターンが検出された場合、前記関連付けられた前記代替モードが前記拡張モデルに記述されるようにする工程を有するものであるシステム。
The system of claim 10, wherein analyzing according to the second approach comprises:
When a pattern corresponding to a target pattern associated with the substitution mode to be described in the extended model is detected in the analysis result and a pattern corresponding to the target pattern is detected, the associated substitution A system comprising the steps of allowing modes to be described in the extended model.
請求項10記載のシステムにおいて、前記プロセッサは、さらに、
1若しくはそれ以上のコンポーネントのシステム用にミッション定義を取得し、
前記コンポーネントのシステムを表す設計構成を取得し、
前記設計構成から設計パラメータを抽出し、
前記設計パラメータから情報を抽出し、
前記抽出された情報に基づいてマルチボディダイナミクス(MBD)シミュレーションモデルを確立し、前記ミッション定義を使って前記MBDシミュレーションモデルを実行して結果セットを達成し、
前記達成された結果セットおよび抽出された設計パラメータに基づき、少なくとも1つのパラメータマップを生成する
よう動作可能であるシステム。
The system of claim 10, wherein the processor further comprises:
Get mission definitions for a system of one or more components,
Obtain a design configuration representing the system of components,
Extracting design parameters from the design configuration;
Extracting information from the design parameters;
Establishing a multi-body dynamics (MBD) simulation model based on the extracted information, executing the MBD simulation model using the mission definition to achieve a result set;
A system operable to generate at least one parameter map based on the achieved result set and the extracted design parameters.
請求項14記載のシステムにおいて、前記パラメータマップは、前記システム内のコンポーネントの疲労を反映し、当該方法は、さらに、
前記パラメータマップから前記コンポーネントの疲労寿命を決定する工程を有するものであるシステム。
15. The system of claim 14, wherein the parameter map reflects fatigue of components in the system, the method further comprising:
Determining the fatigue life of the component from the parameter map.
請求項15記載のシステムにおいて、前記パラメータマップは、(i)前記ミッション定義により反映される条件に前記コンポーネントを置くことでかかる応力の結果としての前記コンポーネントの疲労破壊の確率を、(ii)設計パラメータアレイに関連付けるものであるシステム。   16. The system of claim 15, wherein the parameter map includes: (i) a probability of fatigue failure of the component as a result of stress applied by placing the component in conditions reflected by the mission definition; A system that is associated with a parameter array. 請求項16記載のシステムにおいて、前記MBDシミュレーションモデルは、複数回実行されて複数点群の結果をもたらし、前記点群中の点は異なる設計パラメータアレイを表し、当該方法は、さらに、
前記点群中の点間において前記結果用の値を内挿する工程を有するものであるシステム。
17. The system of claim 16, wherein the MBD simulation model is executed multiple times to yield a multipoint cloud result, the points in the cloud represent different design parameter arrays, the method further comprising:
A system comprising a step of interpolating the result value between points in the point cloud.
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