Was ist die Functional Mock-up Interface?

FMI für Simulink

Das FMI Blockset für Simulink unterstützt den offenen Standard Functional Mock-up Interface in Simulink. Das bedeutet, dass Modelle, die von Drittanbieter-Tools wie Dymola, CATIA DBM und vielen weiteren kompiliert werden, in Simulink importiert und verwendet werden können. Modelle, die so kompiliert werden, dass sie mit diesem Standard kompatibel sind, werden als FMUs (Functional Mock-up Units) bezeichnet.

Der FMI-Standard definiert zwei Schnittstellen: eine für den Modellaustausch und eine für die Co-Simulation. Das FMI Blockset unterstützt derzeit die FMI-1.0-Co-Simulation-Schnittstelle sowie die FMI-2.0-Schnittstellen für Model Exchange und Co-Simulation.

Bei Verwendung der Co-Simulation-Schnittstelle wird der in der FMU integrierte Solver zur Simulation dieses Modells verwendet, und der Simulink-Solver simuliert den Simulink-Teil des Systems, wobei beide Systeme zu diskreten Zeitpunkten Daten austauschen. Der Vorteil besteht darin, dass für beide Teile des Modells geeignete Solver eingesetzt werden können, was die Gesamtleistung der Simulation verbessert.

Bei Verwendung der Model-Exchange-Schnittstelle übernimmt der Simulink-Solver das gesamte Modell, d. h. die FMU-Gleichungen und das Simulink-Modell. Dadurch können Solver mit variabler Schrittweite verwendet werden, und es hat den Vorteil, dass ein einzelner Solver für das gesamte Modell eingesetzt wird.

FMI für Excel

Das FMI Blockset für Excel ermöglicht es, FMUs, die mit der FMI-2.0-Co-Simulation-Schnittstelle kompatibel sind, direkt in Microsoft Excel zu simulieren. Mit diesem Add-in kann eine FMU in Excel über die FMI-Blockset-Oberfläche ausgewählt und konfiguriert werden. Nachdem eine Reihe von Parametern in Excel verfügbar gemacht wurde, können mehrere Fälle konfiguriert und simuliert werden, um Parametersweeps, Sensitivitätsstudien usw. durchzuführen. Für jeden Simulationsfall wird dem Excel-Arbeitsbuch ein neues Tabellenblatt hinzugefügt, um die Ergebnisse dieser Simulation zu erfassen.

Parameter-Editor

Wenn innerhalb der FMU eine strukturierte Benennung verwendet wird, nutzt der Editor diese, um die Parameterstruktur wie oben dargestellt zu erzeugen. Jede Parametergruppe wird durch einen Ordner gekennzeichnet, und jeder Parameter wird namentlich mit einem Symbol angezeigt, das seinen Basisdatentyp repräsentiert (Real, Integer, Boolean, Enumeration und String).

Durch Klicken auf einen Parameternamen werden die in der FMU enthaltenen Details angezeigt und der Wert kann geändert werden. Wenn in der FMU Einheitenumrechnungen definiert sind, stehen diese ebenfalls zur Verfügung. Für Vektor- und Matrixparameter wird eine Schaltfläche „Edit“ angezeigt, die Zugriff auf einen geeigneten Editor mit einer Darstellung der Daten bietet. Über diesen Editor können neue Kennfelder aus CSV- und Matlab-Binärdateien geladen werden, sofern die Dimensionen des Vektors oder der Matrix nicht geändert werden, da diese in der FMU fest vorgegeben sind.

Parametersätze laden und speichern

Die Konfiguration und die aktuellen Parametereinstellungen können im Editor im XML-Format gespeichert werden. Dieses Format ist im FMI-Standard definiert. Beim Speichern der aktuellen Konfiguration als Setup wird eine neue XML-Datei außerhalb der FMU erstellt, anstatt die in der FMU bereitgestellte Model-Description-Datei zu ändern. Diese gespeicherten Setups können zusätzliche Notizen enthalten, die die gegenüber der ursprünglichen FMU-Parametrisierung vorgenommenen Änderungen dokumentieren.

Sie können mit dem Editor auch Setups aus diesen XML-Dateien laden; dabei werden Prüfungen durchgeführt, um sicherzustellen, dass das zu ladende Setup zur aktuell geladenen FMU passt.

Für die Cloud

Das FMI Blockset für Cloud ermöglicht es, Co-Simulation-FMUs in der Cloud über eine REST-API zu simulieren. Durch die Bereitstellung als Amazon-Lambda-Funktion können wir leistungsstarke und flexible Simulationsanwendungen mit browserbasierter Benutzeroberfläche erstellen. Ziel ist es, eine Simulationsplattform bereitzustellen, auf der Experten Simulationsmodelle erstellen und einem breiteren Publikum von Nicht-Simulationsexperten zugänglich machen können. Da die Modelle als FMUs bereitgestellt werden und die Plattform es dem Simulationsexperten ermöglicht, die zugreifbaren Parameter zu steuern, können Modelle für spezifische Analyseaufgaben in gut kontrollierter Weise eingerichtet werden, sodass Nicht-Experten ihre eigenen „What-if“-Studien durchführen können.

• Das FMI Blockset für Cloud besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen:
• Die Benutzeroberfläche, die jede Anwendung sein kann, die mit einer REST-API interagieren kann. Wir erstellen browserbasierte Oberflächen mit Angular JS.

Die Simulationsplattform, die in der Amazon Cloud läuft und über eine REST-API angesprochen wird, die vom Amazon API Gateway bereitgestellt wird.
Bei jeder Simulation wird ein Standardbericht erstellt, der aus mehreren Diagrammen und einer Tabelle mit Kennzahlen besteht. Dadurch erhalten Sie schnellen Zugriff auf die Ergebnisse, die der Modellentwickler für am interessantesten hält. Darüber hinaus haben Nutzer Zugriff auf alle Modellvariablen, um eigene benutzerdefinierte Diagramme zu erstellen.