JP4554426B2 - Simulation model creation method and program, and recording medium recording program - Google Patents
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本発明は、製品を構成する部品をシステム要素としてモデル化し、該システム要素から製品モデルを作成することにより、製品実体をコンピュータ上で再現するためのシミュレーションモデル作成方法、及び、シミュレーションモデル作成プログラム、並びに、シミュレーションモデル作成プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記憶媒体に関する。 The present invention models a part constituting a product as a system element and creates a product model from the system element, thereby reproducing a product entity on a computer, and a simulation model creation program, The present invention also relates to a computer-readable storage medium that records a simulation model creation program.
近年、製品開発の短期化を目的として、従来では試作品を用いた実試験により行われていた性能や機能の評価や確認を、シミュレーションによって開発の初期段階で行うことが一般的となってきている。製品においては、通常、ユニット化された複数の部品が互いに結合することで、機能が複雑に絡み合っており、かかる複雑な系をコンピュータ上でモデル化する上では、製品を構成する各部品間で受け渡される物理状態量を整理し、各部品を独立に扱うことのできるモデルの構造化が重要である。そして、各部品間では、エネルギーの変化が生じることなく結合が行われる必要がある。 In recent years, for the purpose of shortening product development, it has become common to perform evaluation and confirmation of performance and functions, which were conventionally performed by actual tests using prototypes, at the initial stage of development by simulation. Yes. In a product, a plurality of unitized parts are usually connected to each other, and the functions are intertwined. In modeling such a complex system on a computer, each part of the product is It is important to organize the physical state quantity to be transferred and to structure the model that can handle each part independently. And it is necessary to couple | bond between each component, without the change of energy producing.
これを実現する方法として、従来、例えば特開平09−91334号公報には、エネルギーの流れをエネルギーのポテンシャル成分及びフロー成分という概念で結びつけることで、実体を構成する各部品に対応するモデル(以下、部品モデルという)をシステム方程式により表現することが開示されている。かかる概念を用いて、1対1の関係をなす部品モデルを結合する例について説明する。 As a method for realizing this, conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-91334 discloses a model (hereinafter referred to as a model) corresponding to each component constituting an entity by connecting energy flows with the concept of energy potential components and flow components. (Referred to as a component model) is expressed by a system equation. An example in which component models having a one-to-one relationship are combined using this concept will be described.
図10は、実体に加わるエネルギーのポテンシャル成分を状態量として表した位差量と、フロー成分を状態量として表した流動量からなる入出力状態量の対により、1対1の関係をなしつつ相互に接続される部品モデルを示す図である。電気系機能部品のモデル化について、各部品モデルを結合する状態量のうち、キルヒホッフの電圧則に沿って表現する状態量は位差量(ここでは電圧)で、他方、キルヒホッフの電流則に沿って表現する状態量は流動量(ここでは電流)となり、図10に示される部品モデル間では、部品モデルA(図中の「部品A」)から出力される位差量Paoが、部品モデルB(図中の「部品B」)に入力される位差量Pbiに結合され、また、一方、部品モデルBから出力される流動量Fboが、部品モデルAに入力される流動量Faiに結合されている。部品モデルA及びBの結合に際しては、Pao=Pbi及びFbo=Faiの条件に基づき、結合先である部品モデルの入力に結合元の部品モデルの出力を代入処理することが行われる。 FIG. 10 shows a one-to-one relationship between a potential difference component of energy applied to an entity as a state quantity and an input / output state quantity pair consisting of a flow quantity representing a flow component as a state quantity. It is a figure which shows the component model connected mutually. Regarding the modeling of electrical system functional parts, among the state quantities that combine the parts models, the state quantity expressed along Kirchhoff's voltage law is the level difference (here, voltage), while it follows the Kirchhoff current law. The amount of state expressed by the equation is a flow amount (here, current), and the difference amount Pao output from the component model A (“component A” in the figure) between the component models shown in FIG. The flow amount Fbo output from the component model B is combined with the flow amount Fai input to the component model A. ing. When the component models A and B are combined, the output of the component model of the connection source is substituted into the input of the component model that is the connection destination based on the conditions of Pao = Pbi and Fbo = Fai.
この場合、部品モデルA及びBは、それぞれ、次のシステム方程式で表現可能である。このシステム方程式は、入出力状態量が加わるモデルの内部特性のパラメータが、行が出力状態ベクトル,列が入力状態ベクトルとなる行列形式で配置されることで、上記位差量及び流動量に対応した行列を構成するものである。
(数式1)
(数式2)
Xaドットは部品モデルAに関する状態変数,Aa,Ba,Caは係数行列である。また、同様に、Xbドットは部品モデルBに関する状態変数,Ab,Bb,Cbは係数行列である。なお、ここでは、説明を簡単化するために、部品モデルを全て線形システムで表現するため、伝達係数Dxは全て0となる。
In this case, the component models A and B can be expressed by the following system equations, respectively. In this system equation, the parameters of the internal characteristics of the model to which input / output state quantities are added are arranged in a matrix form with rows as output state vectors and columns as input state vectors. This constitutes the matrix.
(Formula 1)
(Formula 2)
Xa dots are state variables related to the component model A, and Aa, Ba, and Ca are coefficient matrices. Similarly, Xb dots are state variables related to the component model B, and Ab, Bb, and Cb are coefficient matrices. Here, in order to simplify the explanation, all the component models are expressed by a linear system, so that the transfer coefficients Dx are all zero.
まず、部品モデルA及びBのシステム方程式を、各係数行列が対角成分方向に配列するように互いに組み合わせることで、次式が得られる。
(数式3)
First, the following equations are obtained by combining the system equations of the component models A and B such that the coefficient matrices are arranged in the diagonal component direction.
(Formula 3)
ここから、Pbi=Paoの代入処理を実行することで、Pbi列が削除可能となり、次式が得られる。
(数式4)
From here, by executing the substitution process of Pbi = Pao, the Pbi column can be deleted, and the following equation is obtained.
(Formula 4)
次に、Fai=Fboの代入処理を実行することで、Fai列が削除可能となり、次式が得られる。
(数式5)
上記数式5を並べ替えることで、次式が得られる。
(数式6)
Next, by executing the substitution process of Fai = Fbo, the Fai column can be deleted, and the following expression is obtained.
(Formula 5)
By rearranging Equation 5 above, the following equation is obtained.
(Formula 6)
最後に、不要となった出力を削除することで、1対1の関係をなす部品モデルA及びBの結合後のモデルをあらわすシステム方程式として、次式が得られる。
(数式7)
Finally, by deleting the output that is no longer necessary, the following equation is obtained as a system equation representing a model after the combination of the component models A and B having a one-to-one relationship.
(Formula 7)
ところで、実際には、製品において、部品モデルが1対1の関係をなして機能する場合よりむしろ、3つ以上の部品モデルが複雑に係わり合って機能する場合が多いが、従来、かかる3つ以上の機能部品をモデル化する場合、それらが1対1の関係に当てはまるようにして、前述したような結合が行われることが一般的であった。例えば車体及び4つのタイヤをモデル化する場合、4つのタイヤを1つの仮想モデルとして扱い、対の数を合わせるようにして、車体及びタイヤに対応する各モデルが結合されていた。すなわち、互いに係わり合う3つ以上の部品モデルがある場合に、複数の部品モデルをそれぞれ別個に扱えないことから、例えば4輪のうちの一部(例えば2輪)のみを考慮したモデル化など、様々なニーズに適宜応じたモデル化が不可能であった。 By the way, in practice, in many cases, three or more part models function in a complicated manner rather than when the part models function in a one-to-one relationship. When the above functional parts are modeled, it is common that the above-described coupling is performed so that they fit in a one-to-one relationship. For example, when modeling a vehicle body and four tires, the four tires are treated as one virtual model, and the models corresponding to the vehicle body and the tires are combined so as to match the number of pairs. In other words, when there are three or more part models that are related to each other, since a plurality of part models cannot be handled separately, for example, modeling considering only a part of the four wheels (for example, two wheels), etc. It was impossible to model appropriately for various needs.
かかる問題を解決する手段として、特開2002−175338号公報には、複数の機能部品を別個にモデル化し、1対多の関係をなす3つ以上の部品モデル間の結合を、前述したエネルギーのポテンシャル成分及びフロー成分という概念を用いて実現する方法が示唆されている。 As a means for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-175338 discloses a method in which a plurality of functional parts are separately modeled, and a connection between three or more part models having a one-to-many relationship is connected to the energy described above. A method has been suggested that uses the concept of potential component and flow component.
しかしながら、特開2002−175338号公報では、エネルギーのポテンシャル成分及びフロー成分という概念を用いた1対多の関係をなす部品モデル間の結合が示唆されるものの、それを達成するための具体的な計算処理についての開示が行われていない。また、かかる1対多の関係をなす部品モデル間の結合を達成する計算処理は、プログラム開発の容易化や処理の高速化を図る上でも、一層簡単にかつ効率的に実行可能であることが望まれる。 However, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-175338 suggests a connection between component models having a one-to-many relationship using the concept of energy potential component and flow component, but a specific example for achieving this is shown. There is no disclosure about the calculation process. Further, the calculation processing for achieving the connection between the component models having the one-to-many relationship can be executed more easily and efficiently in order to facilitate the program development and increase the processing speed. desired.
この発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、実体モデルを構成する部品モデルを個々にモデル化することができ、また、部品モデルの結合処理を一層簡単にかつ効率的に行えるシミュレーションモデル作成方法,シミュレーションモデル作成方法及びシミュレーションモデル作成プログラム並びにシミュレーションモデル作成プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above technical problems, and can simulate individual component models constituting a real model, and can easily and efficiently combine component models. It is an object to provide a model creation method, a simulation model creation method, a simulation model creation program, and a recording medium on which the simulation model creation program is recorded.
そこで、第1の発明は、シミュレーション対象とする実体を構成する要素として所定機能毎に独立して設定された複数の部品に対応した部品モデルを結合し、上記実体に対応した実体モデルを作成するシミュレーションモデル作成方法であって、上記各部品に加わるエネルギーのポテンシャル成分をあらわす状態量としての位差量とフロー成分をあらわす状態量としての流動量とを入出力状態量の対とし、該入出力状態量が加わる部品の内部特性のパラメータが、行が出力状態ベクトル,列が入力状態ベクトルとなる行列形式で配置されることで、上記位差量及び流動量に対応した内部行列を構成するシステム方程式で上記各部品モデルを表現する、シミュレーションモデル作成方法において、
少なくとも3つ以上の部品モデルを、1つの基準モデルに対して複数のサブモデルが並列に接続される1対多の関係に当てはめつつ、次の関係式
U基準=Y1+Y2+・・・+YN−1
Y基準=U1=U2=・・・=UN−1
U基準:基準モデルの入力状態量
Y基準:基準モデルの出力状態量
U1,U2,・・・,UN−1:各サブモデルの入力状態量
Y1,Y2,・・・,YN−1:各サブモデルの出力状態量
N:部品モデルの総数
に基づき、上記入出力状態量の対により相互に連結するステップと、上記各サブモデルのシステム方程式を組み合わせるステップと、
上記組合せ後のシステム方程式において、上記入出力状態量の関係式に基づき、行及び列を加算結合し、複数のサブモデルに相当する1つの複合モデルのシステム方程式を構成するステップと、
上記複合モデルのシステム方程式を、上記基準モデルのシステム方程式に対して組み合わせるステップと、
上記基準モデルのシステム方程式に対して上記複合モデルのシステム方程式が組み合わせられてなるシステム方程式において、次の関係式
U基準=Y複合
Y基準=U複合
U複合:複合モデルの入力状態量
Y複合:複合モデルの出力状態量
に基づき、入出力間での代入処理を行うステップと、
上記代入処理毎に、不要な列を削除するステップと、を有していることを特徴としたものである。
Accordingly, the first invention combines part models corresponding to a plurality of parts set independently for each predetermined function as elements constituting an entity to be simulated, and creates an entity model corresponding to the entity. A simulation model creation method, wherein a potential difference of energy applied to each of the above components and a flow amount as a state quantity representing a flow component and a flow quantity as a state quantity representing a flow component are paired with the input / output state quantity. A system that configures an internal matrix corresponding to the above-described difference amount and flow amount by arranging internal characteristic parameters of components to which state quantities are added in a matrix form in which rows are output state vectors and columns are input state vectors. In the simulation model creation method that expresses each of the above part models with an equation,
While applying at least three or more component models to a one-to-many relationship in which a plurality of submodels are connected in parallel to one reference model, the following relational expression U criterion = Y 1 + Y 2 +. + Y N-1
Y reference = U 1 = U 2 =... = U N-1
U standard : input state quantity of the standard model
Y standard : Output state quantity of the standard model
U 1 , U 2 ,..., U N-1 : Input state quantity of each sub model
Y 1 , Y 2 ,..., Y N-1 : Output state quantity of each sub model
N: based on the total number of component models, a step of interconnecting the input / output state quantity pairs, and a step of combining the system equations of the sub models.
In the system equation after combination, based on the relational expression of the input / output state quantity, a step of adding a row and a column and configuring a system equation of one composite model corresponding to a plurality of submodels;
Combining the system equation of the composite model with the system equation of the reference model;
In the system equation in which the system equation of the composite model is combined with the system equation of the reference model, the following relational expression U standard = Y composite
Y standard = U compound
U compound : input state quantity of compound model
Y compound : a step of performing substitution processing between input and output based on the output state quantity of the compound model;
A step of deleting unnecessary columns for each of the substitution processes.
また、第2の発明は、シミュレーション対象とする実体を構成する要素として所定機能毎に独立して設定された複数の部品に対応した部品モデルを結合し、上記実体に対応した実体モデルを作成するシミュレーションモデル作成方法であって、上記各部品に加わるエネルギーのポテンシャル成分をあらわす状態量としての位差量とフロー成分をあらわす状態量としての流動量とを入出力状態量の対とし、該入出力状態量が加わる部品の内部特性のパラメータが、行が出力状態ベクトル,列が入力状態ベクトルとなる行列形式で配置されることで、上記位差量及び流動量に対応した内部行列を構成するシステム方程式で上記各部品モデルを表現する、シミュレーションモデル作成方法において、
少なくとも3つ以上の部品モデルを、1つの基準モデルに対して複数のサブモデルが並列に接続される1対多の関係に当てはめつつ、次の関係式
U基準=Y1+Y2+・・・+YN−1
Y基準=U1=U2=・・・=UN−1
U基準:基準モデルの入力状態量
Y基準:基準モデルの出力状態量
U1,U2,・・・,UN−1:各サブモデルの入力状態量
Y1,Y2,・・・,YN−1:各サブモデルの出力状態量
N:部品モデルの総数
に基づき、上記入出力状態量の対により相互に連結するステップと、
全ての部品モデルのシステム方程式を組み合わせるステップと、
上記組合せ後のシステム方程式において、上記入出力状態量の関係式に基づき、入出力間での代入処理を行うステップと、
全ての代入処理後に、不要な行及び列を削除するステップと、を有していることを特徴としたものである。
Further, the second invention combines part models corresponding to a plurality of parts set independently for each predetermined function as elements constituting an entity to be simulated, and creates an entity model corresponding to the entity. A simulation model creation method, wherein a potential difference of energy applied to each of the above components and a flow amount as a state quantity representing a flow component and a flow quantity as a state quantity representing a flow component are paired with the input / output state quantity. A system that configures an internal matrix corresponding to the above-described difference amount and flow amount by arranging internal characteristic parameters of components to which state quantities are added in a matrix form in which rows are output state vectors and columns are input state vectors. In the simulation model creation method that expresses each of the above part models with an equation,
While applying at least three or more component models to a one-to-many relationship in which a plurality of submodels are connected in parallel to one reference model, the following relational expression U criterion = Y 1 + Y 2 +. + Y N-1
Y reference = U 1 = U 2 =... = U N-1
U standard : input state quantity of the standard model
Y standard : Output state quantity of the standard model
U 1 , U 2 ,..., U N-1 : Input state quantity of each sub model
Y 1 , Y 2 ,..., Y N-1 : Output state quantity of each sub model
N: based on the total number of part models, the step of interconnecting with the above pair of input / output state quantities;
Combining the system equations for all part models,
In the system equation after the combination, a step of performing substitution processing between input and output based on the relational expression of the input and output state quantity;
And a step of deleting unnecessary rows and columns after all the substitution processes.
更に、第3の発明は、シミュレーション対象とする実体を構成する要素として所定機能毎に独立して設定された複数の部品に対応した部品モデルを結合し、上記実体に対応した実体モデルを作成するシミュレーションモデル作成装置であって、上記各部品に加わるエネルギーのポテンシャル成分をあらわす状態量としての位差量とフロー成分をあらわす状態量としての流動量とを入出力状態量の対とし、該入出力状態量が加わる部品の内部特性のパラメータが、行が出力状態ベクトル,列が入力状態ベクトルとなる行列形式で配置されることで、上記位差量及び流動量に対応した内部行列を構成するシステム方程式で上記各部品モデルを表現する、シミュレーションモデル作成装置に、
少なくとも3つ以上の部品モデルを、1つの基準モデルに対して複数のサブモデルが並列に接続される1対多の関係に当てはめつつ、次の関係式
U基準=Y1+Y2+・・・+YN−1
Y基準=U1=U2=・・・=UN−1
U基準:基準モデルの入力状態量
Y基準:基準モデルの出力状態量
U1,U2,・・・,UN−1:各サブモデルの入力状態量
Y1,Y2,・・・,YN−1:各サブモデルの出力状態量
N:部品モデルの総数
に基づき、上記入出力状態量の対により相互に連結する手順と、
上記各サブモデルのシステム方程式を組み合わせる手順と、
上記組合せ後のシステム方程式において、上記入出力状態量の関係式に基づき、行及び列を加算結合し、複数のサブモデルに相当する1つの複合モデルのシステム方程式を構成する手順と、
上記複合モデルのシステム方程式を、上記基準モデルのシステム方程式に対して組み合わせる手順と、
上記基準モデルのシステム方程式に対して上記複合モデルのシステム方程式が組み合わせられてなるシステム方程式において、次の関係式
U基準=Y複合
Y基準=U複合
U複合:複合モデルの入力状態量
Y複合:複合モデルの出力状態量
に基づき、入出力間での代入処理を行う手順と、
上記代入処理毎に、不要な列を削除する手順と、を実行させるシミュレーションモデル作成プログラムである。
Furthermore, the third invention combines part models corresponding to a plurality of parts set independently for each predetermined function as an element constituting an entity to be simulated, and creates an entity model corresponding to the entity. A simulation model creation device, wherein a potential amount of energy applied to each of the components is a state quantity representing a potential component and a flow quantity representing a flow component is a pair of input / output state quantities, and the input / output A system that configures an internal matrix corresponding to the above-described difference amount and flow amount by arranging internal characteristic parameters of components to which state quantities are added in a matrix form in which rows are output state vectors and columns are input state vectors. In the simulation model creation device that expresses each part model with the equation,
While applying at least three or more component models to a one-to-many relationship in which a plurality of submodels are connected in parallel to one reference model, the following relational expression U criterion = Y 1 + Y 2 +. + Y N-1
Y reference = U 1 = U 2 =... = U N-1
U standard : input state quantity of the standard model
Y standard : Output state quantity of the standard model
U 1 , U 2 ,..., U N-1 : Input state quantity of each sub model
Y 1 , Y 2 ,..., Y N-1 : Output state quantity of each sub model
N: based on the total number of part models, a procedure for interconnecting with the above pair of input / output state quantities;
Combining the system equations of each of the above submodels;
In the system equation after the combination, on the basis of the relational expression of the input / output state quantity, a procedure for constructing a system equation of one composite model corresponding to a plurality of submodels by adding and coupling rows and columns;
Combining the system equation of the composite model with the system equation of the reference model;
In the system equation in which the system equation of the composite model is combined with the system equation of the reference model, the following relational expression U standard = Y composite
Y standard = U compound
U compound : input state quantity of compound model
Y composite : A procedure for performing substitution processing between input and output based on the output state quantity of the composite model;
This is a simulation model creation program for executing a procedure for deleting unnecessary columns for each substitution process.
また、更に、第4の発明は、シミュレーション対象とする実体を構成する要素として所定機能毎に独立して設定された複数の部品に対応した部品モデルを結合し、上記実体に対応した実体モデルを作成するシミュレーションモデル作成装置であって、上記各部品に加わるエネルギーのポテンシャル成分をあらわす状態量としての位差量とフロー成分をあらわす状態量としての流動量とを入出力状態量の対とし、該入出力状態量が加わる部品の内部特性のパラメータが、行が出力状態ベクトル,列が入力状態ベクトルとなる行列形式で配置されることで、上記位差量及び流動量に対応した内部行列を構成するシステム方程式で上記各部品モデルを表現する、シミュレーションモデル作成装置に、
少なくとも3つ以上の部品モデルを、1つの基準モデルに対して複数のサブモデルが並列に接続される1対多の関係に当てはめつつ、次の関係式
U基準=Y1+Y2+・・・+YN−1
Y基準=U1=U2=・・・=UN−1
U基準:基準モデルの入力状態量
Y基準:基準モデルの出力状態量
U1,U2,・・・,UN−1:各サブモデルの入力状態量
Y1,Y2,・・・,YN−1:各サブモデルの出力状態量
N:部品モデルの総数
に基づき、上記入出力状態量の対により相互に連結する手順と、
全ての部品モデルのシステム方程式を組み合わせる手順と、
上記組合せ後のシステム方程式において、上記入出力状態量の関係式に基づき、入出力間での代入処理を行う手順と、
全ての代入処理後に、不要な行及び列を削除する手順と、を実行させるシミュレーションモデル作成プログラムである。
Furthermore, the fourth invention combines a part model corresponding to a plurality of parts set independently for each predetermined function as an element constituting an entity to be simulated, and an entity model corresponding to the entity is obtained. A simulation model creation apparatus for creating a pair of input / output state quantities, wherein a potential difference amount representing a potential component of energy applied to each component and a flow amount serving as a state quantity representing a flow component are paired with an input / output state quantity, The internal characteristic parameters of the parts to which the input / output state quantity is added are arranged in a matrix format in which the row is the output state vector and the column is the input state vector. In the simulation model creation device that expresses each part model with the system equation to
While applying at least three or more component models to a one-to-many relationship in which a plurality of submodels are connected in parallel to one reference model, the following relational expression U criterion = Y 1 + Y 2 +. + Y N-1
Y reference = U 1 = U 2 =... = U N-1
U standard : input state quantity of the standard model
Y standard : Output state quantity of the standard model
U 1 , U 2 ,..., U N-1 : Input state quantity of each sub model
Y 1 , Y 2 ,..., Y N-1 : Output state quantity of each sub model
N: based on the total number of part models, a procedure for interconnecting with the above pair of input / output state quantities;
The procedure to combine the system equations of all part models,
In the system equation after the combination, based on the relational expression of the input / output state quantity, a procedure for performing substitution processing between input and output,
This is a simulation model creation program that executes a procedure for deleting unnecessary rows and columns after all substitution processes.
また、更に、第5の発明は、第3の発明に係るシミュレーションモデル作成プログラムを記録した記録媒体である。 Furthermore, the fifth invention is a recording medium on which a simulation model creation program according to the third invention is recorded.
また、更に、第6の発明は、第4の発明に係るシミュレーションモデル作成プログラムを記録した記録媒体である。 Furthermore, the sixth invention is a recording medium on which the simulation model creation program according to the fourth invention is recorded.
本願の第1の発明によれば、1対多の関係にある複数の部品モデルを結合する上で、多に相当する部品モデルを予め1つにまとめる場合に、複数の行及び列を加算結合し、行及び列の総数を削減することができ、それ以降の計算処理がより簡単にかつ効率的に実行可能であり、計算処理の高速化を期待することができる。 According to the first invention of the present application, when a plurality of component models having a one-to-many relationship are combined, a plurality of rows and columns are added and combined when the component models corresponding to many are combined into one in advance. In addition, the total number of rows and columns can be reduced, the subsequent calculation processing can be executed more easily and efficiently, and high-speed calculation processing can be expected.
また、本願の第2の発明によれば、1対多の関係にある複数の部品モデルを結合する上で、全ての部品モデルを組み合わせ、基本的な結合処理を繰り返した後に、不要な行列を削除することにより、結果として、複数の部品モデルを結合することができ、プログラム開発の容易化及び計算処理の高速化を実現することができる。 Further, according to the second invention of the present application, when combining a plurality of component models having a one-to-many relationship, combining all the component models and repeating the basic combining process, an unnecessary matrix is generated. By deleting, as a result, a plurality of component models can be combined, and program development and calculation processing can be speeded up.
更に、本願の第3の発明によれば、第1の発明と同様の効果を奏することができる。 Furthermore, according to the third invention of the present application, the same effect as that of the first invention can be obtained.
また、更に、本願の第4の発明によれば、第2の発明と同様の効果を奏することができる。 Furthermore, according to the fourth invention of the present application, the same effect as that of the second invention can be obtained.
また、更に、本願の第5の発明によれば、第1の発明と同様の効果を奏することができる。 Furthermore, according to the fifth invention of the present application, the same effect as that of the first invention can be obtained.
また、更に、本願の第6の発明によれば、第2の発明と同様の効果を奏することができる。
Furthermore, according to the sixth invention of the present application, the same effect as that of the second invention can be obtained.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るシミュレーションモデル作成装置(以下、モデル作成装置という)のハードウェア構成を示す図である。モデル作成装置10は、実体のシミュレーションモデルを作成し、そのモデルを利用してシミュレーションを実行するもので、その基本構成として、アプリケーションプログラムの実行を管理したり、各周辺機器とのデータのやり取りの機能を提供したりする基本ソフトウェアであるオペレーティングシステム(以下、OSという)に基づき装置本体のシーケンス制御を行うCPU1と、モデル作成装置10の起動時に実行されるプログラム等を記録するROM2と、各種プログラムの実行に必要なワークエリアのバッファエリアとして利用されるRAM3と、OSやアプリケーションプログラムや各種のデータを格納するハードディスク(図中の「HD」)4と、を有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a hardware configuration of a simulation model creation apparatus (hereinafter referred to as a model creation apparatus) according to an embodiment of the present invention. The
また、モデル作成装置10は、各種の外部機器との間でデータの送受信を行なうためのインターフェース部(図中の「I/F」)5と、アプリケーション画面等の各種の情報を視覚的に表示し得るモニタディスプレイとしての表示部6と、ユーザが各種設定入力を行うためのキーボードやマウス等の入力部7と、CDやDVD等の光ディスクのデータ読出し及び書込みを行う光ディスクドライブ8と、を有している。更に、特に図示しないが、モデル作成装置10は、フロッピー(登録商標)ディスクドライブ等の他の構成を有していてもよい。なお、このモデル作成装置10としては、汎用のパーソナルコンピュータを用いることができる。
The
モデル作成装置10のハードディスク4には、上記シミュレーションを実行するためのシミュレーションプログラムが格納され、必要に応じて読み出され実行される。このシミュレーションプログラムは、例えばDVDやCDなどの光ディスク又はフロッピー(登録商標)ディスク等の外部記録媒体を用いて若しくはネットワーク経由でダウンロードされることで、モデル作成装置10のハードディスク4に格納される。
A simulation program for executing the above simulation is stored in the hard disk 4 of the
図2は、車両走行シミュレーションを一例として、車両全体に対応する車両モデルの作成からそのモデルを利用した車両走行シミュレーションの実行を含むシミュレーションのおおまかな流れをあらわす説明図である。なお、このシミュレーションでは、車両モデルを利用した車両走行シミュレーションの実行に止まらず、シミュレーションプログラムに基づき、実車両走行テストで測定された結果が解析され、車両モデルを利用した車両走行シミュレーションの結果と比較されることが可能である。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a rough flow of a simulation including the execution of a vehicle traveling simulation using the model from the creation of a vehicle model corresponding to the entire vehicle, taking the vehicle traveling simulation as an example. In this simulation, the vehicle running simulation using the vehicle model is not limited to execution, and the results measured in the actual vehicle running test are analyzed based on the simulation program and compared with the results of the vehicle running simulation using the vehicle model. Can be done.
このシミュレーションにおいては、まず、複数の機能部品により構成されるシミュレーション対象としての車両に対応するモデルが作成される(#11)。この車両モデルは、車両を構成する各種部品をシステム要素としてそれぞれモデル化し、各部品に対応するモデル(以下、部品モデルという)を結合することで作成される。なお、モデル作成の詳細については後述する。 In this simulation, first, a model corresponding to a vehicle as a simulation target composed of a plurality of functional parts is created (# 11). The vehicle model is created by modeling various parts constituting the vehicle as system elements and combining models corresponding to the parts (hereinafter referred to as part models). Details of model creation will be described later.
その後、作成された車両モデルに対して、車両を構成する各部品に関するパラメータ(例えば車体の走行抵抗やタイヤの損失抵抗等),実車両走行テストと同じ条件(例えば路面の傾斜,温度,気圧など)をあらわすデータ、及び、実車両走行テストと同じ運転操作に対応するデータが入力され(#12,#13及び#14)、車両走行シミュレーションが実行される(#15)。 After that, for the created vehicle model, parameters related to the parts that make up the vehicle (such as vehicle body running resistance and tire loss resistance), and the same conditions as the actual vehicle running test (eg road slope, temperature, pressure, etc.) ) And data corresponding to the same driving operation as the actual vehicle running test are input (# 12, # 13 and # 14), and a vehicle running simulation is executed (# 15).
実車走行テストにおいて車両走行に関する各種パラメータが測定されると(#16)、その測定結果が解析され(#17)、#15で取得されたシミュレーション結果と比較される。これにより、#11で作成された車両モデルが評価される。#15での車両走行シミュレーション結果及び#17での解析及び評価結果をあらわすデータは、予め設定したフォーマットに従ってディスプレイやプロッタ等に出力され、ハードディスク4等の記憶デバイスに記録される(#18)。 When various parameters relating to vehicle travel are measured in the actual vehicle travel test (# 16), the measurement results are analyzed (# 17) and compared with the simulation results obtained in # 15. Thereby, the vehicle model created in # 11 is evaluated. Data representing the vehicle running simulation result in # 15 and the analysis and evaluation results in # 17 are output to a display, a plotter, etc. according to a preset format, and recorded in a storage device such as the hard disk 4 (# 18).
また、図3は、モデル作成装置10において、ROM2に格納されたシミュレーションプログラムに基づき実行されるシミュレーションについてのフローチャートである。このシミュレーションでは、まず、実体モデルを構成する要素として、複数の部品モデルが選択されたか否かが判断される(S21)。この選択は、ユーザが任意に実行可能である。その結果、部品モデルが選択されていないと判断された場合には、ステップS21が繰り返され、他方、部品モデルが選択されたと判断された場合には、続いて、選択された部品モデル間でエネルギー変化がないような結合が設定される(S22)。これにより、複数の部品モデルが、1対1の関係又は1対多の関係に当てはめられつつ、入出力状態量の対により相互に連結される。なお、3つの以上の部品モデルが選択される場合には、複数の部品モデルを1対多の関係に当てはめるために、1つの部品モデルに対して他の複数の部品モデルが並列に接続されていると仮定される。
FIG. 3 is a flowchart of the simulation executed by the
その後、複数の部品モデルが結合され(S23)、シミュレーション対象とする実体モデルのシステム方程式が導出される。続いて、パラメータや状態量(入出力変数や状態変数)の初期値が設定され(S24)、更に、結合後の実体モデルのシミュレーションが実行され(S25)、シミュレーション対象となる実体モデルに対応した結合後のモデルのシステム方程式が計算される。 Thereafter, a plurality of component models are combined (S23), and a system equation of a real model to be simulated is derived. Subsequently, initial values of parameters and state quantities (input / output variables and state variables) are set (S24), and simulation of the combined real model is executed (S25), corresponding to the real model to be simulated. The system equation of the combined model is calculated.
次に、シミュレーション実行終了の要求があったか否かが判断され(S26)、その結果、要求がないと判断された場合には、ステップS25へ戻り、それ以降のステップが繰り返され、他方、要求があったと判断された場合には、続いて、シミュレーション結果が出力される(S27)。以上のように、ROM2に格納されたシミュレーションプログラムに基づき、シミュレーションが実行される。
Next, it is determined whether or not there has been a request to end the simulation execution (S26). As a result, if it is determined that there is no request, the process returns to step S25, and the subsequent steps are repeated. If it is determined that there is a simulation result, a simulation result is output (S27). As described above, the simulation is executed based on the simulation program stored in the
本実施形態では、特に、シミュレーション対象とする実体モデルのシステム方程式を導出するための部品モデルの結合処理(図3のフロー中のS23)において、複数の(特に3つ以上の)部品モデルを一層簡単にかつ効率的に結合するための工夫がなされている。以下では、具体的に、実体モデルを構成する要素として、3つの部品モデルA,B及びCを選択し、これらモデルを、部品モデルAに対して部品モデルB及びCが並列に接続されるという1対2の関係に当てはめつつ、入出力状態量の対により相互に連結した上で、実体モデルを作成すべく結合させる例について説明する。 In this embodiment, in particular, a plurality of (particularly three or more) component models are further added in the component model combination process (S23 in the flow of FIG. 3) for deriving the system equation of the real model to be simulated. A device has been devised for easy and efficient coupling. In the following, specifically, three part models A, B, and C are selected as elements constituting the real model, and these models are referred to as part models B and C connected in parallel to part model A. An example will be described in which a real model is combined after being connected to each other by a pair of input / output state quantities while being applied to a one-to-two relationship.
図4は、実体モデルを構成する要素として、1対2の関係をあてはめられつつ入出力状態量の対により相互に連結された部品モデルA,B及びC(それぞれ、図中の「部品A」,「部品B」及び「部品C」)を示す図である。図10を参照して説明した場合と同様に、電気系機能部品のモデル化について、各部品モデルを結合する状態量のうち、キルヒホッフの電圧則に沿って表現する状態量は位差量で、他方、キルヒホッフの電流則に沿って表現する状態量は流動量となり、位差量及び流動量の対の積(すなわちPao・Fai,Fbo・Pbi,Fco・Pci)が各部品モデル間で受け渡されるエネルギーとなり、図4に示される部品モデル間では、部品モデルAから出力される位差量Paoが、部品モデルB及びCにそれぞれ入力される位差量Pbi及びPciに分配結合され(Pao=Pbi=Pci)、また、一方、部品モデルB及びCからそれぞれ出力される流動量Fbo及びFcoが加算され、部品モデルAに入力される流動量Faiに結合される(Fai=Fbo+Fco)。このことは、部品モデルAのエネルギーPao・Faiが位差量によって部品モデルB及びCに分配され、部品モデルB及びCのエネルギーが流動量によってPao・(Fbo+Fco)の加算を通して部品モデルAに返されることを意味している。 FIG. 4 shows component models A, B, and C that are connected to each other by a pair of input / output state quantities (a “component A” in FIG. , “Part B” and “Part C”). As in the case described with reference to FIG. 10, among the state quantities that combine the component models, the state quantity expressed along Kirchhoff's voltage law is the amount of difference in the modeling of the electrical functional parts. On the other hand, the state quantity expressed in accordance with Kirchhoff's current law is the flow quantity, and the product of the pair of the difference quantity and the flow quantity (ie, Pao · Fai, Fbo · Pbi, Fco · Pci) is passed between the component models. Between the component models shown in FIG. 4, the difference amount Pao output from the component model A is distributed and coupled to the difference amounts Pbi and Pci input to the component models B and C, respectively (Pao = Pbi = Pci) On the other hand, the flow amounts Fbo and Fco output from the component models B and C, respectively, are added and combined with the flow amount Fai input to the component model A. Fai = Fbo + Fco). This is because the energy Pao · Fai of the component model A is distributed to the component models B and C by the amount of difference, and the energy of the component models B and C is returned to the component model A by adding Pao · (Fbo + Fco) by the flow amount. Is meant to be.
部品モデルA及びBは、それぞれ、上記数式1及び2と同じシステム方程式で表現される。また、部品モデルCは、部品モデルA及びBと同様に、次のシステム方程式で表現される。
(数式8)
Xcドットは部品モデルCに関する状態変数,Ac,Bc,Ccは係数行列をあらわす。なお、ここでは、説明を簡単化するために、部品モデルA,B及びCを全て線形システムで表現するため、伝達係数Dxは全て0となる。
The component models A and B are expressed by the same system equations as the
(Formula 8)
Xc dots represent state variables related to the component model C, and Ac, Bc, and Cc represent coefficient matrices. Here, in order to simplify the explanation, the component models A, B, and C are all expressed by a linear system, so that the transfer coefficients Dx are all zero.
以下、部品モデルA,B及びCを結合して、シミュレーション対象とする実体モデルを作成する、すなわち、部品モデルA,B及びCのシステム方程式に基づき、実体モデルのシステム方程式を導出するための2通りの方法(実施例1及び2)を順次説明する。 Hereinafter, the part models A, B, and C are combined to create an entity model to be simulated, that is, 2 for deriving the system equations of the entity model based on the system equations of the part models A, B, and C. The street methods (Examples 1 and 2) will be described sequentially.
(実施例1)
1対多の関係をなす部品モデルを結合するために、この実施例1では、1対2の関係をなす部品モデルのうち、部品モデルAに対して並列に接続された2つの部品モデルB及びCを予め1つにまとめ、その後、1対1の関係をなす部品モデルの結合と同様に、部品モデルAに対する結合を行う。
Example 1
In order to combine the component models having a one-to-many relationship, in the first embodiment, among the component models having a one-to-two relationship, two component models B connected in parallel to the component model A and C is preliminarily combined into one, and then the connection to the component model A is performed in the same manner as the connection of the component models having a one-to-one relationship.
まず、部品モデルB及びCに対応するモデルのシステム方程式を、各係数行列が対角成分方向に配列するように組み合わせることで、次式が得られる。
(数式9)
First, the following equation is obtained by combining system equations of models corresponding to the component models B and C so that each coefficient matrix is arranged in a diagonal component direction.
(Formula 9)
次に、Fbco=Fbo+Fcoの条件に基づき、Fbo及びFcoの行を加算結合して1行にすることで、次式が得られる。なお、「Fbco」は、機能部品B及びCからの出力の加算結果をあらわし、部品モデルAへの入力流動量Faiに対応するものである。
(数式10)
Next, based on the condition of Fbco = Fbo + Fco, the following equation is obtained by adding and combining the rows of Fbo and Fco into one row. “Fbco” represents the addition result of outputs from the functional parts B and C, and corresponds to the input flow amount Fai to the part model A.
(Formula 10)
次に、Pbi=Pci=Pbciの条件に基づき、Pbi及びPciの列を加算結合して1列にすることで、次式が得られる。なお、「Pbci」は、部品モデルB及びCへの分配入力をあらわし、部品モデルAからの出力位差量Paoに対応するものである。
(数式11)
Next, based on the condition of Pbi = Pci = Pbci, the following equation is obtained by adding and combining the columns of Pbi and Pci into one column. “Pbci” represents a distribution input to the component models B and C, and corresponds to the output level difference Pao from the component model A.
(Formula 11)
続いて、以上のように部品モデルB及びCが既にまとめられてなるモデル(B・C)のシステム方程式と部品モデルAのシステム方程式とを組み合わせることで、次式が得られる。ここで、両システム方程式は、各係数行列が対角成分方向に配列するように互いに組み合わせられる。
(数式12)
Subsequently, the following equation is obtained by combining the system equation of the model (B · C) in which the component models B and C are already combined as described above and the system equation of the component model A. Here, both system equations are combined with each other so that each coefficient matrix is arranged in a diagonal component direction.
(Formula 12)
これ以降、Pbci=Pao及びFbco=Faiの条件に基づき、図10を参照して説明した1対1の関係をなす部品モデルの結合と同様にモデル結合を行うことで、最終的に、実体モデルをあらわす方程式として、次の結合結果が得られる。
(数式13)
Thereafter, model connection is performed in the same manner as the connection of the part models having the one-to-one relationship described with reference to FIG. 10 based on the conditions of Pbci = Pao and Fbco = Fai. The following combined result is obtained as an equation representing
(Formula 13)
図5は、かかる実施例1の手順を反映した図3のフロー中の部品モデルの結合処理(S23)についてのフローチャートである。この処理では、まず、各部品モデルのシステム方程式がユーザにより入力されることで、モデル作成装置10に登録済みであるか否かが判断され(S31)、その結果、システム方程式が未登録であると判断された場合には、ステップS31が繰り返され、他方、システム方程式が登録済みであると判断された場合には、続いて、基準の部品モデル以外のモデルの方程式が組み合わせられる(S32)。これにより、上記数式9に対応した式が得られる。 FIG. 5 is a flowchart of the component model combining process (S23) in the flow of FIG. 3 reflecting the procedure of the first embodiment. In this process, first, a system equation of each part model is input by the user to determine whether or not it is already registered in the model creating apparatus 10 (S31), and as a result, the system equation is not registered. If it is determined, step S31 is repeated. On the other hand, if it is determined that the system equation has already been registered, equations of models other than the reference part model are combined (S32). As a result, an equation corresponding to Equation 9 is obtained.
なお、ここで、「基準の部品モデル」とは、1対多の関係をなす部品モデルのうちの1に相当する部品モデルをあらわし、図4に示す部品モデルAに該当する。他方、「基準の部品モデル以外」とは、1対多の関係をなす部品モデルのうちの多に相当する複数の部品モデルをあらわし、図4に示す例では、部品モデルB及びCに該当する。 Here, the “reference component model” represents a component model corresponding to one of the component models having a one-to-many relationship, and corresponds to the component model A shown in FIG. On the other hand, “other than the reference part model” represents a plurality of part models corresponding to many of the one-to-many part models, and corresponds to the part models B and C in the example shown in FIG. .
その後、部品モデル間の位差量及び流動量の入出力関係に基づき、行及び列が加算結合され、行及び列が削減される(S33)。これにより、上記数式10及び11に対応した式が得られる。その後、基準の部品モデルのシステム方程式に対して、ステップS33で取得されたモデルのシステム方程式が組み合わせられる(S34)。この場合には、各システム方程式に含まれる係数行列が対角成分方向に配列するように、組合せが行われる。これにより、上記数式12に対応した式が得られる。
After that, based on the input / output relationship of the amount of difference between the component models and the flow amount, the rows and columns are added and combined, and the rows and columns are reduced (S33). As a result, equations corresponding to
ステップS34の後、基準の部品モデルとそれ以外の部品モデルとの結合が、図10を参照して説明した1対1の関係をなす部品モデルの結合と同様に行われる。具体的には、入出力間の代入処理が行われ(S35)、この代入処理に伴い、不要な列が削除される(S36)。続いて、ステップS34の代入処理が終了したか否かが判断され(S37)、その結果、複数の部品モデル間で結合する入出力がまだ残っており、代入処理が終了していないと判断された場合には、ステップS35に戻り、それ以降のステップが繰り返される。また、一方、複数の部品モデル間で結合する入出力がなくなり、代入処理が終了したと判断された場合には、続いて、不要な行が削除される(S38)。ステップS38の後、結合後モデルのシステム方程式が出力される(S39)。以上の部品モデルの結合処理後、図3に示すメインフローにリターンされる。 After step S34, the reference part model and the other part models are combined in the same manner as the part model having the one-to-one relationship described with reference to FIG. Specifically, substitution processing between input and output is performed (S35), and unnecessary columns are deleted along with this substitution processing (S36). Subsequently, it is determined whether or not the substitution process in step S34 has been completed (S37). As a result, it is determined that there are still inputs and outputs to be coupled among the plurality of component models, and the substitution process has not been completed. If YES, the process returns to step S35 and the subsequent steps are repeated. On the other hand, if there is no input / output to be coupled between the plurality of component models and it is determined that the substitution process has been completed, an unnecessary line is subsequently deleted (S38). After step S38, the system equation of the combined model is output (S39). After the above component model combining process, the process returns to the main flow shown in FIG.
かかる実施例1では、1つの部品モデル(部品モデルAに対応)に対して並列に接続される複数の部品モデル(部品モデルB及びCに対応)を予め1つにまとめる場合に、各モデル間の位差量及び流動量の入出力関係に基づき、複数の行及び列を加算結合し、行及び列の総数を削減することにより、それ以降の計算処理がより簡単にかつ効率的に実行可能であり、処理の高速化を期待することができる。 In the first embodiment, when a plurality of part models (corresponding to part models B and C) connected in parallel to one part model (corresponding to part model A) are preliminarily combined into one, Based on the input / output relationship between the amount of difference and the flow amount, the addition of multiple rows and columns to reduce the total number of rows and columns makes subsequent calculations easier and more efficient. Therefore, it can be expected to increase the processing speed.
(実施例2)
前述した実施例1においては、入出力間の代入処理(図5中のS34)毎に不要な列が削除されたが、実施例2では、結合処理の途中に列の削除が行われず、基本的な1対1の関係をなす部品モデルの結合が繰り返し行われ、全ての結合処理終了後に、不要になった列が削除されることで、結果として、1対多の関係をなす複数の部品モデルの結合が実現可能である。
(Example 2)
In the first embodiment described above, unnecessary columns are deleted for each input / output substitution process (S34 in FIG. 5). However, in the second embodiment, the columns are not deleted during the joining process, and the basic process is performed. Part models that have a typical one-to-one relationship are repeatedly combined, and after all the combining processes are completed, unnecessary columns are deleted, resulting in a plurality of parts having a one-to-many relationship Model coupling is feasible.
まず、上記数式1,2及び8で表される各部品モデルA,B及びCのシステム方程式を、各係数行列が対角成分方向に配列するように互いに組み合わせることで、次式が得られる。
(数式14)
First, the following equations are obtained by combining the system equations of the component models A, B, and C expressed by the
(Formula 14)
上記数式14を、「状態変数」,「入力変数」,「出力変数」の並びで整理することで、次式が得られる。
(数式15)
The following formula is obtained by arranging the
(Formula 15)
続いて、Fai=Fbo+Fcoの条件で整理することで、上記数式15は、計算処理上、次式のように展開される。
(数式16)
この数式16では、上記数式15に対して、Xb列及びXc列の1行目にそれぞれ「Ba・Cb」及び「Ba・Cc」が追加されている。すなわち、部品モデルAに関する状態変数Xaドットをあらわす方程式に含まれる項Ba・Faiは、Fai=Fbo+Fcoの条件に基づき、
Ba・Fai=Ba・(Fbo+Fco)
=Ba・Fbo+Ba・Fco
=Ba・(Cb・Xb)+Ba・(Cc・Xc)
=(Ba・Cb)・Xb+(Ba・Cc)・Xc
と表すことが可能であるため、上記のように、Xb列及びXc列の1行目にそれぞれ「Ba・Cb」及び「Ba・Cc」を追加することにより、1行目に「Ba」が存在するFai列を削除することができる。ただし、この実施例2では、計算処理の効率化を図り、この時点で、Fai列をそのまま残しておくようにする。
Subsequently, by arranging under the condition of Fai = Fbo + Fco, the
(Formula 16)
In
Ba · Fai = Ba · (Fbo + Fco)
= Ba · Fbo + Ba · Fco
= Ba · (Cb · Xb) + Ba · (Cc · Xc)
= (Ba · Cb) · Xb + (Ba · Cc) · Xc
Therefore, as described above, “Ba · Cb” and “Ba · Cc” are added to the first row of the Xb column and the Xc column, respectively, so that “Ba” is added to the first row. An existing Fai column can be deleted. However, in the second embodiment, the calculation process is made more efficient, and at this point, the Fai column is left as it is.
更に、Pao=Pbi=Pciの条件で整理することで、上記数式15は、計算処理上、次式のように展開される。
(数式17)
この数式17では、上記数式16に対して、Xa列の2行目及び3行目にそれぞれ「Bb・Ca」及び「Bc・Ca」が追加されている。すなわち、部品モデルAに関する状態変数Xbドットをあらわす方程式に含まれるBb・Pbiは、Pao=Pbiの条件に基づき、
Bb・Pbi=Bb・Pao
=Bb・(Ca・Xa)
=(Bb・Ca)・Xa
と表すことが可能であり、また、部品モデルAに関する状態変数Xbドットをあらわす方程式に含まれるBc・Pciは、Pao=Pciの条件に基づき、
Bc・Pci=Bc・Pao
=Bc・(Ca・Xa)
=(Bc・Ca)・Xa
と表すことが可能であるため、上記のように、Xa列の2行目及び3行目にそれぞれ「Bb・Ca」及び「Bc・Ca」を追加することにより、Pbi列及びPci列を削除することができる。ただし、実施例2では、計算処理の効率化を図り、この時点で、Pbi列及びPci列をそのまま残しておくようにする。
Furthermore, the
(Formula 17)
In
Bb · Pbi = Bb · Pao
= Bb. (Ca.Xa)
= (Bb · Ca) · Xa
And Bc · Pci included in the equation representing the state variable Xb dot related to the component model A is based on the condition of Pao = Pci,
Bc · Pci = Bc · Pao
= Bc · (Ca · Xa)
= (Bc · Ca) · Xa
Therefore, as shown above, the “Pb” column and the “Pc” column are deleted by adding “Bb · Ca” and “Bc · Ca” respectively to the second and third rows of the Xa column. can do. However, in the second embodiment, the calculation process is made more efficient, and at this point, the Pbi column and the Pci column are left as they are.
その後、Fai,Pbi及びPciの3入力をまとめて削除し、Fai列,Pbi列及びPci列を削除することで、次式が得られる。
(数式18)
Thereafter, the three inputs Fai, Pbi, and Pci are collectively deleted, and the following equation is obtained by deleting the Fai column, the Pbi column, and the Pci column.
(Formula 18)
その後、不要な出力Pao,Fbo及びFcoを削除することで、最終的に、実体モデルをあらわす方程式として、次の結合結果が得られる。
(数式19)
Thereafter, unnecessary outputs Pao, Fbo, and Fco are deleted, so that the following combined result is finally obtained as an equation representing the real model.
(Formula 19)
図6は、かかる実施例2の手順を反映した図3のフロー中の部品モデルの結合処理(S23)についてのフローチャートである。この処理では、まず、各部品モデルのシステム方程式がユーザにより入力されることで、モデル作成装置10に登録済みであるか否かが判断され(S41)、その結果、システム方程式が未登録であると判断された場合には、ステップS41が繰り返され、他方、システム方程式が登録されていると判断された場合には、各部品モデルのシステム方程式が組み合わせられる(S42)。この場合には、各システム方程式に含まれる係数行列が対角成分方向に配列するように、組合せが行われる。更に、組合せ後の各部品モデルのシステム方程式が、各部品モデル間の位差量及び流動量の入出力関係に基づき整理され(S43)、その後に行われる入出力間の代入処理に備えて、入出力変数や状態変数の並びで、その行及び列が整列される。 FIG. 6 is a flowchart of the component model combining process (S23) in the flow of FIG. 3 reflecting the procedure of the second embodiment. In this process, first, a system equation of each part model is input by the user to determine whether or not it has been registered in the model creating apparatus 10 (S41). As a result, the system equation is not registered. If it is determined, step S41 is repeated. On the other hand, if it is determined that the system equations are registered, the system equations of the respective component models are combined (S42). In this case, the combination is performed so that the coefficient matrix included in each system equation is arranged in the diagonal component direction. Furthermore, the system equation of each component model after combination is organized based on the input / output relationship between the amount of difference and the flow amount between the component models (S43), and in preparation for the substitution process between input and output performed thereafter, The rows and columns are arranged in the list of input / output variables and state variables.
その後、入出力間の代入処理が行われる(S44)。続いて、ステップS44の代入処理が終了されたか否かが判断される(S45)。その結果、部品モデル間で結合する入出力がまだ残っており、代入処理が終了されていないと判断された場合には、ステップS44に戻り、それ以降のステップが繰り返され、他方、部品モデル間で結合する入出力がなくなり、代入処理が終了されたと判断された場合には、続いて、不要になった行及び列が削除される(S46)。ステップS46の後、結合後モデルのシステム方程式が出力される(S47)。以上の部品モデルの結合処理後、図3に示すメインフローにリターンされる。 Thereafter, substitution processing between input and output is performed (S44). Subsequently, it is determined whether or not the substitution process in step S44 has been completed (S45). As a result, when it is determined that input / output to be coupled between the component models still remains and the substitution process has not been completed, the process returns to step S44, and the subsequent steps are repeated. When it is determined that the input / output to be combined is lost and the substitution process is completed, unnecessary rows and columns are deleted (S46). After step S46, the system equation of the combined model is output (S47). After the above component model combining process, the process returns to the main flow shown in FIG.
前述した実施例1では、1対多の関係をなす部品モデルを結合するために、部品モデル間の位差量及び流動量の入出力関係に基づき、行及び列の加算結合を行う必要があったが、実施例2では、基本的な結合を行うのみでよく、結果として、プログラム開発の容易化及び計算処理の高速化を実現することができる。また、現在、プログラミング言語として、C++言語等のオブジェクト指向言語が使われることが多く、オブジェクト指向言語には、他の言語には無いクラスや演算子のオーバーロードという機能があるが、実施例2に関して、シミュレーション対象とする実体モデルを構成する各部品モデルをクラスで表現し、クラス同士の結合を「+演算子」で表現すると、例えば、部品モデルA,B及びCを結合する場合、部品モデルC=部品モデルA+部品モデルBといった簡単な式で、1対多の関係をなす部品モデル間の結合を表現することができるようになる。 In the above-described first embodiment, in order to combine the component models having a one-to-many relationship, it is necessary to perform addition combination of rows and columns based on the input / output relationship of the amount of difference and the flow amount between the component models. However, in the second embodiment, it is only necessary to perform basic coupling, and as a result, it is possible to realize easy program development and high-speed calculation processing. Currently, an object-oriented language such as C ++ is often used as a programming language, and the object-oriented language has a function of overloading classes and operators not found in other languages. For example, when each component model constituting an actual model to be simulated is expressed by a class and the coupling between classes is expressed by a “+ operator”, for example, when component models A, B, and C are combined, A simple expression such as C = part model A + part model B can express a connection between part models having a one-to-many relationship.
以下の説明では、具体的に、車両のモデル化に際して、1対多の関係をなす車体モデルと2つのタイヤモデルとを結合する例を取り上げる。
図7は、車体と後部の第1タイヤ及び第2タイヤとの間の相互作用をあらわす説明図である。この図に示すように、対をなす第1タイヤ30Lと第2タイヤ30Rとを連結するタイヤ軸32に対してトルクTが加えられた場合、車体20において速度Vが発生する。そして、車体20から出力された速度Vは第1タイヤ30L及び第2タイヤ30Rに伝わり、これより、タイヤ軸32の角速度Wが発生する。
In the following description, an example in which a vehicle body model having a one-to-many relationship and two tire models are combined when modeling a vehicle will be taken up.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the interaction between the vehicle body and the first and second tires at the rear. As shown in this figure, when a torque T is applied to the
また、図8は、図7にあらわされる相互作用を反映し、入出力状態量の対により相互に連結された車体モデル及び2つのタイヤモデルをあらわす図である。図8から分かるように、この場合には、車体モデルに対して、車体20への力Fbodyが入力される一方、車体モデルから車体の速度Vbodyが出力される。また、第1タイヤモデルに対して、車体20から第1タイヤ30Lに伝わる第1速度Vtire1が入力される一方、第1タイヤモデルから、第1タイヤ30Lが発生する力Ftire1が出力される。同様にして、第2タイヤモデルに対して、車体20から第2タイヤ30Rに伝わる第2速度Vtire2が入力される一方、第2タイヤ30Rから、第2タイヤ30Rが発生する力Ftire2が出力される。
FIG. 8 is a diagram showing a vehicle body model and two tire models interconnected by a pair of input / output state quantities, reflecting the interaction shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, in this case, the force Fbody to the
更に、図9は、図8に示されるように接続された車体モデル,第1タイヤモデル及び第2タイヤモデルにより構成される車両モデルの詳細なブロック線図である。図9から分かるように、車体20,第1タイヤ30R及び第2タイヤ30Lについて、各種状態変数,入出力変数に加え、各部品の特性パラメータが考慮されることで、車体モデル,第1タイヤモデル及び第2タイヤモデルのシステム方程式が求められる。
Further, FIG. 9 is a detailed block diagram of a vehicle model constituted by the vehicle body model, the first tire model, and the second tire model connected as shown in FIG. As can be seen from FIG. 9, the vehicle body model, the
まず、車体モデルに関する車体質量の状態変数Xドットmbodyについて説明する。
Fを力[N],Mを質量[kg],aを加速度[m/s2]とすると、直線の運動方程式は次のようになる。
この式から、
の関係に基づき、次式が得られる。
したがって、車体質量の状態変数Xドットmbodyは、車体20の力及び速度変化率により次式のように表される。
このXドットmbodyを積分した値が、車体20の速度Xmbodyとなる。
First, the state variable X dot mbody of the vehicle body mass related to the vehicle body model will be described.
When F is force [N], M is mass [kg], and a is acceleration [m / s 2 ], the linear equation of motion is as follows.
From this equation:
Based on this relationship, the following equation is obtained.
Therefore, the state variable X dot mbody of the vehicle body mass is expressed by the following equation according to the force and speed change rate of the
A value obtained by integrating the X dots mbody is the speed Xmbody of the
図9から分かるように、車体20の入出力変数は、車体20の速度(Vbody)及び車体20に対する力入力(Fbody)である。また、これに加え、車体20の特性パラメータとして、車体20の質量(Mb),車体20への空気抵抗に基づく走行抵抗係数(Db),路面勾配等の走行抵抗のオフセット値(Fd)を考慮すると、車体モデルのシステム方程式は次のようになる。
(数式20)
As can be seen from FIG. 9, the input / output variables of the
(Formula 20)
続いて、タイヤモデルに関するタイヤ慣性力の状態変数Xドットjtireについて説明する。
Tを回転トルク[N・m],Jを回転モーメント[rad/s],Wを角速度の変化率[rad/s2]とすると、回転の運動方程式は次のようになる。
この式の変形式W=T/Jに基づき、タイヤ回転時の慣性モーメントをJtとした場合、タイヤ慣性力の状態変数Xドットjtireは、タイヤ30L,30Rに対するトルク及び角速度の変化率により次のように表される。
このタイヤ慣性力の状態変数Xドットjtireを積分した値がタイヤの角速度Xjtireとなる。
Next, the state variable X dot jtire of the tire inertia force related to the tire model will be described.
If T is the rotational torque [N · m], J is the rotational moment [rad / s], and W is the angular velocity change rate [rad / s 2 ], the equation of motion of rotation is as follows.
Based on the deformation formula W = T / J of this formula, when the moment of inertia at the time of tire rotation is Jt, the state variable X dot jtire of the tire inertia force depends on the change rate of the torque and the angular velocity with respect to the
The value obtained by integrating the state variable X dot jtire of the tire inertia force is the tire angular velocity Xjtire.
また、タイヤモデルに関するタイヤ剛性の状態変数Xドットktireについて説明する。
Fを力[N],Kをバネ定数[N/m],xを変位[m]とすると、物体の剛性に関するフックの法則は次のようになる。
変位xの変化率(距離の時間微分値)は速度vであるから、上記式を両辺微分することで、次式が得られる。
フックの法則はねじりバネに関しても同様の式で表現可能であるため、ここでの変位は回転方向の変化量で考える。このねじり変位の変化率(回転の時間微分値)は角速度Wxであるから、上記式より回転トルクの変化率Tは次式で表される。
この式に基づき、タイヤ剛性の状態変数Xドットktireは、タイヤ30L,30Rの角速度及びトルクの変化率により次のように表される。
このタイヤ剛性の状態変数Xドットktireを積分した値がタイヤ30L,30RのトルクXktireとなる。
The tire stiffness state variable X dot ktire relating to the tire model will be described.
Assuming that F is a force [N], K is a spring constant [N / m], and x is a displacement [m], Hooke's law concerning the rigidity of an object is as follows.
Since the rate of change of the displacement x (the time differential value of the distance) is the velocity v, the following equation is obtained by differentiating the above equation on both sides.
Hook's law can be expressed by a similar expression for a torsion spring, so the displacement here is considered as the amount of change in the rotational direction. Since the change rate of the torsional displacement (time differential value of rotation) is the angular velocity Wx, the change rate T of the rotational torque is expressed by the following equation from the above equation.
Based on this equation, the tire stiffness state variable X dot ktire is expressed as follows according to the angular velocity and torque change rate of the
A value obtained by integrating the tire stiffness state variable X dot ktire becomes the torque Xktire of the
ここでは、図9から分かるように、タイヤ30L,30Rの入出力変数は、タイヤ軸の角速度出力(Wtire),タイヤ軸に加わるトルク入力(Ttire),車体20からタイヤ30L,30Rに伝わる速度入力(Vtire),タイヤ30L,30Rが発生する力の出力(Ftire)である。また、これに加え、タイヤ30L,30Rのパラメータとして、タイヤの慣性モーメント(Jt),タイヤ30L,30Rの損失抵抗(Dt),タイヤ剛性(Kt),タイヤ半径(Rt)を考慮すると、タイヤモデルのシステム方程式は、次のようになる。
(数式21)
Here, as can be seen from FIG. 9, the input / output variables of the
(Formula 21)
以下、上記数式20であらわされる車体モデルのシステム方程式と、上記数式21であらわされる第1及び第2タイヤモデルのシステム方程式とに基づき、車両モデルのシステム方程式を出力する処理を、前述した実施例1及び2の手順に沿って説明する。
Hereinafter, the process of outputting the system equation of the vehicle model based on the system equation of the vehicle body model expressed by the
実施例1の手順においては、まず、第1タイヤモデル及び第2タイヤモデルのシステム方程式を、それに含まれる各係数行列が対角成分方向に配列するように組み合わせ、これにより、次式が得られる。なお、第1タイヤ及び第2タイヤは、上記のタイヤモデルのシステム方程式を構成する各項にポストフィクス1,2をそれぞれ付すことにより区別される。
(数式22)
In the procedure of the first embodiment, first, the system equations of the first tire model and the second tire model are combined so that the coefficient matrices included therein are arranged in the diagonal component direction, thereby obtaining the following equation. . The first tire and the second tire are distinguished from each other by adding postfixes 1 and 2 to the terms constituting the system equation of the tire model.
(Formula 22)
次に、Ftire12=Ftire1+Ftire2の条件に基づき、Ftire1及びFtire2の行を加算結合して1行にすることで、次式が得られる。なお、「Ftire12」は、第1及び第2タイヤモデルからの出力の加算結果をあらわし、車体モデルへの入力変数Fbodyに対応する。
(数式23)
Next, based on the condition of Ftire12 = Ftire1 + Ftire2, the following equation is obtained by adding and combining the rows of Ftire1 and Ftire2 into one row. “Ftire12” represents an addition result of outputs from the first and second tire models, and corresponds to an input variable Fbody to the vehicle body model.
(Formula 23)
更に、Vtire12=Vtire1=Vtire2の条件に基づき、Vtire1及びVtire2の列を加算結合して1列にすることで、次式が得られる。なお、「Vtire12」は、第1及び第2タイヤモデルへの分配入力をあらわし、車体モデルからの出力変数Vbodyに対応する。
(数式24)
Further, based on the condition of Vtire12 = Vtire1 = Vtire2, the following equation is obtained by adding and combining the columns of Vtire1 and Vtire2 into one column. “Vtire12” represents a distribution input to the first and second tire models, and corresponds to an output variable Vbody from the vehicle body model.
(Formula 24)
続いて、第1及び第2タイヤモデルがまとめられ上記数式24であらわされるモデルのシステム方程式と、上記数式20であらわされる車体モデルAのシステム方程式とを組み合わせることで、次式が得られる。
(数式25)
Subsequently, the following equation is obtained by combining the system equation of the model expressed by Equation 24 and the system equation of the vehicle body model A expressed by
(Formula 25)
更に、Vtire12=Vbodyの条件に基づく代入処理を実行することで、Vtire12列が削除可能となり、次式が得られる。
(数式26)
Furthermore, by executing the substitution process based on the condition of Vtire12 = Vbody, the Vtile12 column can be deleted, and the following expression is obtained.
(Formula 26)
続いて、Fbody=Ftire12の条件に基づく代入処理を実行することで、Fbody列が削除可能となり、次式が得られる。
(数式27)
Subsequently, by executing substitution processing based on the condition of Fbody = Ftire12, the Fbody column can be deleted, and the following expression is obtained.
(Formula 27)
上記数式27を並べ替えることで、次式が得られる。
(数式28)
By rearranging the above equation 27, the following equation is obtained.
(Formula 28)
最後に、不要となった出力を上記数式28から削除することで、1対多の関係をなす車体モデル,第1及び第2タイヤモデルの結合結果として、次式が得られる。
(数式29)
Finally, the unnecessary output is deleted from the equation 28, and the following equation is obtained as a result of combining the vehicle body model and the first and second tire models having a one-to-many relationship.
(Formula 29)
これに対して、実施例2の手順においては、まず、車体モデル,第1タイヤモデル及び第2タイヤモデルのシステム方程式を、各係数行列が対角成分方向に配列するように組み合わせ、これにより、次式が得られる。
(数式30)
On the other hand, in the procedure of Example 2, first, the system equations of the vehicle body model, the first tire model, and the second tire model are combined so that each coefficient matrix is arranged in the diagonal component direction. The following equation is obtained.
(Formula 30)
次に、上記数式30を「状態変数」,「入力変数」,「出力変数」の並びで整理することで、次式が得られる。
(数式31)
Next, the following equation is obtained by arranging the above equation 30 in the order of “state variable”, “input variable”, and “output variable”.
(Formula 31)
続いて、Fbody=Ftire1+Ftire2の条件で整理することで、上記数式31は、計算処理上、次式のように展開される。
(数式32)
この数式32では、上記数式31に対して、Xktire1列及びXktire2列の1行目にそれぞれ「Rt1/Mb」及び「Rt/Mb」が追加されており、また、実質的には削除されるべきFbody列が削除されずにそのまま残されている。
Subsequently, by arranging under the condition of Fbody = Ftire1 + Ftire2, the
(Formula 32)
In the
その後、Vtire=Vtire2=Vbodyの条件で整理することで、上記数式32は、計算処理上、次式のように展開される。
(数式33)
この数式33では、上記数式32に対して、Xmbody列の3行目及び5行目にそれぞれ、「−Kt1・Rt1」及び「−Kt2・Rt2」が追加されており、また、実質的には削除されるべきVtire1列及びVtire2列が削除されずにそのまま残されている。
After that, the
(Formula 33)
In the equation 33, “−Kt1 · Rt1” and “−Kt2 · Rt2” are added to the third row and the fifth row of the Xmbody column, respectively, with respect to the
その後、Vtire1,Vtire2及びFbodyの3入力を削除し、Vtire1列,Vtire2列及びFbody列をまとめて削除することで、次式が得られる。
(数式34)
Then, the following expression is obtained by deleting three inputs of Vtire1, Vtire2, and Fbody, and deleting the Vtire1, Vtire2, and Fbody columns together.
(Formula 34)
最後に、上記数式34から不要な出力を削除することで、1対多の関係をなす車体モデル,第1及び第2タイヤモデルの結合結果として、次式が得られる。
(数式35)
Finally, by deleting unnecessary output from the above equation 34, the following equation is obtained as a result of combining the vehicle body model and the first and second tire models having a one-to-many relationship.
(Formula 35)
以上説明したように、シミュレーション対象とする実体モデルを構成する要素として、互いに係わり合う3つ以上の部品モデルがある場合、前述した実施例1及び2の手順に沿って部品モデルを結合することにより、各部品モデルを別個にモデル化することができ、これにより、例えば車両の4輪のうちの一部(例えば2輪)のみを考慮したモデル化など、様々なニーズに応じたモデル化が可能となる。更に、実施例1の場合には、1つの部品モデルに対して並列に接続される複数の部品モデルを予め1つにまとめる場合に、各部品モデル間の入出力状態量の関係に基づき、複数の行及び列を加算結合し、行及び列の総数を削減するため、また、一方、実施例2の場合には、1種類の基本的な結合処理を繰り返す、全ての結合処理の終了後に不要な列を削除するため、部品モデルの結合の計算処理を一層簡単にかつ効率的に実行することができる。 As described above, when there are three or more component models that are related to each other as elements constituting the actual model to be simulated, by combining the component models according to the procedure of the first and second embodiments described above. , Each part model can be modeled separately, which enables modeling according to various needs, such as modeling considering only a part of the vehicle's four wheels (for example, two wheels) It becomes. Further, in the case of the first embodiment, when a plurality of component models connected in parallel to one component model are preliminarily combined into one, a plurality of components models are based on the relationship of input / output state quantities between the component models. In order to reduce the total number of rows and columns, and in the case of the second embodiment, one type of basic joining process is repeated, which is unnecessary after the completion of all the joining processes. Therefore, it is possible to more easily and efficiently execute the calculation process for combining the component models.
なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、前述した実施形態では、実体モデルの一例として車両モデルを作成する例を取り上げたが、これに限定されることなく、本発明は、複数の部品モデルから構成されるモデルであれば、いかなる実体モデルの作成にも適用可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which a vehicle model is created as an example of an entity model is taken. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to any model as long as it is a model composed of a plurality of component models. It can also be applied to the creation of an entity model.
1…CPU,2…ROM,3…RAM,4…ハードディスク(HD),5…インターフェース部(I/F),6…表示部,7…入力部,8…光ディスクドライブ,9…光ディスク,10…モデル作成装置,20…車体,30L…第1タイヤ,30R…第2タイヤ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記部品モデルは、車両を構成する車体モデルとタイヤモデルとを含み、各部品モデルのシステム方程式が、当該部品に加わるエネルギーのポテンシャル成分をあらわす状態量としての位差量とフロー成分をあらわす状態量としての流動量とを入出力状態量の対とし、該入出力状態量が加わる部品の内部特性のパラメータが、行が出力状態ベクトル,列が入力状態ベクトルとなる行列形式で配置されることで、上記位差量及び流動量に対応した内部行列として表現されていて、
上記車体モデルは、線形方程式として表現されている上記車体の第1システム方程式
(ここで、状態変数として、車体質量の状態変数(Xドットmbody)が含まれ、車体の入出力変数として、車体の速度(Vbody)及び車体に対する力入力(Fbody)が含まれ、車体の特性パラメータとして、車体の質量(Mb),車体への空気抵抗に基づく走行抵抗係数(Db),路面勾配等の走行抵抗のオフセット値(Fd)が含まれる)を含み、
上記タイヤモデルは、線形方程式として表現されている上記タイヤの第2システム方程式
(ここで、状態変数として、タイヤ慣性力の状態変数Xドットjtireとタイヤ剛性の状態変数Xドットktireが含まれ、タイヤの入出力変数として、タイヤ軸の角速度出力(Wtire),タイヤ軸に加わるトルク入力(Ttire),車体からタイヤに伝わる速度入力(Vtire)およびタイヤが発生する力の出力(Ftire)が含まれ、タイヤの特性パラメータとして、タイヤの慣性モーメント(Jt),タイヤの損失抵抗(Dt),タイヤ剛性(Kt)およびタイヤ半径(Rt)が含まれる)を含み、
上記シミュレーション実行装置は、
コンピュータを備え、1つの車両を構成する上記車体モデルと複数の上記タイヤモデルを用いた車両シミュレーションモデルの作成の指示を受け取ると、上記車体モデルと上記タイヤモデルを自動的に統合して、各部品モデル間の位差量及び流動量の入出力関係を設定して、上記車体モデルに複数の上記タイヤモデルが並列に結合された車両シミュレーションモデルを作成する車両シミュレーションモデル作成手段と、
車両を構成する車体及びタイヤに関するパラメータを入力するパラメータ入力手段と、
実車両走行試験における試験条件を入力する試験条件データ入力手段と、
実車両走行試験における運転操作を入力する運転操作データ入力手段と、
入力されたパラメータ、試験条件および運転操作を基に、車両モデル作成手段により作成された上記車両シミュレーションモデルのシミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と
からなり、
上記車両シミュレーションモデル作成手段は、
N個(N>1)の上記タイヤモデルの第2シスム方程式をコンピュータが組み合わせ、組合せ後のシステム方程式において、
Ftire複合=Ftire1+Ftire2+・・・+FtireN-1
Vtire複合=Vtire1=Vtire2=・・・=VtireN-1
の関係式(ここで接尾辞1〜N−1はN−1個のタイヤモデルを区別し、Ftire 複合 は、下記の複合モデルが発生する力入力であり、Vtire 複合 は、下記の複合モデルの車体からタイヤに伝わる速度入力である)に基づき、行及び列をコンピュータが加算結合して、複数の上記タイヤモデルに相当する1つの複合モデルの、ベクトルと行列を用いて表現されるシステム方程式を構成する第1組合せ手段と、
上記複合モデルのシステム方程式と、上記車体モデルの第1システム方程式とをコンピュータが組み合わせて、車両シミュレーションモデルの、ベクトルと行列を用いて表現されるシステム方程式を作成する第2組合せ手段と、
上記車両シミュレーションモデルのシステム方程式において、次の関係式
Fbody=Ftire複合
Vbody=Vtire複合
に基づき、結合先である部品モデルの入力に結合元の部品モデルの出力を代入する代入処理をコンピュータが自動的に行う代入処理手段と、
上記代入処理毎に、ベクトルと行列を用いて表現される上記車両シミュレーションモデルのシステム方程式において、すべての要素がゼロとなった列をコンピュータが自動的に削除する削除手段と、
を有することを特徴とするシミュレーション実行装置。 A simulation execution device in which a part model corresponding to a plurality of parts set independently for each predetermined function as an element constituting an entity to be simulated is registered,
The part model includes a vehicle body model and a tire model that constitute a vehicle, and the system equation of each part model represents a state quantity that represents a potential difference and a flow component that represent a potential component of energy applied to the part. As a flow quantity as a pair of input and output state quantities, the parameters of the internal characteristics of the component to which the input and output state quantities are added are arranged in a matrix format in which rows are output state vectors and columns are input state vectors. , Expressed as an internal matrix corresponding to the above-mentioned difference amount and flow amount,
The vehicle body model is a first system equation of the vehicle body expressed as a linear equation.
(Here, the state variable of the vehicle body mass (X dot mbody) is included as the state variable, and the vehicle body speed (Vbody) and the force input to the vehicle body (Fbody) are included as the input / output variables of the vehicle body. as a parameter, it includes vehicle mass (Mb), running resistance coefficient based on the air resistance to the vehicle body (Db), include an offset value of the running resistance of the road surface slope or the like (Fd) is),
The tire model is a second system equation of the tire expressed as a linear equation.
(Here, the state variable X dot jtire and the tire stiffness state variable X dot ktire are included as the state variables, and the tire shaft angular velocity output (Wtire) and the tire shaft are added as tire input / output variables. It includes torque input (Ttire), speed input transmitted from the vehicle body to the tire (Vtire), and output of the force generated by the tire (Ftire). As tire characteristic parameters, tire inertia moment (Jt), tire loss resistance ( Dt), tire stiffness (Kt) and tire radius (Rt) are included) ,
The simulation execution device is
When receiving an instruction to create a vehicle simulation model using the vehicle body model and a plurality of the tire models constituting a vehicle, the vehicle body model and the tire model are automatically integrated, and each component by setting the position difference amount and flow amount of the input-output relationship between the models, the vehicle simulation model generating means in which a plurality of the tire model in the vehicle body model to create a vehicle simulation model coupled in parallel,
Parameter input means for inputting parameters relating to the vehicle body and tires constituting the vehicle;
Test condition data input means for inputting test conditions in an actual vehicle running test,
Driving operation data input means for inputting driving operation in an actual vehicle running test,
The simulation execution means for executing the simulation of the vehicle simulation model created by the vehicle model creation means based on the input parameters, test conditions and driving operation,
The vehicle simulation model creation means includes
The computer combines the second system equations of the N tire models (N> 1) , and in the combined system equation,
Ftire composite = Ftire 1 + Ftire 2 + ... + Ftire N-1
Vtire composite = Vtire 1 = Vtire 2 = ... = Vtire N-1
(Where suffix 1 to N-1 distinguish N-1 tire models , Ftire composite is a force input generated by the following composite model, and Vtire composite is based on the speed input) transmitted from the vehicle body to the tire, the rows and columns by computer summing junction, of one composite model corresponding to a plurality of the tire model, the system equation is expressed using the vectors and matrices First combining means to configure;
And system equation of the composite model, the first system equations in combination computer of the vehicle body model, the vehicle simulation model, a second combining means for creating a system equation that is expressed using the vectors and matrices,
In the system equation of the above vehicle simulation model , the following relational expression Fbody = Ftire compound
Vbody = Vtire composite
Based on the above, the substitution processing means for automatically performing substitution processing in which the computer automatically substitutes the output of the component model of the coupling source to the input of the component model that is the coupling destination ,
In the system equation of the vehicle simulation model expressed using a vector and a matrix for each substitution process, the computer automatically deletes a column in which all elements are zero ,
A simulation execution apparatus characterized by comprising:
上記部品モデルは、車両を構成する車体モデルとタイヤモデルとを含み、各部品モデルのシステム方程式が、当該部品に加わるエネルギーのポテンシャル成分をあらわす状態量としての位差量とフロー成分をあらわす状態量としての流動量とを入出力状態量の対とし、該入出力状態量が加わる部品の内部特性のパラメータが、行が出力状態ベクトル,列が入力状態ベクトルとなる行列形式で配置されることで、上記位差量及び流動量に対応した内部行列として表現されていて、
上記車体モデルは、線形方程式として表現されている上記車体の第1システム方程式
(ここで、状態変数として、車体質量の状態変数(Xドットmbody)が含まれ、車体の入出力変数として、車体の速度(Vbody)及び車体に対する力入力(Fbody)が含まれ、車体の特性パラメータとして、車体の質量(Mb),車体への空気抵抗に基づく走行抵抗係数(Db),路面勾配等の走行抵抗のオフセット値(Fd)が含まれる)を含み、
上記タイヤモデルは、線形方程式として表現されている上記タイヤの第2システム方程式
(ここで、状態変数として、タイヤ慣性力の状態変数Xドットjtireとタイヤ剛性の状態変数Xドットktireが含まれ、タイヤの入出力変数として、タイヤ軸の角速度出力(Wtire),タイヤ軸に加わるトルク入力(Ttire),車体からタイヤに伝わる速度入力(Vtire)およびタイヤが発生する力の出力(Ftire)が含まれ、タイヤの特性パラメータとして、タイヤの慣性モーメント(Jt),タイヤの損失抵抗(Dt),タイヤ剛性(Kt)およびタイヤ半径(Rt)が含まれる)を含み、
上記シミュレーション実行装置は、
コンピュータを備え、1つの車両を構成する上記車体モデルと複数の上記タイヤモデルを用いた車両シミュレーションモデルの作成の指示を受け取ると、上記車体モデルと上記タイヤモデルを自動的に統合して、各部品モデル間の位差量及び流動量の入出力関係を設定して、上記車体モデルに複数の上記タイヤモデルが並列に結合された車両シミュレーションモデルを作成する車両シミュレーションモデル作成手段と、
車両を構成する車体及びタイヤに関するパラメータを入力するパラメータ入力手段と、
実車両走行試験における試験条件を入力する試験条件データ入力手段と、
実車両走行試験における運転操作を入力する運転操作データ入力手段と、
入力されたパラメータ、試験条件および運転操作を基に、車両モデル作成手段により作成された上記車両シミュレーションモデルのシミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と
からなり、
上記車両シミュレーションモデル作成手段は、
1つの上記車体モデルの第1システム方程式とN個(N>1)の上記タイヤモデルの第2システム方程式をコンピュータが組み合わせて、車両シミュレーションモデルの、ベクトルと行列を用いて表現されるシステム方程式を作成する組合せ手段と、
上記車両シミュレーションモデルのシステム方程式において、
Fbody=Ftire1+Ftire2+・・・+FtireN-1
Vbody=Vtire1=Vtire2=・・・=VtireN-1
の関係式(ここで接尾辞1〜N−1はN−1個のタイヤモデルを区別し、Ftire 複合 は、車両シミュレーションモデルが発生する力入力であり、Vtire 複合 は、車両シミュレーションモデルの車体からタイヤに伝わる速度入力である)に基づき、結合先である部品モデルの入力に結合元の部品モデルの出力を代入する代入処理をコンピュータが自動的に行う代入処理手段と、
上記代入処理毎に、ベクトルと行列を用いて表現される上記車両シミュレーションモデルのシステム方程式においてすべての要素がゼロとなった列をコンピュータが自動的に削除する削除手段と
を有することを特徴とするシミュレーション実行装置。 A simulation execution device in which a part model corresponding to a plurality of parts set independently for each predetermined function as an element constituting an entity to be simulated is registered,
The part model includes a vehicle body model and a tire model that constitute a vehicle, and the system equation of each part model represents a state quantity that represents a potential difference and a flow component that represent a potential component of energy applied to the part. As a flow quantity as a pair of input and output state quantities, the parameters of the internal characteristics of the component to which the input and output state quantities are added are arranged in a matrix format in which rows are output state vectors and columns are input state vectors. , Expressed as an internal matrix corresponding to the above-mentioned difference amount and flow amount,
The vehicle body model is a first system equation of the vehicle body expressed as a linear equation.
(Here, the state variable of the vehicle body mass (X dot mbody) is included as the state variable, and the vehicle body speed (Vbody) and the force input to the vehicle body (Fbody) are included as the input / output variables of the vehicle body. as a parameter, it includes vehicle mass (Mb), running resistance coefficient based on the air resistance to the vehicle body (Db), include an offset value of the running resistance of the road surface slope or the like (Fd) is),
The tire model is a second system equation of the tire expressed as a linear equation.
(Here, the state variable X dot jtire and the tire stiffness state variable X dot ktire are included as the state variables, and the tire shaft angular velocity output (Wtire) and the tire shaft are added as tire input / output variables. It includes torque input (Ttire), speed input transmitted from the vehicle body to the tire (Vtire), and output of the force generated by the tire (Ftire). As tire characteristic parameters, tire inertia moment (Jt), tire loss resistance ( Dt), tire stiffness (Kt) and tire radius (Rt) are included) ,
The simulation execution device is
When receiving an instruction to create a vehicle simulation model using the vehicle body model and a plurality of the tire models constituting a vehicle, the vehicle body model and the tire model are automatically integrated, and each component by setting the position difference amount and flow amount of the input-output relationship between the models, the vehicle simulation model generating means in which a plurality of the tire model in the vehicle body model to create a vehicle simulation model coupled in parallel,
Parameter input means for inputting parameters relating to the vehicle body and tires constituting the vehicle;
Test condition data input means for inputting test conditions in an actual vehicle running test,
Driving operation data input means for inputting driving operation in an actual vehicle running test,
The simulation execution means for executing the simulation of the vehicle simulation model created by the vehicle model creation means based on the input parameters, test conditions and driving operation ,
The vehicle simulation model creation means includes
The second system equations of the tire model of the first system equations and N one of said vehicle body model (N> 1) in combination computer, the vehicle simulation model, the system equation is expressed using the vectors and matrices Combination means to create ;
In the system equation of the vehicle simulation model ,
Fbody = Ftire 1 + Ftire 2 + ... + Ftire N-1
Vbody = Vtire 1 = Vtire 2 = ... = Vtire N-1
(Where the suffixes 1 to N-1 distinguish N-1 tire models , the Ftire compound is a force input generated by the vehicle simulation model, and the Vtire compound is derived from the vehicle body of the vehicle simulation model. Substitution processing means in which the computer automatically performs substitution processing for substituting the output of the component model of the coupling source into the input of the component model that is the coupling destination, based on the speed input transmitted to the tire )
And a deletion means for automatically deleting a column in which all elements are zero in the system equation of the vehicle simulation model expressed by using a vector and a matrix for each substitution process. Simulation execution device.
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