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康謀分享 | 自動駕駛聯合仿真——功能模型接口FMI(三)

更新時間:2024-07-10      點擊次數:976

在之前的兩篇文章中(文末往期回顧中可查看),我們主要介紹了功能模型接口FMI的主要組成部分和一些使用場景,今天就以康謀自動駕駛仿真軟件aiSim為例,來展示一下如何建立一個FMU并實現基于UDP和FMI聯合仿真(co-simulation)數據通信。


一、相關配置

OS:Ubuntu22.05

仿真軟件:aiSim 5.2.0


首先是要構建所需要的FMU,在一些動力學仿真軟件上,如CarSim,可以直接導出動力學模型對應的FMU文件,但本次我們基于C++從零構建FMU文件。


需要編輯的6份文件分別是:


二、操作步驟

首先是fmi_simple_car.cpp文件主要包含了6個部分,最終實現為模擬控制一個簡單的車輛模型,包括了實例化、設置參數,執行仿真步驟以及獲取和設置模型參數的功能。


頭文件:


1、實例化

實例化FMU,在之前的文章中我們以C語言為例,本次采用C++來做示范。

fmi2Component fmi2Instantiate(  

fmi2String /*實例名稱*/,

fmi2Type fmuType /*實例類型(ME/CO)*/,

fmi2String /*標識符*/,

fmi2String /*資源位置*/,

const fmi2CallbackFunctions* /*回調函數*/,

fmi2Boolean /*是否可見*/,

fmi2Boolean /*是否啟用日志*/)

{/*此處可以與用判斷車輛實例是否在使用、檢查FMU的類型是ME模型交換還是CO聯合仿真、執行實例化車輛*/

car_is_used = True; //預先設置的標志變量,用于表示表示車輛是否正在使用

returen &only_one_car; //預先定義的全局SimpleCar對象only_one_car

}


2、FMU交互

實例化完成后,我們要實現一系列函數用于FMU交互的具體實現,主要包含獲取和設置變量,執行仿真步驟等。


① 獲取類型

獲取實數,通過遍歷引用數組vr,獲取對應的值并存儲。

fmi2Status fmi2GetReal(fmi2Component /*c*/, const fmi2ValueReference vr[], size_t nvr, fmi2Real value[]){

for (size_t i = 0; i<nvr; ++i)    {

value[i] = only_one_car.GetValue(vr[i]);  

}  

return fmi2OK;

}

同樣還能夠實現獲取整數、布爾值和字符串值。


② 設置類型

設置實數,同樣通過only_one_car.SetValue(vr[i], value[i])設置對應的值。

fmi2Status fmi2SetReal(fmi2Component /*c*/, const fmi2ValueReference vr[], size_t nvr, const fmi2Real value[]){

for (size_t i = 0; i<nvr; ++i)    {

only_one_car.SetValue(vr[i], value[i]);

}

return fmi2OK;

}

同樣還能夠實現獲取整數、布爾值和字符串值。


③ 執行仿真

獲取實聯合仿真函數(CO),可以是根據之前實數和證書引入導數計算,又或是引入仿真步驟的執行和取消數,通過遍歷引用數組vr,獲取對應的值并存儲。

比如執行仿真步驟,其中DoStep將會在Simple_car.cpp中實現:

fmi2Status fmi2DoStep(fmi2Component /*c*/, fmi2Real /*currentCommunicationPoint*/, fmi2Real communicationStepSize, fmi2Boolean /*newStep*/){    

log_to_file("fmi2DoStep()");    only_one_car.DoStep(communicationStepSize); 

return fmi2OK;

}

同樣還能夠實現獲取整數、布爾值和字符串值。


3、初始化和釋放

除此之外,我們還需要注意在仿真過程中FMU實例的初始化和釋放。


比如我們可以簡單的通過設置car_is_used= false實現實例的釋放,可以通過only_one_car = SimplerCar()來實現FMU的重置,其中SimplerCar類的具體實現在simple_car.cpp中。


以上就是基于FMI2.0實現車輛模型時所需的基本內容,剩余的內容我們將在后續的文章中進行分享。

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