リアルタイムシミュレーションとは

モータHILSシステム

リアルタイムシミュレーションとは?

リアルタイムシミュレータは、シミュレーションの一部に実コントローラ、実プラントなどを用いるシミュレーションです。

従来シミュレーションは、想定される全ての部分をモデル化したフルデジタルシミュレーションや、実際の規模の数十分の一のミニプラントを作成するアナログシミュレータが中心でした。

コンピュータ技術の発展による、デジタル演算の高速化と高精度化に伴いデジタルシミュレータとアナログシミュレータの両方のメリットを取り入れた手法がリアルタイムシミュレータです。
リアルタイムシミュレータではモデル化された部分と 実際の装置が混在して使われます。
リアルタイムシミュレータでは、実機の挙動は実時間で模擬され、1秒で行なわれる動作は1秒をかけてシミュレーションされます(リアルタイム)。
フリーランシミュレーション
フリーランシミュレーション
リアルタイムシミュレーション
リアルタイムシミュレーション
  • シミュレーションは実機と同じ速度で動作します。
  • リアルタイムシミュレーションは、実機がデータをやり取りする速さで、 モデル演算をすることが可能です。
  • 実機で1秒の動作は実際に1秒かけてシミュレーションを行います。


リアルタイムシミュレータの歴史

リアルタイムシミュレータの歴史は、大きく分けてアナログシミュレータとデジタルシミュレータから成り立っています。

アナログシミュレータはかなり古くから使われており、今でも電力会社などでは主流になっています。
リアルタイムシミュレータの進歩はコンピュータ技術の発展に常に支えられてきました。
アナログとデジタルの得意な部分を組み合わせたハイブリッドシミュレータや、スーパーコンピュータを用いたデジタルスーパーシミュレータ、エンジニアリング専門のコンピュータを使ったデジタルカスタムシミュレータなどが使われましたが、これらはいずれも非常に高価で一部の研究部門で使われるだけでした。

2000年頃から、いわゆるパソコンと呼ばれる汎用のコンピュータが作られるようになり、デジタルシミュレータの価格は一気に下がり、性能は従来のスーパーコンピュータに迫るようになりました。
この頃からデジタルシミュレーションの一部に実機を用いるリアルタイムシミュレータが出現してきました。
リアルタイムシミュレータの歴史
リアルタイムシミュレータの歴史
最近ではこれら汎用のPCが高速になり、4コア・8コアという並列処理に近いCPU技術の進展で従来スーパーコンピュータでしか出来なかった高速な演算処理がデスクサイドで簡単に出来るようになりました。

さらにMATLAB/Simulink などの数値演算ツールの広がりに伴い、従来は専門家しか出来なかった数値解析処理が個々のエンジニアで可能になり、リアルタイムシミュレータが一層広く使われるようになってきました。
リアルタイムシミュレータ技術の進化
リアルタイムシミュレータ技術の進化

リアルタイムシミュレータの使用分野

リアルタイムシミュレータに要求される性能は、何よりもスピードと精度のバランスです。
実機と呼ばれるコントローラやプラントはそれらの性能を評価する様々な項目があります。
評価対象によって何を重要視するかが変わります。
演算の負荷の大きさによってCPUの数を増やしたり、CPUではなくFPGA上で演算を行ったりする必要があります。
スピードと精度のバランスをどのようにして実現していくかがリアルタイムシミュレータの一番大きな問題です。
アプリケーションと要求性能
アプリケーションと要求性能
モータHILS電力関連のアプリケーション
モータHILS電力関連のアプリケーション

お問い合わせ先
株式会社 NEAT
愛知県名古屋市千種区池下1-11-21
TEL:052-764-3311FAX:052-764-3632

Opal-RT Technologies,Inc.
1751 Richardson, Suite 2525 Montreal, Quebec, Canada, H3K 1G6
TEL:+1-514-935-2323FAX:+1-514-935-4994

* 記載の会社名および製品名は、各社の登録商標および商標です。

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