RT-LAB Artemis

ハードウェア・ソフトウェア構成要素


ARTEMiSは電気システムのSimulinkモデルを最適化し、SimPowerSystemsで作成したモデルをリアルタイムで実行させる為のソルバです。
  • SimPowerSystemsモデルをHILSに適用可能
  • Simulink用のアクセラレータとしても使用可能
  • 任意の固定タイムステップ(μsec)でリアルタイム実行
  • 高速シミュレーションとHILSに対応
  • 高周波数でのリニア回路で高い精度を保証
  • 非直線要素でも高い精度を保証
  • 数値演算の誤差無し
  • 使いやすい


主な機能
Simulink SimPowerSystem Toolbox 用のリアルタイムソルバ

電気システムの高精度リアルタイムシミュレーション
SimPowerSystemsのユーザーにとって、パワーシステムをリアルタイムに動かすことが出来るソルバが期待されていました。

ARTEMiSは信頼性、精度、高速固定ステップ演算等、ハイパフォーマンスのシミュレーションを実現するアルゴリズムを提供します。

従来リアルタイム化が難しかった、SimPowerSystemsの可変ステップ演算による パワーシステムシミュレーションを、精度を保持 しながらリアルタイム固定演 算で行う仕組みとしてARTEMiSは設計されました。
ARTEMiISは SimPowerSystemsモデルのハードリアルタイムの高精度パフォーマンスを得る唯一の手段です。


高速シミュレーションやHILS用に設計
・リアルタイムアプリケーション用に設計された固定ステップ積分アルゴリズム
・Real-Time Workshop(RTW)が使用可能
・汎用PC上でRT−LABと一緒に使用することが可能


高周波数でのリニア回路で高い精度を保証
・Improves the simulation precision
・シミュレーションの精度向上
・Eliminates the phase-shift error
・位相ズレエラーの回避


非直線要素でも高い精度を保証
・非直線要素なシステムでもシミュレーションの精度を確保


数値演算の誤差無し
・数値演算誤差がない安定した積分方法を使用


使いやすい
・Simulink ライブラリにあるARTEMiSツールBOXをドラッグ・ドロップするだけでご利用頂けます
・オンラインドキュメントあり


Variable-step accuracy with fixed-step performance

リアルタイムシミュレーションの場合、基本的な制約としてモデルが固定ステップでなければなりません。
 
パワーエレクトロニクスのような面倒な回路の場合、伝統的な手法は周波数が高いコンポーネントについては次のステップが必ずしも一定ではないため、可変ステップを使うのが一般的でした。
このような場合固定ステップを使用すると計算結果にエラーを生じます。

ARTEMiSはSimPowerSystemsのパフォーマンスを最大限に発揮する優れた演算テクニックと固定ステップソルバを持っており、パワーシステムモデルのリアルタイムシミュレーション開発を容易にしす。

決定論固定ステップアルゴリズムを使用することでSimPowerSystemsをARTEMiSを使用せずに動作させた場合に比べ、パワーシステムの精度と信頼性が格段にあがることが分かっています。
実際にこれらのソルバを使用した場合シミュレーションはエラーがなく 15倍もスピードが上がることが確認されています。


コストを下げつつ、よりパワフルに
ARTEMiSによって提供される新しいソルバはSimulinkに使われるTrapezoidal固定ステップよりはるかに遅い制御周期でも精度がきちんと保証されます。

ARTEMiSを使っていただくことでコストが安い(CPU速度が遅い)システムでも 高精度のリアルタイムシミュレーションが実現できます。


パワーエレクトロニクスに最適化されたソルバ
さらに ARTEMiSはSimPowerSystemsモデルをリアルタイムに変換する場合に典型的な問題を回避するための特別なパワー回路特有なアルゴリズムを持っています。

例えばスイッチの場合、ARTEMiSはシミュレーションが始まる前に回路マトリクスのトポロジー(位相・接続)を予め計算しておきます。
その後回路減結合計算でこれらのマトリクスの数やサイズを小さくし、計算がスムーズにリアルタイムに行われるようにします。

さらに台数ループや非決定論的な反復計算に陥ることを回避します。
これらは固定計算ステップでありながらリアルタイムの補正を可能にします。


汎用PCとRT-LABを使い分散型リアルタイムシミュレーションを行う
ARTEMiSはSimulink blocksetの中で使用でき、Real-Time Workshop (RTW)と一緒に使用できリアルタイム実行が可能です。

ARTEMiSはSimPowerSystemsの構造をリアルタイムシミュレーションに合うように変換しRT-LABを最適化します。
このようにして巨大で複雑なパワーシステムのモデルをいくつかのプロセッサーに分割し、専用機ではなく汎用のPCを使い、低コストで高いパフォーマンスが得られるようになります。 



ARTEMiSの利用
Without ARTEMiS
With ARTEMiS



今までにない精度が得られる革新的なソルバ
従来、モデルをリアルタイム対応しようとした場合、現状ある固定ステップ積分アルゴリズムによって起きる避けられない誤差は大きな問題でした。

MATLABをはじめとする先進的な数学的ツールが使用している可変ステップソルバは、決定性アルゴリズム(演算結果によって次のステップが決まる)には使用できません。
OPAL-RTによって開発されたARTEMiS固定ステップソルバは、**μsのステップでリアルタイム実行を可能に致します。


テストケース
DC to 60 Hz 6-pulse MOSFET converter, PWM control with 1080 Hz carrier, 1 kW , 500 VAR load




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。

MBD・計測
リアルタイムシミュレータ
EMTP-RV
モデルベース開発
RCPシステム/ロボット
データ収録装置
車載ネットワークツール