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康谋分享 | 自动驾驶联合仿真——功能模型接口FMI(三)

更新时间:2024-07-10      点击次数:112

在之前的两篇文章中(文末往期回顾中可查看),我们主要介绍了功能模型接口FMI的主要组成部分和一些使用场景,今天就以康谋自动驾驶仿真软件aiSim为例,来展示一下如何建立一个FMU并实现基于UDP和FMI联合仿真(co-simulation)数据通信。


一、相关配置

OS:Ubuntu22.05

仿真软件:aiSim 5.2.0


首先是要构建所需要的FMU,在一些动力学仿真软件上,如CarSim,可以直接导出动力学模型对应的FMU文件,但本次我们基于C++从零构建FMU文件。


需要编辑的6份文件分别是:


二、操作步骤

首先是fmi_simple_car.cpp文件主要包含了6个部分,最终实现为模拟控制一个简单的车辆模型,包括了实例化、设置参数,执行仿真步骤以及获取和设置模型参数的功能。


头文件:


1、实例化

实例化FMU,在之前的文章中我们以C语言为例,本次采用C++来做示范。

fmi2Component fmi2Instantiate(  

fmi2String /*实例名称*/,

fmi2Type fmuType /*实例类型(ME/CO)*/,

fmi2String /*标识符*/,

fmi2String /*资源位置*/,

const fmi2CallbackFunctions* /*回调函数*/,

fmi2Boolean /*是否可见*/,

fmi2Boolean /*是否启用日志*/)

{/*此处可以与用判断车辆实例是否在使用、检查FMU的类型是ME模型交换还是CO联合仿真、执行实例化车辆*/

car_is_used = True; //预先设置的标志变量,用于表示表示车辆是否正在使用

returen &only_one_car; //预先定义的全局SimpleCar对象only_one_car

}


2、FMU交互

实例化完成后,我们要实现一系列函数用于FMU交互的具体实现,主要包含获取和设置变量,执行仿真步骤等。


① 获取类型

获取实数,通过遍历引用数组vr,获取对应的值并存储。

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;

}

同样还能够实现获取整数、布尔值和字符串值。


② 设置类型

设置实数,同样通过only_one_car.SetValue(vr[i], value[i])设置对应的值。

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;

}

同样还能够实现获取整数、布尔值和字符串值。


③ 执行仿真

获取实联合仿真函数(CO),可以是根据之前实数和证书引入导数计算,又或是引入仿真步骤的执行和取消数,通过遍历引用数组vr,获取对应的值并存储。

比如执行仿真步骤,其中DoStep将会在Simple_car.cpp中实现:

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

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

return fmi2OK;

}

同样还能够实现获取整数、布尔值和字符串值。


3、初始化和释放

除此之外,我们还需要注意在仿真过程中FMU实例的初始化和释放。


比如我们可以简单的通过设置car_is_used= false实现实例的释放,可以通过only_one_car = SimplerCar()来实现FMU的重置,其中SimplerCar类的具体实现在simple_car.cpp中。


以上就是基于FMI2.0实现车辆模型时所需的基本内容,剩余的内容我们将在后续的文章中进行分享。

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