ScicosetModelica

,Cliquez pour modifier le style du titre du masque,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,Quatrime niveau,Cinquime niveau,*,*,Scicos et Modelica,Ramine Nikoukhah,1,Cest quoi Scicos ?,Editeur, simulateur et gnrateur du code pour les,systmes dynamiques hybrides,Objectif : Utilisations,industrielles,mais aussi,lenseignement,de lautomatique et la,recherche,Composant (Bote Outils) de Scilab,Inclus dans le package Scilab,Existe depuis 94 (premier release Scilab),Financs par INRIA, des projets RNTL (Simpa, Metisse, Eclipse, Simpa2) et des contrats industriels (Renault, EDF),2,Sur quoi est-il bas ?,Un formalisme ouvert et document,Inspir des,langages synchrones,Extension temps-continu,Permet la modlisation des systmes hybrides par une intgration harmonieuse des composants,temps-discrets, temps-continus et vnementiels,Permet une gestion efficace de lutilisation du solveur numrique,Des solveurs numriques ODE et DAE,Lsodar et Daskr,Modifis et interfacs au simulateur,3,Qui sont les autres ?,Simulink,Produit Mathworks,Bote outils de Matlab,Quasi monopole,SystemBuild,Initialement dvelopp par Wind Rivers faisant partie du logiciel MATRIXx,Point faible : pas denvironnement de support comparable Matlab,Achet par Mathworks mais vendu sur une dcision du DOJ (position du monopole),Commercialis par NI; intgration LabView,Dymola,(Modelica),Produit Dynasim,Autres: plus spcialiss,4,Ses composants,Editeur,Ecrit en Scilab (code, IHM et graphique),Facile customiser,Compilateur,Scilab et C,Simulateur,C et Fortran (solveurs numriques),Librairie des blocs,Palettes de blocs lmentaires,Scilab (fonctions dinterfaages) et C (fonctions de simulation, quelques vieux blocs en Fortran),Compilateur Modelica,Dvelopp en Caml,Gnrateur du code C,5,Etat actuel,Documentations,disponibles,Site Web,Exemples, documentations,Aide en ligne,Livre,Formalisme de base,Bien adapt pour les besoins actuels,Extension,Modelica,en cours de dveloppement (,Simpa, Simpa2, collaboration avec Peter,Fritzen,),Permet de remplacer la plupart des schmas,Simulink,(sans,Stateflow,) et,SystemBuild,Compilateur,Code assez fiable refait en 2004,Algorithme plus efficace mais dvelopp en partie dans Scilab = problme de vitesse pour trs grand schma,6,Etat actuel,Simulateur,Code C,bien test et efficace,Extensions rcentes pour lintroduction de Modelica,Modification et interfaage de DASKR,Gestion de redmarrage de DAE,Gnrateur du code,Code C monoprocesseur,Prise en compte du dynamique temps-continu (implantation par solveurs pas fixe),Gnration pour Linux,RTAI,(R. Bucher),Code,SynDEx,(RNTL ECLIPSE,),Editeur,IHM style Windows en cours de dveloppement,7,Scicos et Scilab,Scicos est une bote outils et fonctionne dans lenvironnement,Scilab,.,Lintgration Scicos/Scilab est importante pour fournir les fonctionnalits de,Matlab,/,Simulink,.,Utilisation du langage Scilab pour batch,processing,-,Post-traitement des rsultats de simulation,- Validation de modle,- Affichage graphique,Utilisation des outils Scilab dans la construction de modles :,-,Identification de modle partir de donnes numriques,- Construction de filtres et de contrleurs (automatique et traitement de signal),8,Dveloppement de Scicos dans Scilab Avantages et Inconvnients,Editeur facilement adaptable,: addition de menus et fonctionnalits,.,Flexibilit dans la dfinition de forme et icones de blocs et liens (fonctions,graphiques standard,de Scilab),Facilit de dveloppement et de dbogage,Portage de Scicos sur nouveaux systmes avec Scilab,Les structures de donnes des modles Scicos sont des,listes Scilab,: facilit de manipulation et utilisation de fonctions Scilab pour linteraction.,IHM limit par IHM de Scilab.,Scilab est un,langage interprt,: manipulation des schmas de trs grande taille peut tre lente.,9,Scicos : Formalisme,Scicos fournit un environnement pour la construction des,systmes ractifs,.,Les modles Scicos sont construits en utilisant un diteur schma-blocs mais un,langage dclaraltif,sous-jacent existe bas sur un formalisme bien dfini.,Le formalisme de base est simple car il ne traite que la partie ractive ; il ne sagit pas dun langage de programmation complet.,Les blocs sont des atomes dans Scicos : le simulateur les considre comme des,botes noires,. Seul, quelques proprites sont utilises par le compilateur.,10,Scicos : Formalisme,Le code ralisant le comportement du bloc (,fonction de simulation,) peut tre du C, Fortran ou Scilab,Lexcution des fonctions de simulations est suppose instantane : Scicos est un,langage synchrone tendu au temps continu,.,Lexistence dun temps unique et universel est suppose.,Le formalisme Scicos est trs,proche du langage Modelica,(mlange continu-discret, notion dvnement, rmanence des variables,),11,Scicos : Bloc,Bloc Scicos peut avoir,deux types dentres et de sorties,:,* entre rgulire (souvent place sur les cots),* sortie rgulire (aussi sur les cots),* entre dactivation (souvent en haut),* sortie dactivation (souvent en bas),Les,entres sorties rgulires,sont utilises pour communiquer des donnes de bloc bloc par des liens rguliers.,Les,entres sorties dactivation,connectes par des liens dactivation transmettent des informations de contrle.,12,Exemple,Le bloc,MScope,affiche la sortie du gnrateur de squence alatoire et une version retarde.,Ce schma contient une seule source dactivation. Tous les blocs sont donc activs de faon synchrone.,13,Simulation,Le deuxime signal est une rplique du premier avec un retard de 3,14,Sous-chantillonnage,Deux blocs dans Scicos ralisent du sous-chantillonnage :,Bloc,If-Then-Else,Bloc,Eselect,Pas des vrais blocs,une facilit ddition,pas de fonction de simulation,grs en phase de compilation,Les sorties ne constituent pas des sources dactivation indpendantes :,Evnements de sortie synchrones avec lentre,.,Lanalogue (dans un contexte diffrent) du,conditionnement en C,de If-Then-Else et Switch-case.,15,Sous-chantillonnage,La,multifrquence,est ralise dans un cadre,synchrone,utilisant le sous-chantillonnage ;,cet exemple prsente un cas de multifrquence conditionnelle.,Le bloc 1/z nest activ que si la sortie alatoire est positive.,Ce diagramme est,synchrone,(une seule source dactivation indpendante).,Le “bloc” If-Then-Else,redirige,les vnements dentre vers lune des sorties.,16,Simulation,17,Event Driven vs Data Flow,Le formalisme Scicos est ,event,driven,: lactivation de chaque bloc est d un vnement dactivation.,Mais le mcanisme d,hritage,produit un comportement de type “data flow” dans certains cas.,Un bloc sans entre dactivation (et pas toujours-actif),hrite son activation, travers ses entres rgulires,18,Hritage et multifrquence,Le mcanisme dhritage est simple en prsence dune seule activation. Mais,lhritage marche dans le cas gnral,(conditionnement, asynchronisme) suivant des rgles prcises.,Noter quen Scicos, un bloc peut avoir,plusieurs entres,dactivation.,Le bloc Selector a 2 entres dactivation.,Le bloc connait la voie par laquelle il a t activ (1, 2 ou 1-2) et choisit lentre placer sur la sortie.,Donc la sortie du Selector est alatoire si elle est ngative sinon elle est gale 1,Le bloc “1” correspond une constante. Ce bloc nest pas activ et nhrite pas. Il est donc activ seulement une fois linitialisation.,19,Simulation,20,Exemple asynchrone (hritage),Ici la somme et les oscilloscopes marchent par hritage.,Les oscilloscopes hritent des activations diffrentes.,Lhritage des oscillos est simple.,La somme hrite de deux sources dactivation diffrentes.,Dans ce cas le mcanisme dhritage cre deux ports dentre dactivation.,21,Schma dorigine,Prise en compte,De lhritage,22,Simulation(mcanisme dhritage),23,Temps-continu : toujours-actif,Un bloc peut tre dclar “,toujours-actif,”.,Un bloc toujours-actif gnre des sorties actives en temps continu.,Lactivation “toujours-actif” doit normalement tre traite comme toute autre activation. Mais pour simplifier ldition du schma, les blocs ainsi activs sont cods par un,paramtre interne,du bloc.,Ils existent des,blocs toujours-actifs,dans les palettes Scicos (Sinusoid Generator, 1/s,).,24,Exemple,Sinusoid Generator,et,1/s,sont,toujours-actifs,.,Le bloc,Abs,lest aussi par,hritage,.,On aurait pu aussi ne pas dclarer,1/s,toujours-actif dans ce cas. Mais pas en gnral car si lentre de,1/s,est une constante, la sortie nvolue pas.,Clock,est utilis ici juste pour rythmer laffichage de l,oscilloscope,.,25,Simulation,26,Temps continu Sous-chantillonnage,Le,sous-chantillonnage,marche aussi pour,lactivation continue,.,Sans le bloc S/H, le bloc multiplication serait toujours actif (par hritage de Sinusoid Generator).,Mais maintenant il hrite du “Else” du bloc If-Then_Else. Alors il est,activ seulement quand sin(t) est ngatif,.,Economie faire dans les cas complexes.,27,Simulation,La simulation montre linactivit de la multiplication.,28,Temps continu/discret : interaction,Les oprations temps continu et les vnements discrets interagissent :,Les activations continues et,discretes,peuvent activer le mme bloc gnrant des,signaux dactivations hybrides,.,Les signaux continus peuvent gnrer des vnements par des blocs “,zero,-,crossing,”.,Un vnement peut gnrer un,saut,dans un signal continu.,29,Exemple,Les,-to+,et,+to-,sont des blocs,zero-crossing,.,Ici,lvnement zero-crossing,est utilis pour activer le bloc,Relay,dans un sens ou dans lautre.,30,Simulation,31,Application (Renault)moteur injection directe,32,Application (Intertechnique)masque oxygne,33,Modelica (,Langage de modlisation),Langage dclarative,Avec des quations et des fonctions mathmatiques,Permet la,modlisation non causal,Spcification haut niveau,Modlisation multi-domaine,lectrique, mcanique, hydraulique,Discret (commande), vnementiel,Orient objets,Fortement typ,Non propritaire,Pas directement associ un produit commercial,Dfinition du langage par Modelica design group,Existe depuis 1996,34,Scicos ou Modelica : Avantages et Inconvnients,Modlisation au niveau des composants,Modlisation formelle,: Optimisation du code, calcul de,Jacobien, rduction dindex,Langage unique,Langage compliqu,Utilisation des fonctions externes limite aux fonctions statiques,Loin du solveur et son implantation numrique,:,directives pour le solveur numrique (no-,event,smooth,) pas claires et insuffisantes,Avantages de Modelica,Inconvnients,35,Scicos ou Modelica : Avantages et Inconvnients,Formalisme simple et prcis (peu de primitives),Utilisation des blocs la,simulink,Bloc en C, C+, Possible dintervenir au bas niveau pour grer le solveur numrique (solveur pas variable,),Pas de bloc non-causal,Pas de simplification formelle ni calcul de,Jacobien,Avantages de Scicos,Inconvnients,36,Scicos et Modelica : une premire intgration,Extension du Scicos (RNTL,Simpa,),Editeur Scicos permet de mlanger les blocs Scicos et,Modelica,au sein du mme schma,Prcompilation,:,regroupement des blocs,Modelica,= programme,Modelica,= code C = bloc Scicos,37,Scicos et Modelica : une premire intgration,Similaire lintgration,Dymola,/,Simulink,AMESim,/,Simulink,et,AMESim,/Scicos,Modelica,utilis pour construire sous-modle temps-continu (peu de support pour le discret),Partie,Modelica,suppose toujours active (pas dchange dvnement avec le reste du schma),38,Scicos et Modelica : lintgration complte,Projet RNTL Simpa2,Formalisme hybride de Scicos et,Modelica,compatible :,when, ,edge,Modelica, activation Scicos,Notion dvnement,Rinitialisation dtat temps-continu par vnement, ,Objectif,: chaque bloc peut tre en,Modelica,ou en C (ou Scilab),Scilab/Scicos/,Modelica,: Environnement complet de simulation, ouvert et gratuit,39,Perspectives,A court terme,Intgration complte du Modelica,Compilateur du langage complet,Inclusion des Modelica libraries,Plus de facilit pour la,gnration du code,et des applications hardware in the loop,Extensions pour faciliter la,migration Simulink,vers Scicos,Amlioration de lditeur,Optimisation du compilateur,40,Perspectives,A long terme,Transfert du,dveloppement et maintenance,de lditeur ,lquipe Scilab,Traducteur,Simulink vers Scicos,Liens avec DSpace, NI, , pour pouvoir proposer une chaine complte,Documentation professionnelle,Intgration du Synchart (ou autre logiciel similaire),41,