康谋分享 | 自动驾驶联合仿真——功能模型接口FMI（三）

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。

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目录

效果预览

相关配置

操作步骤

1、实例化

2、FMU交互

3、初始化和释放

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一、效果预览

 

二、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：

• fmi_simple_car.cpp：根据FMI2.0标准实现一个车辆模型

• simple_car.h：车辆模型的头文件

• simple_car.cpp：车辆模型的实现文件

• value_reference_ids.h：定义值应用ID的头文件

• modelDescription.xml：定义FMU结构的根文件

• simple_car_fmu.json文件：用于将构建的FMU文件映射到aiSim的车辆动力学中（非构建FMU所必须）

三、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：

• include "fmi2Functions.h" （是FMI2.0标准的头文件，请参考FMI官网）

• include

• include

• include "simple_car.h"

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 /*唯一标识符*/,
 
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 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。

② 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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