Journal of the Korea Society for Simulation (한국시뮬레이션학회논문지)

The Korea Society for Simulation (한국시뮬레이션학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Integrated Hybrid Modeling Methodology and Simulation Engine Design Based on HDEVS Formalism

HDEVS 형식론에 기반한 통합 하이브리드 모델링 방법론 및 시뮬레이션 엔진 설계

  • Received : 2012.12.31
  • Accepted : 2013.03.18
  • Published : 2013.03.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A hybrid system is a combination of sub systems which have different types of state and time: a typical example is a combination of discrete event and continuous systems. A HDEVS(Hybrid DEVS) formalism was proposed for modeling and analyzing a hybrid system. The HDEVS formalism allows modelers to construct a hierarchical and modular model based on the mathematical set theory. Because the HDEVS formalism was applied to the distributed and interoperated simulators, modelers should make several heterogenous models dividing a target system. Hence, this paper proposes an extended hybrid coupled model of HDEVS formalism and an integrated hybrid modeling methodology in contrast to the existing simulation framework on interoperable simulators. By applying the proposed modeling method, a target system can be translated to a hybrid model in a similar form as the target system. This paper also contains a simulation engine design for the proposed modeling methodlogy and a case study which simulates water tank control systems.

하이브리드 시스템은 서로 다른 상태와 시간을 가지는 부 시스템의 조합으로 이루어진다. 대표적인 예가 이산 사건 시스템과 연속 시간 시스템의 조합이다. HDEVS 형식론은 이러한 하이브리드 시스템을 모델링하고 분석하기 위해 제안되었는데, 이러한 형식론을 통해 모델러는 수학적인 형식론에 기초한 계층적이고 모듈성이 있는 모델을 설계할 수 있었다. 그러나 HDEVS 형식론이 주로 분산된 연동 시뮬레이션에 적용되었기 때문에 모델러는 하이브리드 시스템을 연동에 참여할 시뮬레이터에 맞게 서로 다른 모델들로 구분하여 재구성해야 했다. 따라서 모델은 시스템을 그대로 표현하기보다 나누어진 모델들의 연동 구조로 표현되었다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하고 통합된 하이브리드 모델을 만들 수 있는 모델링 방법론과 그에 대한 시뮬레이션 방법론을 제안한다. 기존에 연동형 구조에 적용되었던 것과 달리, 하이브리드 시스템은 그 시스템 본래의 형태 그대로 통합된 모델로 모델링 될 수 있다. 또한 이 논문은 제안하는 모델링 방법론에 따르는 시뮬레이션 엔진 구조에 대해서 논하고 물탱크 조절 예제를 통한 간단한 사례 연구도 포함한다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 국방과학연구소

References

  1. Zeigler B.P., Praehofer, H., and Kim, T.G., Theory of Modeling and Simulation, Second Edition, Academic Press, 2000.
  2. J. Nutaro, A Discrete EVent system Simulator, http://www.ornl.gov/-1qn/adevs/adevs-docs/manual.pdf, September 7, 2011.
  3. SimEvents: Model and simulate discrete-event systems, http://www.mathworks.co.kr/products/simevents/index.html.
  4. Lim, S.Y. and Kim, T.G., "Hybrid Modeling and Simulation Methodology based on DEVS Formalism", SCSC'2001, Orlando, USA, pp. 188-193, July, 2001.
  5. Kim, T.G., "Modeling and Simulation Engineering", Korea Information Processing Society Review, Vol. 14, No. 6, pp. 3-17, Nov., 2007.
  6. Kim, T.G., EE612 Lecture Note, KAIST, 2011, http://sim.kaist.ac.kr/.
  7. PowerDEVS, http://www.fceia.unr.edu.ar/lsd/powerdevs/index.html.
  8. Giambiasi, N., Escude, B., and Ghosh, S. GDEVS: A generalized discrete event specification for accurate modeling of dynamic systems. Transactions of the Society for Computer Simulation International 2000; 17: 120-134.
  9. Brooks, C.. Cataldo, A., Lee, E.A., Liu, J., Liu, X., Neuendorffer, S., and Zheng, H., "HyVisual: A Hybrid System Visual Modeler", Technical Memorandum UCB/ERL M05/24, UCLA, CA, July 15, 2005.
  10. Kim, T.G. and Kim, J.H., "DEVS Framework and Tookits for Simulators Interoperation Using HLA/RTI", in Proceedings of ASIASIM '2005, Bejing, China, pp. 16-21, Oct., 2005.
  11. Sung, C.H. and Kim, T.G., "Framework for Simulation of Hybrid Systems: Interoperation of Discrete Event and Continuous Simulators Using HLA/RTI", 25th ACM/IEEE/SCS Workshop on PADS 2011, Nice, France, June 14-17, 2011.
  12. Kim, T.G. and Park, S.B., "The DEVS Formalism: Hierarchical Modular Systems Specification in C++", 1992 European Simulation Multiconference, York, United Kingdom, pp. 152-156, June, 1992.
  13. Press, W.H., Flannery, B.P., Teukolsky, S.A., and Vetterling, W.T. Numerical Recipes in C 3rd ed., Cambridge Univ. Press, 2007.

Cited by

  1. Agent-based SAF Modeling Tool for DEVS M&S vol.22, pp.4, 2013, https://doi.org/10.9709/JKSS.2013.22.4.049