Context-based polynomial extrapolation and slackened synchronization for fast multi-core simulation using FMI
Abstract
The growing complexity of systems, together with in- creasing available parallelism provided by multi-core chips, calls for the parallelization of simulation. Simu- lation speed-ups are expected from co-simulation and parallelization based on models splitting into loosely coupled sub-systems in the framework of Functional Mockup Interface (FMI). However, slackened syn- chronization between the sub-models and associated solvers running in parallel introduces integration er- rors, which must be kept inside predefined bounds. In this paper, context-based extrapolation is investigated to improve the trade-off between integration speed- ups, needing large communication steps, and simula- tion precision, needing frequent updates for the mod- els inputs. An internal combustion engine, based on FMI for model exchange, is used to assess the paral- lelization methodology.
La complexité croissante des systèmes cyber-physiques, ainsi que la disponibilité de puces multicoeurs, permet la parallélisation des simulations. L'accélération des co-simulations est permise par un parallélisme utilisant des modèles partitionnés en sous-systèmes faiblement couplés, utilisant le formalisme fourni par l'environnement FMI associé à Modelica. Cependant, l'intégration numérique de modèles faiblement synchronisés introduit des erreurs d'intégration devant être contenues dans des bornes prédéfinies. Dans ce papier, une méthode d'extrapolation basée sur des contextes permet d'améliorer le compromis entre temps de calcul, nécessitant de grands pas de synchronisation, et précision d'intégration nécessitant des mises à jour fréquentes des entrées des sous-systèmes. La méthode est validée sur un modèle industriel de moteur à combustion interne.
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