包含快速混合仿真的异地联合子结构实验.doc

包含快速混合仿真的异地联合子结构实验1）gilberto mosqueda ，jason hanley， andrei reinhorn 土木工程，结构和环境工程，布法罗纽约州布法罗大学,14260,，美国电子邮件：，，2）bozidar stojadinovic 土木与环境工程系，加州大学伯克利分校，加利福尼亚大学，94720，美国电子邮件：3）mettupalayam sivaselvan 土木工程，环境和建筑工程，科罗拉多大学， co 80309，美国电子邮件：摘要 分布式控制策略介绍，支持混合（拟动力执行）测试分布在不同地理位置的子结构。分布式控制的目标是：（1）在分布式站点提供可扩展的框架，（2）通过最小应变速率和远程实验部队放宽错误的测试结果来提高子结构的可靠性试验，。这个控制策略是基于在远程试点多线程仿真协调员与事件相结合为主导的控制器。多线程应用协调员在不同的地点同时加载多个远程子结构。事件驱动的远程站点控制器允许执行连续分布式模型的混合仿真算法在计算，网络通信和其他任务可能具有随机完成时间。这种方法的优点是，在持有阶段传统的持有拟动力试验最小化，如果不能消除。这一成效程序计算表明5个偏远的6级地震的反应跨度桥梁模型实验和数值栏子结构分布在nees设施。 此外，分布式nees 控制策略是实施neesgrid之间提供一个安全的分布式网络连接内设备网站。结果从这些模拟中展现出来，其中包括任务的总结。 引言 混合仿真结合了数值和实验方法来评价的抗震性能结构。混合仿真试验方法的原则是植根于拟动力试验方法，是发达国家在过去30年发明的（takanashi 等，1975年，takanashi and nakashima 1987年，mahin 等，1989）。在一混合仿真，运用动力学方程求解的混合数值和实验模型。通常，实验子结构是部分结构难于模型数值，因此，他们的反应是在实验室测量，代表数值子结构与结构构件可预测的行为：他们使用计算机模型。混合仿真程序有了很大发展，因为该方法首先开发。早期测试利用坡道持有装上实验内容的过程。最近开发的技术合作在电脑硬件的进步和测试，通过不断改善测试这种测试方法.。在低速（magonette 2001年）和快速率（nakashima等，1992年，nakashima2001年）。在混合潜力模拟测试方法已得到进一步扩大，提议在地理分布实验子结构内实验室网络，然后通过使用连接互联网这些数值模拟。（campbell 和stojadinovic，1998年）。对于地震基础设施的george e. brown jr. 网络工程模拟（nees）提供了实验设备，分析和建模工具网络接口，以实现多个大规模同步测试的实验和数值子结构使用分布式混合模拟方法。地理上分散的混合仿真，已开展了联合日本和韩国（watanabe等人，2001年），台湾（tsai 等人，2003年）。在美国作为nees的一部分（mosqueda ，2003年， spencer等人）。 本文件的目的是存在于地理分布测试结果的最新进展期间nees设施建设阶段，特别是发展所做的工作的大学加州大学伯克利分校和美国布法罗大学。在地理上分布测试这些事态发展进入neesgrid实施，基础设施的网络连接nees站点，通过和实验为基础的部署内斯系统也涉及大学整合活动。科罗拉多州博尔德分校，在伊利诺伊大分校和美国里海大学。这种组合作为著名的快速（快速多网站在线模拟测试），是针对引进特征整合neesgrid（spencer 等人，2004年），加快了产品率测试和模拟的可靠性允许结果。原来的基础上大多数（spencer 等，2004年），分布式控制策略实施nees到远程控制协议（ntcp）（pearlman 等，2003年），以提高测试速度和允许连续算法的实现。性能增强 在快速的目的，大部分是要结合同国家的艺术艺术的混合测试国家安全网络通信。在混合仿真ntcp网络协议使用首次表现在2004年7月最大。为了提高快速检测率最，增强了三个关键（1）ntcp修改，以尽量减少在每个仿真步骤网络交易;（2）实现一个基于多线程仿真协调员进行平行交易多个远程站点;及（3）执行的事件驱动的远程试点控制器生成一个实验连续负载历史的子结构，这些改进是讨论未来。ntcp改进 原来ntcp协议是专为安全性和可靠性（pearlman等。2003年）。它的目标是提供一个机制，进行多站点分布式测试使用标准，明确的协议。结果也正是这个协议，但效率不高的网络利用率的角度和速度的测试。实验的变革时代的典型步骤是建立在13秒秩序。这个时间是多数致力于网络通讯和开销的软件接口。对于每一个在最仿真的步骤，几个来回进行网络通信的每个远程站点。首先，模拟协调员收到从主模拟目标流失。接下来，模拟协调员执行了一项建议，在控制点的参数为封装的目标要求每个远程站点。每个远程回答回模拟协调员表明它是否接受其建议。如果提出要求，所有网站的接受，仿真协调员发出请求的执行每个站点。一旦接收到一个执行的要求，试点指挥的执行机构为目标流离失所和返回测量位移和模拟协调员力量。最后，仿真协调员发送反馈到主模拟和反复，在下一步的进程为快速变革的实验，一个新的ntcp命令 proposeandexecute，已建立的联合建议并执行到一个命令。对于每一个步骤，proposeandexecute命令调用与控制点的参数包含目标位移。远程站点的响应通过指挥的执行器目标再还力和位移反馈到主模拟。这增加的协议减少往返信函数量占网站，在每一模拟步骤。因此，网络沟通的时间减少了一半，整个测试。在 proposeandexecute命令要求改变。同时ntcp服务器和客户端的接口，但仍然落后，现有的客户端和控制兼容插件（pearlman等，2004年）。控制系统接口与ntcp可以利用这个新命令优势，因为它是在服务器上实现，不需要到控制插件接口的变化。多线程有多个站点的通信 仿真协调员在一个分布式的实验，并作为接口方面发挥中心作用的行为转移主之间的数据模拟和远程站点。作为一个ntcp客户端，模拟协调员通信与运行在网络ntcp服务器的远程站点。这些ntcp服务器，然后接口与本地驱动器控制器和数据采集系统。该参考协调员用于模拟在最实验matlab和实施与主通过ntcp模拟通信。在模拟协调员matlab的版本规定的性能限制的数量增加重大开销软件的执行。客户端接口的ntcp是用java编写的访问的接口，包装，诱使每个ntcp呼叫延迟和开销。此外，matlab的只允许单线程应用程序。需要沟通，每个网站要做串行。为了克服这些局限性，多线程模拟协调员，1是java开发并命名为java的模拟协调员。为了提高效率，协调员和java的模掌握模拟合并到不同的软件模块相同的程序。这种方法消除模拟之间的协调员和掌握网络通信所需的仿真原科技部实验。在不同的主仿真消除减少数往返网络通信的一个。为了保持灵活性，主仿真模块设计可以很容易地取代其他模拟包通过一个简单的界面。此外，在新的模拟协调员，与远程站点的通信是使用单独的并行化，并行线程发送每个站点的命令。恢复力（kn) 位移（mm) a 伯克利子结构反应恢复力（kn) 位移 (mm) b 布法罗子结构反应 图8 实验测力位移远程桥子结构柱反应总的步骤时间(s) 步数 a 时间步步骤数 总的步骤时间 b 直方图从网络故障恢复在与超过20秒延迟的四个步骤，仿真协调员超时和重新印发的命令当前步骤，在继续模拟结果 ， 而不是过早结束。此功能弥补了互联网的不可靠的性质 ， 增加了可靠性分布式系统及其能力完成模拟。在此期间延误，测试是在没有举行运动执行器，网络通信，直到可以与所有远程站点重新确立在其他试验的模拟，更严重的问题是遇到的，需要一个远程站点，重新开始模拟实验的中间。为了克服这种限制，模拟协调 配置为重播实验，并把网站重新启动到通过重放命令当前步骤只有每个网站失败的一步。一旦模拟协调员达成的步骤，其中的问题发生，模拟恢复了与所有远程站点通常直到顺利完成了实验。这种方法并不需要完整的模拟，从一开始就重新启动。 结论 恢复力（kn) 位移（mm) 图10 时间延迟产生的影响的实验伯克利分校子 分布式控制策略实施到neesgrid，