MATLAB-Simulink并行仿真示例

一、概述

在进行simulink仿真的过程中常常遇到CPU利用率较低，仿真缓慢的情况，可以借助并行仿真改善这些问题，其核心思想是将参数扫描 、蒙特卡洛分析 或多工况验证 等任务拆分成多个子任务，利用多核CPU或计算集群的并行计算能力，显著缩短整体仿真时间。

主要使用的函数包括：

1.parpool(numCore)函数，目的是开启并行池（具体数量取决于计算机物理内核数）

2.**Simulink.SimulationInput函数，用于**封装模型参数、变量修改、回调函数等配置，简单来说就是建立一个数组，存放并行仿真时模型的参数

3.parsim函数，用于 将SimulationInput数组分发到各工作进程执行

二、流程

大体使用过程如下

1.开启并行工作池

clear; clc;

% start parpool by codes.

delete(gcp('nocreate')); % 关闭之前的并行池

numCore = 2; % 设定并行工作池的数量（受限于CPU真实内核数）

p = parpool(numCore); % start parpool.

2.打开simulink文件

%打开模型

modl = 'u_of_ideal_full_bridge_LLC_double_vol_blue';

open_system(modl);

load_system(modl);

3.设置参数

Lm = 20e-6;

k = [1 10 100 1000];

Lr = zeros(size(k));

for i = 1:length(Lr)

Lr(i) = Lm/k(i);

end

4.建立输入函数

In(length(k)) = Simulink.SimulationInput(modl); %内存预分配

for i = 1 : length(k)

In(i) = Simulink.SimulationInput(modl);

In(i) = In(i).setVariable('Lr',Lr(i));

In(i) = In(i).setPostSimFcn(@(x) u_PostSimFunction(x));%这行代码用于设置后处理函数，具体作用在后面解释

end

5.运行仿真

Out = parsim(In,'ShowSimulationManager','on');%运行结果会存储在OUT中

三、后处理函数作用

simulink仿真的数据会通过to workscape模块传递到基础工作区，但是在并行仿真时，数据都会保存在计算机内存里，这样子很容易导致计算机内存爆满，所以可以设置一个后处理函数，在每次仿真结束后直接对仿真数据进行处理，把处理结果保存，其余数据清空。

示例中的后处理函数如下:

function newout = PostSimFunction(simOut, fm)

%计算阻抗

newout.Ro = sum(simOut.get('Vout') .* exp(-1j * 2 * pi * fm * simOut.get('to')))...

/sum(simOut.get('Iout') .* exp(-1j * 2 * pi * fm * simOut.get('to')));

%计算效率

newout.u = (mean(simOut.get('Vout'))*mean(simOut.get('Iout')))/(mean(simOut.get('Vi'))*mean(simOut.get('Ii')));

%清空simOut

simOut.Vout = 0;

simOut.Iout = 0;

simOut.to = 0;

simOut.fm = 0;

end