CN107479983B - 基于时域控制技术的变步长多程序同步计算***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于时域控制技术的多程序同步计算***及方法，该***包括若干不同类型的应用程序，每一类型的所述应用程序用于计算核电领域中的一类参数；主调度器，所述主调度器用于设定调度时间，并间隔所述调度时间下发调用指令；其中，所述应用程序接收所述调度指令，在所述调度时间内，根据收敛准则，设定若干时间步长完成计算，且所有时间步长之和等于调度时间；共享模块用于存储并更新所述调度时间内所述应用程序每一时间步长的计算结果。本发明能够同时进行多个变步长的应用程序的协同计算。保证各应用程序的精确计算的同时保持步调一致，计算精度高，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及多任务多进程协同计算领域，具体涉及基于时域控制技术的变步长多程序同步计算***及方法。
背景技术
随着数值计算的进步，越来越多的复杂过程被纳入到数值计算的应用范畴，但是单个程序往往只能解决一个或一类问题，复杂过程的分析往往涉及多个程序的耦合协同计算，例如计算核反应堆功率变化时需要综合用到堆芯物理程序与热工水力程序的耦合计算，计算核电站场外放射性剂量时需要综合用到大气扩散程序、源项计算程序及地理信息计算程序的耦合计算。在多个程序进行耦合协同计算过程中，首要解决需要解决不同程序同步计算的问题。单个计算程序由于考虑数值计算的效率及计算精度一般采用变步长的计算方法，就是程序会根据数值收敛的准则自动改变时间步长，在计算稳态及变化不剧烈的瞬态时，采用较大的时间步长，加快计算速度，在剧烈瞬态时采用小时间步长，确保计算的收敛性。因此，在多个计算程序协同计算时，一般使用定步长，但是由于每个计算程序的收敛情况不同，采用定步长的方式不能保证每个计算程序的计算精度，多个计算程序的协同计算结果的精度较低。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供基于时域控制技术的多程序同步计算***及方法，能够同时进行多个变步长的应用程序的协同计算。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于时域控制技术的多程序同步计算***，包括：
若干不同类型的应用程序，每一类型的所述应用程序用于计算核电领域中的一类参数；
主调度器，所述主调度器用于设定调度时间，并间隔所述调度时间下发调用指令；其中，
所述应用程序接收所述调度指令，在所述调度时间内，根据收敛准则，设定若干时间步长完成计算，且所有时间步长之和等于调度时间；
共享模块，用于存储并更新所述调度时间内所述应用程序每一时间步长的计算结果。
在上述技术方案的基础上，每一所述应用程序根据自身的收敛准则设定时间步长为变时间步长或者定时间步长。
在上述技术方案的基础上，所述主调度器还设置延时时间，若应用程序未在所述调度时间内完成计算，则判断所述应用程序在所述调度时间和所述延时时间之间是否完成计算，若是，则所述主调度器在所述应用程序完成计算时下发调用指令，若否，则所述主调度器在所述延时时间结束时下发所述调用指令，所述应用程序停止计算。
在上述技术方案的基础上，所述延时时间是所述调度时间的三倍。
在上述技术方案的基础上，一种基于时域控制技术的多程序同步计算***的计算方法，包括以下步骤：
主调度器设定调度时间，并根据调度时间间隔下发调用指令；
若干所述应用程序执行调用指令，每一所述应用程序根据自身的收敛准则，设定若干时间步长进行计算，且时间步长之和等于调度时间；
每一所述应用程序在调度时间内按照时间步长的先后顺序进行计算，且每完成一个时间步长的计算后，将计算结果存入共享模块中并更新。
在上述技术方案的基础上，所述主调度器还设置延时时间，若应用程序未在所述调度时间内完成计算，则判断所述应用程序在所述调度时间和所述延时时间之间是否完成计算，若是，则所述主调度器在所述应用程序完成计算时下发调用指令，若否，则所述主调度器在所述延时时间结束时下发所述调用指令，所述应用程序停止计算。
在上述技术方案的基础上，所述延时时间是所述调度时间的三倍。
在上述技术方案的基础上，所述调度时间根据所述应用程序计算的物理过程设定。
在上述技术方案的基础上，所述应用程序为用于计算主***热水力的热工水力程序、用于计算流体网络的流网程序、用于计算电气网络的电气程序或用于计算逻辑过程的所述逻辑程序。
在上述技术方案的基础上，每一所述应用程序根据自身的收敛准则设定时间步长为变时间步长或者定时间步长。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明的基于时域控制技术的多程序同步计算***在设定的调度时间内应用程序根据收敛则，自动调整步长时间，在计算稳态及变化剧烈的瞬态时，采用较大的时间步长，加快计算速度，在剧烈瞬态时采用较小的时间步长，确保计算的收敛性，保证各应用程序的精确计算的同时保持步调一致，计算精度高，效率高。
2)本发明中设置有共享模块，每一应用程序的计算结果均存入共享模块中，每一应用程序根据自身计算的需要从共享模块中调用结果，相较于现有技术中应用程序之间直接调用传送计算结果来说，***开发更为简单，数据维护方便，操作效率更高。
附图说明
图1为本发明实施例中的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种基于时域控制技术的多程序同步计算***，包括：若干不同类型的应用程序、主调度器和共享模块。其中，每一应用程序用于计算核电领域中的某一类参数，本实施例中的应用程序分别为在核电厂全范围模拟器中计算堆芯物理过程的堆芯物理程序，计算主***热工水力的热工水力程序，计算流体网络的流网程序，计算电气网络的电气程序，计算逻辑过程的逻辑程序，这些应用程序需要一起协同计算模拟整个核电厂的运行特征。
主调度器用于设定调度时间，并间隔调度时间向相关的应用程序下发调用指令，本实施例中的主调度器每秒发送10次调用指令，调度时间为100ms，每秒内每个应用程序可以被调用不同的次数。调度时间根据应用程序计算的物理过程设定，例如，模拟一个阀门从关闭状态到全开状态，实际过程需要10秒，这个物理过程就是10秒。
应用程序接收调度指令，在调度时间内，根据收敛准则，设定若干时间步长完成计算，每一应用程序根据自身的收敛准则设定时间步长为变时间步长或者定时间步长，且所有时间步长之和等于调度时间。应用程序被调用一次后，计算相应的时间步长，计算完后处于冻结状态，等待主调度器的下一次调度。
共享模块，用于存储并更新调度时间内应用程序每一时间步长的计算结果，应用程序在计算过程中需要用到其他应用程序的计算结果的从共享模块中提取，实现应用程序之间的数据交互。
主调度器还设置有延时时间，若应用程序的计算时间小于等于调度时间，则主调度器按照调度频率下发调度指令，若应用程序的计算时间大于调度时间，即应用程序未在调度时间内完成计算，则判断应用程序的计算时间是否大于调用时间，若是，即在延时时间内应用程序未完成计算，则主调度程序在延时时间结束时下发调用指令，强制应用程序停止计算，若否，则主调度器在应用程序完成计算时下发调用指令。本实施例中的延时时间是调度时间的三倍。
一种基于时域控制技术的多程序同步计算***的计算方法，包括以下步骤：
主调度器设定调度时间，并根据调度时间间隔向相关的应用程序下发调用指令，其中应用程序分别为用于计算主***热水力的热工水力程序、用于计算流体网络的流网程序、用于计算电气网络的电气程序和用于计算逻辑过程的所述逻辑程序。
相关的应用程序执行调用指令，在调度时间内，每一应用程序根据收敛准则，设定若干时间步长完成计算，每一应用程序根据自身的收敛准则可以设定时间步长为变时间步长或者定时间步长，且所有时间步长之和等于调度时间；
每一应用程序在调度时间内按照时间步长的先后顺序进行计算，且每完成一个时间步长的计算后，将计算结果存入共享模块，且每一应用程序的计算结果按照时间步长的顺序更新。
主调度器还设置有延时时间，判断应用程序的计算时间是否不大于调度时间，若是，则主调度器按照调度频率下发调度指令；若否，进一步判断应用程序的计算是否在调度时间和延时时间之间，若是，则主调度器在应用程序完成计算时下发调用指令，若否，则主调度程序在延时时间结束时下发调用指令，强制应用程序停止计算。本实施例中的延时时间是调度时间的三倍。所述调度时间根据所述应用程序计算的物理过程设定。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种基于时域控制技术的多程序同步计算***，其特征在于，包括：
若干不同类型的应用程序，每一类型的所述应用程序用于计算核电领域中的一类参数；
主调度器，所述主调度器用于设定调度时间，并间隔所述调度时间下发调用指令；其中，
所述应用程序接收所述调用指令，在所述调度时间内，根据收敛准则，设定若干时间步长完成计算，且所有时间步长之和等于调度时间；
共享模块，用于存储并更新所述调度时间内所述应用程序每一时间步长的计算结果；
所述主调度器还设置延时时间，若应用程序未在所述调度时间内完成计算，则判断所述应用程序在所述调度时间和所述延时时间之间是否完成计算，若是，则所述主调度器在所述应用程序完成计算时下发调用指令，若否，则所述主调度器在所述延时时间结束时下发所述调用指令，所述应用程序停止计算。
2.如权利要求1所述的一种基于时域控制技术的多程序同步计算***，其特征在于：每一所述应用程序根据自身的收敛准则设定时间步长为变时间步长或者定时间步长。
3.如权利要求1所述的一种基于时域控制技术的多程序同步计算***，其特征在于：
所述延时时间是所述调度时间的三倍。
4.基于如权利要求1所述的一种基于时域控制技术的多程序同步计算***的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
主调度器设定调度时间，并根据调度时间间隔下发调用指令；
若干所述应用程序执行调用指令，每一所述应用程序根据自身的收敛准则，设定若干时间步长进行计算，且时间步长之和等于调度时间；
每一所述应用程序在调度时间内按照时间步长的先后顺序进行计算，且每完成一个时间步长的计算后，将计算结果存入共享模块中并更新；
所述主调度器还设置延时时间，若应用程序未在所述调度时间内完成计算，则判断所述应用程序在所述调度时间和所述延时时间之间是否完成计算，若是，则所述主调度器在所述应用程序完成计算时下发调用指令，若否，则所述主调度器在所述延时时间结束时下发所述调用指令，所述应用程序停止计算。
5.如权利要求4所述的一种基于时域控制技术的多程序同步计算方法，其特征在于：所述延时时间是所述调度时间的三倍。
6.如权利要求4所述的一种基于时域控制技术的多程序同步计算方法，其特征在于：所述调度时间根据所述应用程序计算的物理过程设定。
7.如权利要求4所述的一种基于时域控制技术的多程序同步计算方法，其特征在于：所述应用程序为用于计算主***热水力的热工水力程序、用于计算流体网络的流网程序、用于计算电气网络的电气程序或用于计算逻辑过程的逻辑程序。
8.如权利要求4所述的一种基于时域控制技术的多程序同步计算方法，其特征在于：每一所述应用程序根据自身的收敛准则设定时间步长为变时间步长或者定时间步长。
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