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康謀分享 | 自動駕駛聯合仿真——功能模型接口FMI（三）
在之前的兩篇文章中（文末往期回顧中可查看），我們主要介紹了功能模型接口FMI的主要組成部分和一些使用場景，今天就以康謀自動駕駛仿真軟件aiSim為例，來展示一下如何建立一個FMU并實現基于UDP和FMI聯合仿真（co-simulation）數據通信。
一、相關配置
OS：Ubuntu22.05
仿真軟件：aiSim 5.2.0
首先是要構建所需要的FMU，在一些動力學仿真軟件上，如CarSim，可以直接導出動力學模型對應的FMU文件，但本次我們基于C++從零構建FMU文件。
需要編輯的6份文件分別是：
fmi_simple_car.cpp：根據FMI2.0標準實現一個車輛模型
simple_car.h：車輛模型的頭文件
simple_car.cpp：車輛模型的實現文件
value_reference_ids.h：定義值應用ID的頭文件
modelDescription.xml：定義FMU結構的根文件
simple_car_fmu.json文件：用于將構建的FMU文件映射到aiSim的車輛動力學中（非構建FMU所必須）
二、操作步驟
首先是fmi_simple_car.cpp文件主要包含了6個部分，最終實現為模擬控制一個簡單的車輛模型，包括了實例化、設置參數，執行仿真步驟以及獲取和設置模型參數的功能。
頭文件：
include "fmi2Functions.h" （是FMI2.0標準的頭文件，請參考FMI）
include
include
include "simple_car.h"
1、實例化
實例化FMU，在之前的文章中我們以C語言為例，本次采用C++來做示范。
fmi2Component fmi2Instantiate(
fmi2String /*實例名稱*/,
fmi2Type fmuType /*實例類型（ME/CO）*/,
fmi2String /*標識符*/,
fmi2String /*資源位置*/,
const fmi2CallbackFunctions* /*回調函數*/,
fmi2Boolean /*是否可見*/,
fmi2Boolean /*是否啟用日志*/)
{/*此處可以與用判斷車輛實例是否在使用、檢查FMU的類型是ME模型交換還是CO聯合仿真、執行實例化車輛*/
car_is_used = True; //預先設置的標志變量，用于表示表示車輛是否正在使用
returen &only_one_car; //預先定義的全局SimpleCar對象only_one_car
}
2、FMU交互
實例化完成后，我們要實現一系列函數用于FMU交互的具體實現，主要包含獲取和設置變量，執行仿真步驟等。
① 獲取類型
獲取實數，通過遍歷引用數組vr，獲取對應的值并存儲。
fmi2Status fmi2GetReal(fmi2Component /*c*/, const fmi2ValueReference vr[], size_t nvr, fmi2Real value[]){
for (size_t i = 0; i<nvr; ++i) {
value[i] = only_one_car.GetValue(vr[i]);
}
return fmi2OK;
}
同樣還能夠實現獲取整數、布爾值和字符串值。
② 設置類型
設置實數，同樣通過only_one_car.SetValue(vr[i], value[i])設置對應的值。
fmi2Status fmi2SetReal(fmi2Component /*c*/, const fmi2ValueReference vr[], size_t nvr, const fmi2Real value[]){
for (size_t i = 0; i<nvr; ++i) {
only_one_car.SetValue(vr[i], value[i]);
}
return fmi2OK;
}
同樣還能夠實現獲取整數、布爾值和字符串值。
③ 執行仿真
獲取實聯合仿真函數（CO），可以是根據之前實數和證書引入導數計算，又或是引入仿真步驟的執行和取消數，通過遍歷引用數組vr，獲取對應的值并存儲。
比如執行仿真步驟，其中DoStep將會在Simple_car.cpp中實現：
fmi2Status fmi2DoStep(fmi2Component /*c*/, fmi2Real /*currentCommunicationPoint*/, fmi2Real communicationStepSize, fmi2Boolean /*newStep*/){
log_to_file("fmi2DoStep()"); only_one_car.DoStep(communicationStepSize);
return fmi2OK;
}
同樣還能夠實現獲取整數、布爾值和字符串值。
3、初始化和釋放
除此之外，我們還需要注意在仿真過程中FMU實例的初始化和釋放。
比如我們可以簡單的通過設置car_is_used= false實現實例的釋放，可以通過only_one_car = SimplerCar()來實現FMU的重置，其中SimplerCar類的具體實現在simple_car.cpp中。
以上就是基于FMI2.0實現車輛模型時所需的基本內容，剩余的內容我們將在后續的文章中進行分享。