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Diapositive 1 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 NEPTUNIX + Un générateur de Simulateurs Neptunix est le.

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2 Diapositive 1 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 NEPTUNIX + Un générateur de Simulateurs Neptunix est le fruit d une collaboration entre GIAT Industries et CS SI

3 Diapositive 2 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Plan l 1 Ce quest NEPTUNIX l 2 Caractéristiques l 3 Références Annexe : le langage de description

4 Diapositive 3 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 La simulation informatique permet dêtre plus efficace dans les phases davant projet. Rôle dun outil logiciel comme NEPTUNIX : Accélérer le cycle détude (Analyse conception simulation retour d'expérience synthèse conception...),.... en automatisant les phases sans valeur ajoutée pour le concepteur, être adapté à des problèmes industriels, pérenniser le savoir-faire dune entreprise en permettant de réutiliser des modèles existant. La simulation

5 Diapositive 4 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 NEPTUNIX est un outil à caractère général destiné à modéliser et simuler des systèmes physiques ou techniques dont le comportement temporel est caractérisé par : des phénomènes continus décrits par des équations algébro- différentielles implicites non linéaires, une partie événementielle décrite par des automates. Simulation hybride.

6 Diapositive 5 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 La démarche NEPTUNIX Schémas + Equations NEPTUNIX Simulateur Directives de Simulation Jeu de données Fichier-résultat Simulateur utilisé en mode «étude»

7 Diapositive 6 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Les étapes dune étude NEPTUNIX : représenter le système à modéliser au moyen de schémas et/ou déquations mathématiques. générer automatiquement le simulateur du système ainsi modélisé, mettre au point le simulateur (debugger), exploiter le simulateur en mode étude, intégrer le simulateur dans une application-client. La démarche (2)

8 Diapositive 7 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Intégration du simulateur Le simulateur généré est un programme portable. Il peut être recompilé et intégré dans un autre environnement d étudedans un autre environnement d étude ou dans un environnement applicatif (sous-programme ou sous-process). ou dans un environnement applicatif (sous-programme ou sous-process). Source du simulateur Bibliothèque Support à l exploitation + + Application Capteurs,Capteurs, Imagerie,...Imagerie,...

9 Diapositive 8 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Equations et schémas Modèle m1 Modèle m2 m1 (x1, y1) = 0 m2 (x2, y2) = 0 x1 = x2 y1 = y2 Equations modèle 1 Equations modèle 2 Equations de liaison Niveau schématique Niveau textuel x1 x2 y1 y2

10 Diapositive 9 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Equations et schémas (2) Modèle m1 Modèle m2 m1 (x1, y1) = 0 m2 (x2, y2) = 0 x1 = x2 y1 = y2 Niveau schématique Niveau textuel La représentation schématique permet : darchiver des composants réutilisables,darchiver des composants réutilisables, de visualiser clairement un assemblage,de visualiser clairement un assemblage, constituer aisément de gros systèmes.constituer aisément de gros systèmes. Représentations complémentaires Le texte décrit des phénomènes complexes Le schéma visualise la structure x1 x2 y1 y2

11 Diapositive 10 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Il sagit dun langage métier destiné à exprimer des équations mathématiques, des événements, à mettre en évidence des composants, à assurer le couplage avec une partie programmée. Il sagit dun langage déclaratif proche du modélisateur. Ce nest PAS un langage de programmation. Il est à un niveau dabstraction plus élevé. Le langage de description

12 Diapositive 11 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Historique l 1980 : Début du projet au CEA SACLAY, suite à deux thèses (Y. Monsef et M. Nakhle) l : Neptunix 2 : Produit diffusé avec le pre/post processeur ALLAN (collaboration GDF) l : Nouvel environnement de simulation l : Générateur C++ Neptunix 4 (collaboration avec GIAT) l 1999 : Neptunix Plus (Produit et autonome, langage modernisé, IHM Java) l 2007 : Éditeur de schémas QT4

13 Diapositive 12 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Réponses aux problèmes posés (1) Problème posé l Fiabilité des résultats l Conditions initiales l Systèmes raides l Gestion des événements l Stabilité numérique l Mise au point l Méthode implicite l Détermination formelle l Pas et ordre variables l Point fort de NEPTUNIX l Contrôle de la matrice l Debugger, clichés Réponse NEPTUNIX

14 Diapositive 13 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Réponses aux problèmes posés (2) Problème posé l Rapidité de la simulation l « Gros modèles » l Intégration simulateur l Contrôle taille des programmes l Testé sur 4 millions d'équations Réponse NEPTUNIX l Génération optimisée l Factorise séquences répétitives l Simplification formelle l Code généré standard (Fortran 77) l Simulateur = Sous programme l Fonctions de communication l Fonctionnement en mode parallèle

15 Diapositive 14 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Réponses aux problèmes posés (3) Problème posé l Réutilisation des modèles ( Pérennité du savoir-faire) l Lisibilité des composants, Langage « naturel » l Démarche modulaire l Constitution de modélothèques l Format général, Archivage format texte (Subversion) Réponse NEPTUNIX

16 Diapositive 15 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Spécification Maintenance + Evolutions Aspect économique, gain de productivité Codage Validation Spécification Maintenance + Evolutions Codage=0 Validation Coût dun simulateur (cas général) Réduction du coût avec NEPTUNIX Retour sur investissement rapide (concision du formalisme)

17 Diapositive 16 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Fiche technique (1) l Méthode dintégration de type prédicteur / correcteur (interpolation polynomiale). l Prédiction : schéma de Gear modifié à pas et ordre variable (peut résoudre des systèmes raides). l Correction : Newton/Raphson. Matrice jacobienne générée formellement et pré-inversée lors de la génération. l Point initial calculé formellement (projet makeInit GIAT/Ch Tardy) l Le Traitement du langage est réalisé par Moïra.

18 Diapositive 17 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Méthode prédicteur / correcteur tn-1 tn tn-2 tn-3 Prédiction par la méthode de Gear Itérations de Newton-Raphson Point solution

19 Diapositive 18 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Fiche technique (2) l Il y a 2 niveaux de langage de description: l NEPTUNIX 4 est compatible avec la version 1988 du langage. l Neptunix Plus est un surlangage simplifié qui intègre des concepts de modularité, polymorphisme, généricité, des types structurés (look Pascal/C++). l Le générateur NEPTUNIX 4 est écrit en C++. Il génère du Fortran 77 standard. l La bibliothèque est en C (analyseur langage dexploitation, debugger, multiprocess), et en Fortran (algorithme de résolution.

20 Diapositive 19 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Fiche technique (3) l On dispose dune interface graphique QT4/C++. l Neptunix tourne sur toute machine UNIX et sur PC. l Prérequis : l QT4 l Compilateur Fortran (g77 de MingWin) l Un shell-script (12 commandes UNIX) (cygnus free- ware)

21 Diapositive 20 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 NEPTUNIX Quelques références

22 Diapositive 21 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 GIAT INDUSTRIES l Simulation de conduite de tir en mouvement. l Asservissement de tourelles. l NEPTUNIX fut intégré à latelier de modélisation EBG. l GIAT INDUSTRIES est copropriétaire de NEPTUNIX 4.

23 Diapositive 22 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 DCN INDRET l SIMAP : un atelier de modélisation et de simulation dAppareils propulsifs pour des frégates. l Simulation de lappareil propulsif du porte- avions Charles de Gaulle. Génération sur station UNIX, simulations sur PC portable «embarqué» lors des missions du PAN. Génération sur station UNIX, simulations sur PC portable «embarqué» lors des missions du PAN.

24 Diapositive 23 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 BRGM l Systèmes géochimiques (interactions eau- roches) l Réseau de réacteurs et procédés de traitement l Injection de CO2 Couplage des simulateurs générés avec un code de transport

25 Diapositive 24 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Gaz de France l Modélothèque de thermique du bâtiment (validée par immeuble expérimental). La taille des modèles atteint équations. l Modèles de réseau de gaz. l Aide au contrôle commande de chaudières. NEPTUNIX est un élément du modeleur ALLAN spécifié,conçu et développé pour GDF par léquipe NEPTUNIX. NEPTUNIX est un élément du modeleur ALLAN spécifié,conçu et développé pour GDF par léquipe NEPTUNIX.

26 Diapositive 25 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Divers (1) CEA : l Cinétique du laser à vapeur de cuivre, l Simulateurs de centrales nucléaires : l France : Saclay, Grenoble l Grande Bretagne (5 simulateurs pour Nuclear Power), l Pays Bas (Petten), l Chine (Guang Dong). Le CEN Saclay est le créateur de NEPTUNIX Le CEN Saclay est le créateur de NEPTUNIX

27 Diapositive 26 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Divers DASSAULT : l Modèle de torche à plasma. EDF/CNEN : l Etudes en thermique du bâtiment de centrales nucléaires en conditions climatiques extrêmes pour autorité de sûreté. VALEO : l Electronique moteur l Mécanique vibratoire

28 Diapositive 27 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Universitaires l Ecole des Mines de Paris : Energétique. l Ecole des Mines de Nantes : Energétique. l Ecole centrale de Lille : Electronique et électromagnétisme. l ENSICA Toulouse : Simulateur dentraînement dun hélicoptère. l Parix XII (laboratoire LETIEF) : Energétique. l Université de Savoie : Thermique du bâtiment.

29 Diapositive 28 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 LAST (but not least) l EDF Chatou : validation du code Osiris Modélisation d'éléments irradiants issus d'un stockage l CORYS : Simulation dune centrale nucléaire Rénovation dun modèle de 1991

30 Diapositive 29 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 FIN Merci de votre attention. Avez vous des Questions ???

31 Diapositive 30 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Supplément Le langage de Description des Modèles

32 Diapositive 31 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Structure dun fichier source // ________________________________ Modèle appelé model tuyau (fluide amont, fluide aval) {..... définition....; } // ________________________________ Modèle composé model truc (....) { tuyau t1, t2....; // Déclaration de 2 instances de tuyau tuyau t1, t2....; // Déclaration de 2 instances de tuyau Link (t1.aval, t2.amont); // Lien entre les 2 instances Link (t1.aval, t2.amont); // Lien entre les 2 instances} // ________________________________ Modèle appelé model tuyau (fluide amont, fluide aval) {..... définition....; } // ________________________________ Modèle composé model truc (....) { tuyau t1, t2....; // Déclaration de 2 instances de tuyau tuyau t1, t2....; // Déclaration de 2 instances de tuyau Link (t1.aval, t2.amont); // Lien entre les 2 instances Link (t1.aval, t2.amont); // Lien entre les 2 instances} Un fichier NEPTUNIX contient un ou plusieurs modèles. Un modèle possède une entête et un corps.

33 Diapositive 32 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Les instructions l Déclarations l Equations l Automates l Affectations (conditions initiales) l Connexion à une partie procédurale compilée l Appels de sous-modèles l + autres instructions en notation procédurale : assertions, configuration, etc...

34 Diapositive 33 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Les types de données l Continuous : (inconnues du système) elles sont définies par des équations différentielles implicites non linéaires. Elles sont «dérivables» par rapport à la variable indépendante. l Parameter : entités restant constantes entre 2 événements. l Flags : entités logiques définies par des expressions conditionnelles : ( c = x>y) ou d'autres flags (c=c1&&c2). Le basculement d'un flag constitue un événement. l Possibilité de redéfinir des types structurés (connecteurs) ou non (typedef). l Possibilité définir des types matriciels ou vectoriels.

35 Diapositive 34 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Les équations l Forme classique : expression1 = expression2 ; l Forme conditionnelle : if (cond) then equa1; else equa2; else equa2; l Fonctions utilisateur : y = my_function (x1, x2, p, t); l Commandes définies en exploitation : y = control (); l Opérateurs de liaison : Link (conn1, conn2); l Forme itérée : for i=1 to n do y[i] - z[i] = 0;

36 Diapositive 35 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Les automates l Le basculement d'un flag indique le franchissement d'un domaine de validité. On peut associer à cet événement (noté flag+ ou flag-) des actions : affectation, appel de fonction. l Une action peut provoquer un nouvel événement. L'automate redéfinit un nouveau modèle continu. l Lalgorithme dintégration tient compte de ces changements.

37 Diapositive 36 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Automate : exemple continuoushauteur := 10, vitesse:=0 ; flag enlair = hauteur > 0; At enlair- : vitesse := -vitesse*amortissement; continuoushauteur := 10, vitesse:=0 ; flag enlair = hauteur > 0; At enlair- : vitesse := -vitesse*amortissement;

38 Diapositive 37 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Connexions procédurales NEPTUNIX permet de se connecter à des procédures à certains moments-clés de la simulation. At init : lire_base (); At every_event : mon_automate (); At every_step : maj_courbes (); At init : lire_base (); At every_event : mon_automate (); At every_step : maj_courbes ();

39 Diapositive 38 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Accès aux variables du simulateur void lire_base ()/* Programme C d'interface */ { nx_inq_value ("diametre", &diam); x = lire_sur_ma_base (diam,....); nx_mod_value ("debit", x); }

40 Diapositive 39 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Appels de modèles l Généralement, un modèle est suffisamment complexe pour qu'il soit utile, sinon nécessaire de le décomposer en sous- modèles. l Cette approche permet de définir des composants réutilisables, et d'introduire une certaine méthodologie systémique, inspirée des schémas-blocs. l Les "macromodèles" contiennent des instances de sous-modèles sur lesquelles on applique des opérateurs de liaison. l La connectique est améliorée par à un typage fort des données.

41 Diapositive 40 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Redéfinitions de types Ces redéfinitions sont utiles pour la connectique inter- modèles typedefcontinuous pression; typedefcontinuous debit extensive; typedefcontinuous temperature; connector fluide {pression p; debitq; temperature theta; } typedef parameter matrix [3, 3]; // Version 1.2 typedef continuous vector [3];// Version 1.2 typedefcontinuous pression; typedefcontinuous debit extensive; typedefcontinuous temperature; connector fluide {pression p; debitq; temperature theta; } typedef parameter matrix [3, 3]; // Version 1.2 typedef continuous vector [3];// Version 1.2

42 Diapositive 41 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Entête des modèles Lentête des modèles est la partie «publique» du modèle. Elle contient les variables de couplage qui sont les grandeurs partagées par les modèles. model tuyau (fluide amont, fluide aval); model alim (out fluide amont); model tuyau (fluide amont, fluide aval); model alim (out fluide amont);

43 Diapositive 42 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Exemple de macromodèle model tuyau (fluide amont, fluide aval);// Prototype model truc (fluide amont, fluide aval) { tuyau t1, t2;// Déclaration de 2 instances Link (t1.aval, t2.amont);// Equations de liaison amont= Export (t1.amont);// Exportation aval = Export (t2.aval); } model tuyau (fluide amont, fluide aval);// Prototype model truc (fluide amont, fluide aval) { tuyau t1, t2;// Déclaration de 2 instances Link (t1.aval, t2.amont);// Equations de liaison amont= Export (t1.amont);// Exportation aval = Export (t2.aval); }

44 Diapositive 43 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Par rapport à Neptunix.4 l Moins de types de données (par suppression de contraintes sémantiques) l Plus de délimitations de blocs (syntaxe suffisante). l Syntaxe plus riche des déclarations -> suppression bloc interface, init et formules l Syntaxe des équations (suppression bloc pivot) l Appel de fonctions dans les automates

45 Diapositive 44 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Par rapport à Neptunix.4 (et ALLAN....) l Suppression du Bloc Fortran (et des blocs procéduraux) remplacés par des appels de fonction. l Accès aux variables internes dun modèle par des fonctions get_value(...), set_value(...) l Toute variable est modifiable

46 Diapositive 45 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 Par rapport à ALLAN l La longueur des identifieurs est libre l Un macromodèle possède une vue graphique et une vue textuelle l On peut traiter une arborescence de modèles l Suppression des blocs procéduraux (ce sont des programmes appelés)

47 Diapositive 46 GROUPE CS COMMUNICATION & SYSTEMESPrésentation NEPTUNIX 2011 Version septembre 99 FIN Merci de votre attention. Avez vous des Questions ???


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