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リアルタイムシミュレーションとは、実際の「実時間」と同じ速度で実行できる物理システムのコンピュータモデルを指します。つまり、コンピュータモデルは実際の物理システムと同じ速度で動作します。例えば、現実世界でタンクを満水にするのに10分かかる場合、シミュレーションでも満水にするのに10分かかります。
リアルタイムシミュレーションはコンピュータゲームでよく見られますが、産業市場ではオペレーターのトレーニングやオフラインコントローラのチューニングにも重要です。[ 1 ] LabVIEW、VisSim、Simulinkなどのコンピュータ言語を使用すると、このようなリアルタイムシミュレーションを迅速に作成でき、OLEを介してプロセス制御用の産業用ディスプレイやプログラマブルロジックコントローラ、またはデジタルおよびアナログI/Oカードに接続できます。市場には、メカトロニクスシステム用のxPC TargetやRT-LAB、パワーエレクトロニクスシミュレーション用のSimulink、電力網シミュレーション用のRTDSなど、いくつかのリアルタイムシミュレータが利用可能です。
リアルタイムシミュレーションでは、一定のステップ（固定ステップとも呼ばれる）で離散時間シミュレーションを実行し、時間が一定の時間間隔で進むようにします。可変ステップを用いる他の手法は高周波過渡現象に使用されますが、リアルタイムシミュレーションには適していません。リアルタイムシミュレーションでは、システムを表す内部状態方程式と関数を解くのに必要な時間は、固定ステップよりも短くなければなりません。計算時間が固定ステップの時間を超えると、オーバーランが発生したとみなされ、シミュレーションは実際の時間よりも遅れてしまいます。簡単に言えば、リアルタイムシミュレーションは、物理的な対応物と同じ時間内に内部変数と出力を生成する必要があります。
モデルをリアルタイムで実行するように構成することで、ハードウェア・イン・ザ・ループ・シミュレーションを用いてコントローラをテストすることが可能になります。これにより、開発プロセスの早い段階で設計変更を行うことができ、コスト削減と設計期間の短縮につながります。
リアルタイムシミュレータは、多くの工学分野で広く使用されています。そのため、シミュレーションアプリケーションを学術カリキュラムに組み込むことは、学生にとって大きな価値をもたらします。統計的電力網保護テスト、航空機の設計とシミュレーション、モータ駆動コントローラの設計方法、宇宙ロボットの統合などは、リアルタイムシミュレータ技術の応用例です。 [ 2 ]