如何在保证仿真精度的情况下提高仿真速度

Posted 2023-04-21

有几种原因可能导致仿真运行速度很慢：

模型中有一个 MATLAB 函数块 ：当存在 MATLAB Fcn 模块时，在每个采样时间都会调用 MATLAB 解释器。这会大大降低仿真速度。所以，应尽可能使用内置Simulink模块。

2. MATLAB S函数（S-Function）：在每个时间步长都会计算 S-Function。把MATLAB代码转为MEX文件，这样性能可以得到显著提高。此外，如果可能，应尽量使用内置模块建模。

3. 较小的步长或采样时间（或者彼此间不是倍数关系的采样时间）：为了在仿真期间捕获重要事件，有时必须设置最够小的步长；反过来，步长太小会导致产生不必要的输出点，从而减慢仿真速度。

4. 最大步长太小：如果您更改了最大步长，请尝试用默认值（设置为自动）来运行仿真。

5. 您要求的精度可能过高：默认相对容差（0.1% 精度）通常就足够了。对于状态趋于零的模型，如果绝对容差参数太小，则仿真可能在近零状态值附近采用过多步长。有关容错度的详细信息，请参阅《使用 Simulink 手册》第 5-13 页。请记住，所有要输入的容差值都是绝对值。所以，默认相对容差值设置为 1e-3 时，意味着相对容差是 0.001，或者 0.1%（采用百分比形式）。

6. 时间尺度可能太长：减少时间间隔。

7. 您的模型中包含一个 Memory 模块：使用 Memory 模块会导致在每个步长上变阶求解器（ode15s 和 ode113）被重置回阶数 1。

8. Extras 库中有包含以上三项之一（即Graph Scope、Autoscaling Scopes、Spectrum analyzer等）的Mask模块：Unmask模块来看看它们是否调用 S-Function。

9. 使用了Scope模块：尽管它们的影响很可能不明显。

10. 代数环：为了解代数环，会在每个步长上都执行迭代计算。因此，它大大降低了速度。有关代数环的详细信息，请参阅《使用 Simulink 手册》第 3-18 页。

11. 不要在积分函数中引入白噪声模块：对于连续系统，使用 Extras/Sources 库中的带限白噪声模块。

12. 这可能是个刚性（stiff）问题，而您使用的是非刚性（non-stiff）求解器：尝试使用 ode15s。

13. 您可能碰到了连续过零，导致仿真逐渐“停滞”，时间很长（并且可能是无限长时间）：要解决此问题，可以禁用过零检测。这可以通过在“Simulation 参数”(Simulation Parameters) 对话框的“高级”(Advanced) 窗格中选择“禁用过零检测”(Disable zero crossing detection) 选项来实现。在 R11 中，可通过转到模型的“仿真”(Simulation) ->“参数”(Parameters) ->“诊断”(Diagnostics) 部分来实现此目的。

有关过零检测的详细信息，请参阅《使用 Simulink 手册》第 5-44 页。

14. 您也可能想要尝试设置“模型参数配置”(Model Parameter Configuration) 对话框以便您的 Simulink 模型使用“内联参数”(Inline Parameters) 选项：选择此选项可使 Simulink 能够将指定参数视为常量，从而加快仿真速度。请参阅《使用 Simulink 手册》第 5-30 页了解更多信息。

15. Simulink Accelerator 仿真模式快仿真时间。Profiler可以分析模型性能瓶颈来提高仿真速度。

16. 如果模型非常复杂（涉及大量模型引用和子系统）且包含大量数据记录，仿真速度也会受到影响：禁用数据记录功能也能提高仿真速度。

除此之外，仿真速度受系统（即处理器、RAM、正在发生的交换量等）的制约。

关于仿真速度有还有几点需要考虑：

- 图形引擎速度

- CPU 速度

- 内存量

为此，下面是几点提示：

- 如果在仿真过程中有打开的scope或其他可视化输出设备，这些都会降低性能

- 性能与 CPU 速度成正比

- 如果在仿真过程中存储的变量大于系统上的 RAM 量，则性能会很差。解决办法是运行较小的仿真或增加内存

参考技术A

有几个因素可能会减慢仿真速度。请检查您的模型是否存在以下情况。

该模型包括 Interpreted MATLAB Function 模块。当模型中包含 Interpreted MATLAB Function 模块时，每个时间步都会调用 MATLAB® 执行引擎，从而导致仿真速度大大降低。尽可能使用 Math Function 模块。

模型中包含 MATLAB 文件 S-Function。MATLAB 文件 S-Function 也会在每个时间步调用 MATLAB 执行引擎。请考虑将 S-Function 转换为子系统或 C-MEX 文件 S-Function。

模型中包含 Memory 模块。使用 Memory 模块会导致变阶求解器（ode15s 和 ode113）在每个时间步都重置回 1 阶。

最大步长太小。如果您更改了最大步长，请尝试使用默认值 (auto) 再次运行仿真。

准确性要求太高。默认的相对容差（0.1% 精度）通常就已足够。对于状态会变为零的模型，如果绝对容差参数太小，仿真可能会围绕接近零的状态值执行太多步。请参阅Maximum order中有关此错误的讨论。

时间太长。缩短时间间隔。

您的模型表示刚性的系统，但您使用的是非刚性求解器。尝试使用 ode15s。有关详细信息，请参阅刚性系统。

您的模型使用的采样时间不是互为倍数。混合不是互为倍数的采样时间会导致求解器采用足够小的步长，以确保计算所有采样时间的采样时间命中点。

模型包含代数环。代数环的解在每个时间步迭代计算。因此，它们大大降低了性能。

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如何使用modelsim独立仿真VIVADO2014.4生成的IP

在FPGA的设计中，仿真环节特别是功能仿真是极其重要的，可以提前发现bug，减少很多的调试时间。一般情况下，一个完整的仿真流程包括：1. RTL设计，最简单的情况就是使用HDL编写了一段代码。2.行为仿真：仅仅验证编写的代码在理论上可以实现我们的意图。3.综合，把HDL语言/原理图转换为网表netlist，然后执行综合后仿真。4.布局布线，即把我们的代码映射为到FPGA中的寄存器等环节然后连线等。然后执行布局布线后的仿真，这个步骤类似于硬件在回路仿真HLS的意思，但是还不是完全的HLS，因为这个“硬件”是在软件中模拟的，并没有生成bit流连接到真正的硬件中，但是因为它是基于门电路的仿真，考虑了器件和走线的延时等因素，所以比较真实，当然仿真速度也比步骤2慢了不少。5.调试；必要的话也可以执行HLS。在最新的Vivado套件中，我们可以使用的官方工具为Vivado Simulator，也可以使用第三方仿真器，包括Mentor Graphics QuestaSim/ModelSim、Cadence Incisive Enterprise Simulator (IES)、Synopsys VCS/VCS MX、Aldec Active-HDL/Rivera-PRO等。因为不同的第三方软件还需要额外的license，所以这里暂时使用自带的Vivado Simulator来体验它的强大功能。在Vivado开发环境中，新建或者打开以前建立的工程，然后点击菜单栏的File，选择Add Source，然后添加仿真源文件，如图1所示。 [[wysiwyg_imageupload:992:]]图1 添加仿真源文件因为我们还没有建立测试脚本，所以接下来要新建一个，在选择好文件名、保存位置之后点击finish，此时会出现测试文件的定义窗口，和新建一个hdl文件是类似的，在此定义了前面使用的PI调节器的输入、输出端口，如图2所示。 [[wysiwyg_imageupload:993:]]图2 配置输入输出完成之后就回到了Vivado开发环境。此时我们Vivado开发环境的高效之处之一，就是能够定义多个仿真集合，例如，有的用来做前面步骤2的仿真，有的来做步骤4的仿真，还有的配置了别的信号特征等；这些很容易更改，如图3所示。目前唯一不太方便的是菜单栏上没有导航窗口，需要记在快捷键Ctrl+S进行快捷保存。 [[wysiwyg_imageupload:994: 参考技术A 　　您好，我来为您解答：
　　倒库，把Xilinx的库导到modelsim下面去，然后使用。
　　希望我的回答对你有帮助。本回答被提问者和网友采纳