L’objectif de ce chapitre était de définir les techniques pouvant mettre en cohérence les différents modèles intervenant dans la modélisation et la simulation de Smart Grids, afin de pouvoir répondre à la problématique 2 de nos travaux.
Nous constatons que la simulation de Smart Grids nécessite des modèles dédiés à la réflexion et la conception, décrivant le système et son architecture à un certain niveau d’abstraction. Lorsqu’il s’agit de modèles formels, ces modèles peuvent être automatiquement dérivés par des transformations de modèles en des modèles exécutables détaillés, afin de réduire le risque d’erreurs de cohérence entre ces différents modèles. Cette automatisation est particulièrement bénéfique dans le cas de démarches itératives, chaque modification dans les modèles de conception étant rapidement et facilement répercutée dans les modèles dérivés.
Néanmoins, en comparant les approches existantes nous remarquons que :
— les approches utilisant des modèles d’architecture du système les dérivent en modèles de code, représentant le code des parties logicielles du système (MDA, PSAL, SGAM Toolbox),
— les approches ayant pour objectif la validation par la simulation utilisent des modèles de l’ar- chitecture de la simulation, qui permet de mettre en cohérence les modèles dynamiques de la simulation.
Ainsi d’un côté les approches manipulant des modèles de conception d’un système n’intègrent pas la modélisation dynamique du système, mais celles centrées sur la simulation ne décrivent pas l’ali- gnement des modèles de simulation avec l’architecture du système. Nous souhaitons dans nos travaux “reconnecter” les deux activités de modélisation et de simulation, et ainsi faire le lien entre les modèles de conception d’un Smart Grid et les modèles de simulation de son comportement.
Nous considérons la cosimulation comme la technique de simulation de modèles hétérogènes la plus adaptée à la simulation des Smart Grids, adressant la problématique1. Néanmoins, la mise en place d’une plateforme de cosimulation nécessite l’interconnexion et la synchronisation des diiférents logiciels
3.4. Conclusion du chapitre
4
FMI et la cosimulation pour les Smart Grids
Sommaire
4.1 Vocabulaire et définitions de la cosimulation . . . 44 4.2 Technologies et standards de cosimulation . . . 45 4.2.1 Limites sur les interfaces propriétaires . . . 45 4.2.2 High Level Architecture . . . 46 4.2.3 Functional Mockup Interface . . . 47 4.2.4 Comparaison et limites . . . 49 4.3 Outils compatibles avec FMI pour cosimuler le Smart Grid . . . 50 4.3.1 Simuler le réseau électrique avec FMI . . . 51 4.3.2 Simuler le système d’information avec FMI . . . 51 4.3.2.1 Modélisation et simulation . . . 52 4.3.2.2 Utilisation avec FMI . . . 53 4.3.3 Simuler le réseau de télécommunications avec FMI . . . 53 4.4 Conclusion du chapitre . . . 55
Nous avons défini la cosimulation comme l’approche la plus intéressante pour prendre en compte les différents modèles dynamiques représentant le comportement du Smart Grid, et les exécuter ensemble. Néanmoins les logiciels de simulation sont généralement conçus pour être utilisés individuellement, et ne disposent pas nécessairement d’interfaces compatibles avec les autres logiciels utilisés dans une plateforme de cosimulation. Dans la première section, nous commençons par définir plus en détail la cosimulation et les concepts associés, afin de mieux comprendre son fonctionnement. La seconde section positionne le standard de cosimulation Functional Mockup Interface, ainsi que ses avantages et limites par rapport aux autres technologies permettant de rassembler plusieurs simulateurs pour réaliser une cosimulation. Enfin, la dernière section liste et compare les différents outils de modélisation et simulation pouvant être utilisés au sein d’une plateforme de cosimulation FMI pour les Smart Grids.
Chapitre 4. FMI et la cosimulation pour les Smart Grids
4.1
Vocabulaire et définitions de la cosimulation
Les travaux de [Gomes et al., 2018c] fournissent un formalisme et un vocabulaire particuliers pour décrire la cosimulation, que nous choisissons de réutiliser. Les définitions suivantes en sont dérivées. Définition 15 (Unité de simulation ). L’unité de simulation est l’ensemble constitué d’un modèle dynamique et de son simulateur. Il s’agit d’un composant exécutable prêt-à-l’emploi, calculant la trace d’un modèle à partir de données d’entrée.
Les unités de simulation sont donc des unités de calcul, pouvant disposer d’une interface représentant les données nécessaires et celles produites par leur exécution. Plusieurs unités de simulation peuvent alors être couplées entre elles via des liens de couplage entre leurs entrées et sorties.
Définition 16 (Lien de couplage). Un lien de couplage relie une sortie d’une unité de simulation à l’entrée d’une autre.
L’ensemble des contraintes de couplage entre plusieurs unités de simulation constitue le scénario de cosimulation.
Définition 17 (Scénario de cosimulation ). Le scénario de cosimulation est l’ensemble des in- formations nécessaires à l’exécution d’une cosimulation, notamment la date de début et de fin de la simulation, ainsi que les différentes unités de simulation impliquées et les liens de couplage entre elles.
Enfin, un algorithme de pilotage des différentes unités de simulation est nécessaire afin de synchroniser leur exécution et réaliser les échanges de données en fonction du scénario de cosimulation.
Définition 18 (Orchestrateur ). Algorithme prenant en entrée un scénario de cosimulation, et pilo- tant le déroulement de l’exécution de plusieurs unités de simulation en synchronisant l’avancement du temps, et réalisant les échanges de données entre leurs entrées et sorties.
Enfin, nous définissons la cosimulation à partir des définitions précédentes :
Définition 19 (Cosimulation ). La cosimulation est l’exécution d’un scénario de cosimulation par un orchestrateur, permettant de fournir la trace comportementale combinée des modèles dynamiques de chaque unité de simulation.
De manière analogue à l’unité de simulation, nous pouvons définir le concept d’unité de cosimu- lation.
Définition 20 (Unité de cosimulation ). L’unité de cosimulation est l’ensemble constitué d’un scénario de cosimulation et d’un orchestrateur. Il s’agit d’un composant exécutable prêt-à-l’emploi, pouvant également nécessiter certaines données d’entrée afin de produire la trace comportementale du modèle couplé.