Non-linearities in simulation arise from the time variance in wireless mobile networks when integrated with human in the loop, human in the plant (HIL-HIP) physical systems under dynamic contexts, leading to simulation slowdown. Time variance is handled by deriving a series of piece wise linear time invariant simulations (PLIS) in intervals, which are then concatenated in time domain. In this paper, we conduct a formal analysis of the impact of discretizing time-varying components in wireless network-controlled HIL-HIP systems on simulation accuracy and speedup, and evaluate trade-offs with reliable guarantees. We develop an accurate simulation framework for an artificial pancreas wireless network system that controls blood glucose in Type 1 Diabetes patients with time varying properties such as physiological changes associated with psychological stress and meal patterns. PLIS approach achieves accurate simulation with greater than 2.1 times speedup than a non-linear system simulation for the given dataset.


翻译:在动态环境下,无线移动网络与人在回路人与被控对象(HIL-HIP)物理系统集成时,其时变性会导致仿真出现非线性问题,从而造成仿真速度下降。本文通过在一系列时间区间内推导分片线性时不变仿真(PLIS),并将这些仿真在时域中进行拼接,从而处理时变性。我们正式分析了将无线网络控制的HIL-HIP系统中的时变分量离散化对仿真精度和加速效果的影响,并评估了具有可靠保证的权衡方案。针对控制1型糖尿病患者血糖的人工胰腺无线网络系统(该系统具有时变特性,如与心理压力和饮食模式相关的生理变化),我们开发了一套精确的仿真框架。在给定数据集上,PLIS方法相较于非线性系统仿真实现了超过2.1倍的加速比,同时保持了较高的仿真精度。

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