系统模型¶

连接¶

我们在本章见到，组件和子系统模型间的一个区别在于，子系统模型包括connect语句。为了探讨connect语句的原理，让我们重温在讨论热力控制时出现的MultiDomainControl例子。如果我们去掉所有标注（我们很快就会讨论这个内容），我们会得到一个如下所示的模型，：

within ModelicaByExample.Components.BlockDiagrams.Examples;
model MultiDomainControl
  "Mixing thermal components with blocks for sensing, actuation and control"

  import Modelica.SIunits.Conversions.from_degC;

  parameter Real h = 0.7 "Convection coefficient";
  parameter Real m = 0.1 "Thermal maass";
  parameter Real c_p = 1.2 "Specific heat";
  parameter Real T_inf = from_degC(25) "Ambient temperature";
  parameter Real T_bar = from_degC(30.0) "Desired temperature";
  parameter Real k = 2.0 "Controller gain";

  Components.Constant setpoint(k=T_bar);
  Components.Feedback feedback;
  Components.Gain controller_gain(k=k);
  HeatTransfer.ThermalCapacitance cap(C=m*c_p, T0 = from_degC(90));
  HeatTransfer.Convection convection2(h=h);
  HeatTransfer.AmbientCondition amb(T_amb(displayUnit="K") = T_inf);
  Components.IdealTemperatureSensor sensor;
  Components.HeatSource heatSource;
equation
  connect(setpoint.y, feedback.u1);
  connect(feedback.y, controller_gain.u);
  connect(convection2.port_a, cap.node);
  connect(amb.node, convection2.port_b);
  connect(sensor.y, feedback.u2);
  connect(heatSource.node, cap.node);
  connect(controller_gain.y, heatSource.u);
  connect(sensor.node, cap.node);
end MultiDomainControl;

在我们前面对非因果建模的讨论里，我们谈论了连接器内的非因果变量产生的方程式。但connect语句的作用取决于所连接变量的性质。MultiDomainControl模型对我们的讨论很有用，因为该模型不只有非因果连接。

在考虑MultiDomainControl模型的某条特定连接前，让我们先阐述一下connect语句的实际作用。这里可能有一些复杂的情况。但为了简单和教学需要，在这里我们只讨论基本情况。

connect语句连接了正正两个连接器。然后，语句按名字将每个连接器的每个相应变量“互相配对”。换句话说，语句将一个连接器的每个变量和另一连接器内的同名变量配对起来。

对每对变量，编译器首先确保这两个变量具有相同的类型（如Real、Integer）。但是，产生的方程以及额外限制就取决于变量前的限定词了。下面列表涵盖了所有的基本情况：

• 穿越变量－ 这是带有flow限定词的变量。我们在此前对非因果建模讨论里就提到了，连接集的所有变量会生成一个守恒方程。

• 参数－ 包含parameter限定词的变量不会产生任何方程式。相反，它会生成一个assert调用，确保两个变量之间值相同。这在某些情况下很有用。例如，当connector包括指定连接器内数组大小的Integer参数时，断言语句会确保数组大小相同。

• 输入－ 带有input限定词的变量只能搭配带有input或output限定词的变量。假定这个要求得到满足，生成的等式会简单地为这两个变量建立相等关系。

• 输出－ 带有output限定词的变量只能与具有input限定词的变量配对（即两个输出不能连接）。与输入变量的情况一样，这样的连接会产生相等关系。

• 横跨变量－ 这些变量均没有任何限定词（和此前的情况不同）。正如我们对非因果建模所讨论的一样，连接集会产生一系列方程，令有横跨变量相等。

在对框图组件的讨论里，我们将input和output限定词表述为“因果性的”。事实上，input和output限定词实际上并不指定执行计算的顺序。正如以上所讨论，这些限定词只是限制变量可以如何连接。除了以上提到的限制，还有另一个限制：一个连接组内只能有一个output信号（原因很明显）。

我们可以看到，在MultiDomainControl模型里已经包括了几个这样的例子。例如，

connect(setpoint.y, feedback.u1);

在这里，output信号setpoint.y与input信号feedback.u1相连接。因此，此连接只涉及因果信号。但另一方面，我们有以下连接：

connect(heatSource.node, cap.node);

由此将得到此前讨论过的那类守恒方程。

总之，使用connect语句是一种管理复杂任务（如生成守恒以及连续性方程）并为此生成公式的方法。而同时，语句也会检查并确保该连接是有意义（例如变量须具有相同的类型）。

简图¶

本章中，我们展示了Modelica子系统模型可以如何用图形方式表示，如：

产生这样图形所需的所有信息均包含在该Modelica模型里。虽然，这些信息已在本章中部分Modelica代码列举了出来。我们还没有真正讨论到底存储了什么信息、这些信息又是存储在了哪里。

渲染子系统简图需要三项信息：

• 用来表示每个组件的图标。

• 各组件的位置。

• 每个连接的路径

  Convection convection(h=0.7, A=1.0)
    annotation (Placement(transformation(extent={{10,-10},{30,10}})));

record Placement
  Boolean visible = true;
  Transformation transformation "Placement in the diagram layer";
  Transformation iconTransformation "Placement in the icon layer";
end Placement;

record Transformation
  Point origin = {0, 0};
  Extent extent;
  Real rotation(quantity="angle", unit="deg")=0;
end Transformation;

  connect(controller_gain.y, heatSource.u) annotation (Line(
      points={{41,40},{50,40},{50,60},{-70,60},{-70,-20},{-61,-20}},
      color={0,0,255},
      smooth=Smooth.None));