连接器

简介

基于组件的建模

在深入研究实例之前,读者需要了解一些必要的背景知识。这样的目的是去了解,什么是Modelica的connector,为什么要使用connector以及其组成的数学基础。我们将在继续前首先介绍上述要点。

到目前为止,我们的讨论主要关于对行为的建模。我们至此看到的大多是由方程代码所组成的模型。但从现在开始,我们将探讨如何创建可重用的组件模型。因此,我们将不再在每次模拟电阻都写出欧姆定律。相反,我们将把电阻组件模型的实例添加到系统里。

到现在为止,我们看到的模型全部都是完整的。整个系统的所有行为均囊括在单个模型内,且通过方程代码来表示。但这种方法不能很好地扩展开。我们真正想要的,是创建可重用组件模型的能力。

但在研究我们如何可以创建这些部件之前,我们需要先讨论如何将部件连接在一起。我们在本书的其余部分也会继续讨论组件模型。这些组件模型仍将表示为model定义。但与迄今所见模型的不同点是,这些模型均带有连接器

connector是一种让模型与模型交换信息的方法。我们将看到其他来交换这些信息的方法。这一章将重点讲解在Modelica中用来描述连接器的各种不同语义。

非因果连接

为了明白一类特定接口的语义,首先要了解物理系统的非因果表示方式。非因果物理建模方法区分了两类不同的变量。

我们将讨论的第一类变量是“横跨”变量(也称为功用变量)。横跨变量跨越部件时的增减值就是让部件运动的原因。横跨变量的典型例子有温度、电压和压力。我们将马上对这些变量进行讨论。这些量的差异值通常会导致在系统的动态行为。

我们将讨论的第二类变量是“穿越”变量(也称为变量)。流变量通常代表了一些保守量,如质量、动量、能量、电荷等等。这些流通常是横跨变量在跨越部件时有差值的结果。例如,通过电阻的电流流动是由于电阻两侧的电压差。正如我们将在许多例子中看到的一样,穿越变量与横跨变量间有很多种不同的关系(欧姆定律仅是冰山一角)。

正负号规则

一定一定要知道Modelica遵从如下的正负号规则:穿越变量的正值表示守恒量在流某个组件。我们将在本书后面多次重复这个规则(特别是在我们开始讨论如何构建组件模型的时候)。

下一节将为一些基本工程领域分别定义穿越变量和横跨变量。