跳到主要内容

Modelica仿真组件

image.png

Modelica仿真

Modelica Simulation
算盘Modelica仿真组件用于仿真Modelica（一种多领域系统建模语言）语言描述的系统模型。其内部执行一系列仿真必要操作，即模型描述文件的转译、分析、代码优化、C语言程序生成、编译以及仿真运行和结果数据输出。用户仅需提供必要的Modelica模型描述文件及自定义输入数据(如无需自定义输入也可忽略)后即可运行该组件完成上述一系列操作得到仿真结果。另外，此组件提供将Modelica模型转为FMU文件和下载功能，方便用户将导出的FMU模型在其他模板中运行。

首先用户需要在参数设置中上传一个后缀为*.mo的Modelica模型文件。文件名和模型model名称一致。默认输出所有输入输出数据，如需自定义请在参数设置中设置“要记录的变量列表”的参数值。

image.png

如何使用算盘Modelica仿真组件​

上传Modelica模型描述文件​

目前阶段算盘Modelica仿真无前端模型编辑界面，用户可以用第三方Modelica编辑器如（开源的OpenModelica，苏州同元的MWorks.Sysplorer，MapleSim，Dymola等桌面软件）拖拽生成Modelica模型文件。

如下简单Modelica模型，输入信号和模型内的一个正弦波用做加法操作，然后接到了一个死区操作，最后接到一个限阈值操作，作为最后模型输出。 image.png 该Modelica模型文本描述为，model sin1一行代表该模型名称为sin1。该文件文件名为sin1.mo。

within ;
model sin1
  annotation (Diagram(coordinateSystem(extent = {{-140.0, -100.0}, {140.0, 100.0}}, 
    preserveAspectRatio = false, 
    grid = {2.0, 2.0})), 
    Icon(coordinateSystem(extent = {{-100.0, -100.0}, {100.0, 100.0}}, 
      preserveAspectRatio = false, 
      grid = {2.0, 2.0})));
  Modelica.Blocks.Sources.Sine sine
    annotation (Placement(transformation(origin = {-104.0, -20.0}, 
      extent = {{-10.0, -10.0}, {10.0, 10.0}})));
  Modelica.Blocks.Interfaces.RealOutput y
    annotation (Placement(transformation(origin = {36.0, 8.0}, 
      extent = {{-6.0, -6.0}, {6.0, 6.0}})));
  Modelica.Blocks.Nonlinear.Limiter limiter
    annotation (Placement(transformation(origin = {-2.0, 8.0}, 
      extent = {{-10.0, -10.0}, {10.0, 10.0}})));
  Modelica.Blocks.Nonlinear.DeadZone deadZone
    annotation (Placement(transformation(origin = {-36.0, 8.0}, 
      extent = {{-10.0, -10.0}, {10.0, 10.0}})));
  Modelica.Blocks.Interfaces.RealInput u
    annotation (Placement(transformation(origin = {-111.0, 17.0}, 
      extent = {{-11.0, -11.0}, {11.0, 11.0}})));
  Modelica.Blocks.Math.Add add
    annotation (Placement(transformation(origin = {-72.0, 8.0}, 
      extent = {{-10.0, -10.0}, {10.0, 10.0}})));
equation 
  connect(limiter.y, y)
    annotation (Line(origin = {7.0, -20.0}, 
      points = {{2.0, 28.0}, {29.0, 28.0}}, 
      color = {0, 0, 127}));
  connect(deadZone.y, limiter.u)
    annotation (Line(origin = {-39.0, -20.0}, 
      points = {{14.0, 28.0}, {25.0, 28.0}}, 
      color = {0, 0, 127}));
  connect(u, add.u1)
    annotation (Line(origin = {-99.0, 21.0}, 
      points = {{-12.0, -4.0}, {7.0, -4.0}, {7.0, -7.0}, {15.0, -7.0}}, 
      color = {0, 0, 127}));
  connect(add.y, deadZone.u)
    annotation (Line(origin = {-53.0, 9.0}, 
      points = {{-8.0, -1.0}, {5.0, -1.0}}, 
      color = {0, 0, 127}));
  connect(sine.y, add.u2)
    annotation (Line(origin = {-88.0, -9.0}, 
      points = {{-5.0, -11.0}, {0.0, -11.0}, {0.0, 11.0}, {4.0, 11.0}}, 
      color = {0, 0, 127}));
end sin1;

我们可以将此文件上传到Modelica仿真组件。 image.png

自定义仿真输入数据（可选）​

如果您的Modelica模型没有定义输入端子或您无需自定义输入数据也可略过此步骤。

在上述Modelica文件中可以看到我们的输入端子名为u，因为有Modelica.Blocks.Interfaces.RealInput u，同理输出端子名为y，因为有Modelica.Blocks.Interfaces.RealOutput y。
我们可提供一个csv文件用于输入端子u的自定义输入数据。例如将如下内容保存为一个csv文件然后上传到“CSV上传组件”,csv文件名可以为任意英文名称，比如user_data.csv。该文件第一列为时间轴，单位秒，其余列为输入端子对应该时间的输入值。对于其他时间点的输入，仿真引擎会使用插值法确定输入值。比如在此csv文件中我们仅定义了5个时间点的输入值，但是其他时间点的输入值会用插值法取得。

time,u
0.0,0.0
0.4,0.5
0.8,0.5
1.0,0.0
1.1,0.0

image.png

image.png

仿真自定义参数配置（可选）​

如果您接受Modelica模型默认仿真配置，此步骤可以略过。

您可以根据需求配置Modelica仿真组件的其他参数。如下我们在“初始化参数配置”配置["sine.freqHz=5.0", "deadZone.uMax=0.5"]，这将更改模型中正弦波模块的频率为5Hz，以及死区模块的最大值为0.5。“仿真参数”配置["stopTime=2", "tolerance=1e-08"]，将会让模型仿真时长为2秒后停止，更改默认容差值为1e-08。对于“要记录的变量列表”参数，因为我们仅需记录模型的输入、输出随时间变化数据。所以我们填了["u", "y"]。您也可以不填，组件默认会输出所有输入输出数据。如果您需要记录模型内部模块仿真过程产生数据，比如记录死区模块的输出，您可以增加一个deadZone.y，即在“要记录的变量列表”中填["u", "y", "deadZone.y"]。

image.png 在“创建FMU”选项中选择是否生成FMU文件以及FMU的格式，联合仿真/模型交换。有关FMU技术本身内容，请参考语雀文档。 image.png

运行仿真​

在“Modelica仿真”选中时候点击“运行该节点”，如下图 image.png 改组件运行结束后，您可以在“查看结果”中查看、下载仿真结果CSV文件以及创建的FMU文件。

image.pngimage.png

运行下游组件，在运行“折线图”组件前，如下，在其“字段设置”中分别选择X, Y 轴字段。 image.png 运行“折线图”组件后您可看到按仿真结果数据生成的曲线图，蓝色“u”为模型输入数据随时间变化曲线，紫色“y”为模型输出数据随时间变化曲线。 image.png

更多关于Modelica仿真技术本身的介绍可以参考语雀文档。