CN103038715A - 模型构建装置和模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模型构建装置，其构建包括多个建模对象的机器的模型，并且具有图形用户界面。所述模型构建装置包括：为每个建模对象单独构建所述建模对象的模型作为对象模型的功能；通过用连接线将所述对象模型彼此连接以使得从所述对象模型输出的守恒量能够在所述对象模型中包含的相关对象模型之间交换来构建所述机器模型的功能；构建对应于所述对象模型的元素作为所述图形用户界面上的建模对象元素的功能；以及存储所述对象模型同时使所述对象模型与对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素相关联，以使得所述对象模型能够经由所述建模对象元素被调用的功能。

Description

模型构建装置和模型构建方法

技术领域

本发明涉及模型构建装置以及模型构建方法。

背景技术

公开号2010-513787的日本专利申请（JP-A-2010-513787）描述了一种用于发动机运转的模拟方法。在该模拟方法中，构建出了从完整发动机模型简化出的发动机模型（下文将称作“简单发动机模型”）。此处应该注意的是，在该模拟方法中使用的建模工具具有图形用户界面（下文，称为“GUI”）。于是，允许该建模工具的用户通过使用发动机的基本构成元素（例如，导管、歧管、气缸或者涡轮增压器）经由GUI来指定模型。此外，允许建模工具用户经由GUI输入关于要被执行模拟的发动机的参数（例如，燃料喷射量、发动机转速）。此外，允许建模工具用户经由GUI来构建简单发动机模型。

顺便提及，用公开号2010-513787的日本专利申请（JP-A-2010-513787）中描述的模拟方法所构建出的简单发动机模型是包括多个构成元素的整个发动机的模型。因此，在构成元素的特性随着时间而改变的情形下，或者构成元素被另一构成元素替换的情形下，或者新的构成元素添加至发动机的情形下，除非新构建完整的发动机模型并且从新构建的完整发动机模型新构建出简单发动机模型，否则不能获得期望的简单发动机模型。

也就是说，用公开号2010-513787的日本专利申请（JP-A-2010-513787）中描述的模拟方法所构建出的简单发动机模型不能构造成使得能够具体确定出对应于给定构成元素的模型的部分。因此，即使在发动机的仅一个或者几个构成元素改变的情形下，也不能获得期望的简单发动机模型，除非新构建整个简单发动机模型。

在通过新构建整个简单发动机模型来获得期望的简单发动机模型的情形下，获得期望的简单发动机模型所需的工作要大于在通过修正已经构建的简单发动机模型的仅一部分来获得期望的简单发动机模型的情形下所需的工作。

当然，在公开号2010-513787的日本专利申请（JP-A-2010-513787）中描述的模拟方法中，如果当新构建简单发动机模型时能够参考既存简单发动机模型，则存在降低获得期望的简单发动机模型所需的工作的可能性。但是，因为简单发动机模型不能构造成使得不能够具体确定出对应于给定构成元素的模型的部分，所以即使仅改变发动机的一个或多个构成元素也需要新构建整个简单发动机模型，从而获得期望的简单发动机模型。

因此，即使当新构建简单发动机模型时能够参考既存简单发动机模型，获得期望的简单发动机模型所需的工作也仍很大。

在已经存在有包括多个待建模对象（例如，对应于公开号2010-513787的日本专利申请（JP-A-2010-513787）中描述的构成元素的对象，下文称为“建模对象”）的机器（例如，公开号2010-513787的日本专利申请（JP-A-2010-513787）中描述的发动机）的模型（该模型下文将称为“机器模型”）的情形下，不管该对象是不是要控制的对象，前述问题也会发生在当建模对象的特性已经随着时间而改变时，或者当建模对象被另一建模对象替换时，或者当新建模对象已经添加至机器时将要新构建机器模型的情形下。

也就是说，在存在已经构建好的机器模型（下文，称为“既存机器模型”）的情形下，当建模对象的特性已经随着时间而改变时，或者当建模对象已经被另一建模对象替换时，或者当新建模对象已经添加至机器时，假定能够容易地具体确定出既存机器模型的需要被修正的部分，则和独立于既存机器模型来新构建整个机器模型相比，通过仅修正既存机器模型的需要被修正的部分来取得期望机器模型时用于取得期望机器模型需要的工作较少。

发明内容

本发明提供了一种模型构建装置以及模型构建方法，它们能够构建机器模型，当构建包括多个建模对象的机器的模型时，该机器模型允许具体确定出对应于特定建模对象的模型的那部分。

本发明的第一方案涉及一种模型构建装置，其构建包括多个建模对象的机器的模型作为机器模型，并且具有图形用户界面。

所述模型构建装置具有：为每个建模对象单独构建所述建模对象的模型作为对象模型的功能；通过用连接线将所述对象模型彼此连接以使得从所述对象模型输出的守恒量能够在所述对象模型中包含的相关对象模型之间交换来构建所述机器模型的功能；构建对应于所述对象模型的元素作为所述图形用户界面上的建模对象元素的功能；以及存储所述对象模型同时使所述对象模型与对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素相关联以使得所述对象模型能够经由所述建模对象元素被调用的功能。

在本发明中，通过以下方式能够构建机器模型：为各个建模对象单独构建对象模型；以及通过用连接线将所述对象模型彼此连接以使得从所述对象模型输出的守恒量能够在所述对象模型中包含的相关对象模型之间交换。然后，所述对象模型能够存储为与它们对应的建模对象元素相关联，以使得经由图形用户界面上构建的与各个对象模型对应的建模对象元素能够调用每个对象模型。因此，通过使用其对应的建模对象元素，能够具体确定出对应于特定建模对象的对象模型。

根据本发明，例如，在因为建模对象的特性已经随着时间而改变所以产生了新构建所述机器模型的需求的情形下，经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素，能够具体确定出特性已经改变的所述建模对象的所述对象模型。因此，在该情形下，为了新构建机器模型，能够经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素来调用特性已经改变的所述建模对象的所述对象模型，以及能够通过适当修正调用的所述对象模型来新构建特性已经改变的所述建模对象的所述对象模型，然后能够通过用对应于特性已经改变的所述建模对象的既存连接线将新构建的所述对象模型连接至其他既存对象模型来新构建机器模型。具体来说，根据该装置，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过修正作为机器模型的一部分的既存对象模型（换句话说，通过用新构建的对象模型来替换作为机器模型的一部分的既存对象模型），就能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

此外，例如，在因为既存建模对象被与所述既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象替换所以产生了新构建所述机器模型的需求的情形下，经由对应于所述替换前建模对象的所述建模对象元素，能够具体确定出替换前建模对象的对象模型。因此，在该情形下，通过如下方式能够新构建机器模型：经由对应于替换前建模对象的所述建模对象元素来调用所述替换前建模对象的所述对象模型；通过适当修正调用的所述对象模型来新构建替换后建模对象的所述对象模型；然后用对应于所述替换前建模对象的既存连接线将新构建的所述对象模型连接至其他既存对象模型。也就是说，根据该装置，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过修正作为机器模型的一部分的既存对象模型（换句话说，通过用新构建的对象模型来替换作为机器模型的一部分的既存对象模型），就能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

此外，例如，在因为与既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建所述机器模型的需求的情形下，经由对应于与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的所述既存建模对象的所述建模对象元素，能够具体确定出所述既存建模对象的所述对象模型。因此，在该情形下，通过如下方式能够新构建机器模型：经由对应于与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的所述既存建模对象的所述建模对象元素来调用所述既存建模对象的所述对象模型；通过适当修正调用的所述对象模型来新构建添加的所述新建模对象的对象模型；然后用新连接线将新构建的所述对象模型连接至相关既存对象模型，以使得从新构建的所述对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存对象模型。也就是说，根据该装置，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过将新构建的对象模型添加至既存机器模型就能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

此外，例如，在因为具有与既存建模对象的特性不同的特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建的需求的情形下，通过如下方式能够新构建机器模型：新构建添加的所述新建模对象的对象模型；以及用新连接线将新构建的所述对象模型连接至相关既存对象模型，以使得从新构建的所述对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存对象模型。也就是说，根据该装置，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过将新构建的对象模型添加至既存机器模型就能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

此外，如果所述机器能够由多个物理定律表达，则所述模型构建装置可以具有利用从基于物理定律的微分代数方程式导出的建模对象的模型作为对象模型的功能。

根据前述微分代数方程式，每个建模对象被精确地建模，使得能够表达出物理定律中的重要因子。通过基于物理定律的微分代数方程式所导出的模型能够被利用作为对象模型。因此，能够构建出考虑了重要物理定律的因子的对象模型，使得考虑了重要物理定律的因子的机器模型能够被构建作为机器模型。

所述模型构建装置可以进一步具有：利用从基于所述物理定律的所述微分代数方程式导出的所述建模对象的所述模型作为初始对象模型的功能；通过简化初始对象模型来构建简单对象模型的功能；以及利用所述简单对象模型作为所述对象模型的功能。

利用该配置，模型构建装置能够通过简化为建模对象单独导出的初始对象模型来构建出简单对象模型，并且利用构建出的简单对象模型作为对象模型。也就是说，通过对为各个建模对象单独导出的模型进行简化所构建出的简单模型，能够将机器模型构建为简化模型。因为对各个建模对象的模型执行模型的简化，所以能够以低工作量构建出已经消除了冗余的简化模型。

本发明的第二方案涉及一种模型构建方法，其构建包括多个建模对象的机器的模型作为机器模型。

在本发明中，所述模型构建方法包括：为每个建模对象单独构建所述建模对象的模型作为对象模型；通过用连接线连接所述对象模型以使得从所述对象模型输出的守恒量能够在相关对象模型之间交换来构建所述机器模型；构建对应于所述对象模型的元素作为所述图形用户界面上的建模对象元素；以及存储所述对象模型同时使所述对象模型与对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素相关联以使得所述对象模型能够经由所述建模对象元素被调用。

基于与上面关于本发明的模型构建装置所述的相同的原因，经由建模对象元素能够具体确定出对应于特定建模对象的对象模型。

如果所述机器能够由多个物理定律表达，则利用从基于物理定律的微分代数方程式导出的建模对象的模型作为对象模型。

基于与上面关于本发明的模型构建装置所述的相同的原因，能够构建出已经考虑了重要物理定律的因子的对象模型，因此能够构建出已经考虑了重要物理定律的因子的机器模型。

可以利用从基于物理定律的微分代数方程式导出的所述建模对象的模型作为初始对象模型，通过简化所述初始对象模型来构建简单对象模型，并且可以利用所述简单对象模型作为所述对象模型。

基于与上面关于本发明的模型构建装置所述的相同的原因，能够以低工作量构建出已经消除了冗余的简化模型。

当因为建模对象的特性已经改变所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素来调用对应于特性已经改变的所述建模对象的所述对象模型，可以利用调用的所述对象模型来新构建特性已经改变的所述建模对象的所述对象模型，可以通过用对应于特性已经改变的所述建模对象的既存连接线将新构建的所述对象模型连接至至少一个其他既存对象模型来构建所述机器模型，以及可以存储新构建的所述对象模型并将其与对应于特性已经改变的所述建模对象的既存建模对象元素相关联。

当因为建模对象被另一建模对象替换所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以经由对应于替换前建模对象的所述建模对象元素来调用对应于所述替换前建模对象的所述对象模型，以及可以利用调用的所述对象模型来新构建替换后建模对象的所述对象模型，可以通过用对应于所述替换前建模对象的既存连接线将新构建的所述对象模型连接至至少一个其他既存对象模型来构建所述机器模型，以及可以存储新构建的所述对象模型并将其与对应于所述替换前建模对象的所述既存建模对象元素相关联。

当因为与既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以经由对应于所述既存建模对象的所述建模对象元素来调用与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的既存建模对象的所述对象模型，可以利用调用的所述对象模型来新构建添加的所述新建模对象的所述对象模型，可以通过用新连接线将新构建的所述对象模型连接至相关既存对象模型来构建所述机器模型，以使得从新构建的所述对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存对象模型，可以在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述对象模型的所述建模对象元素，以及可以存储新构建的所述对象模型并且将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用。

当因为具有与既存建模对象的特性不同的特性的新建模对象添加至所述机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以新构建添加的所述新建模对象的所述对象模型，可以通过用新连接线将新构建的所述对象模型连接至相关既存对象模型以使得从新构建的所述对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存对象模型来构建所述机器模型，可以在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述对象模型的所述建模对象元素，以及可以存储新构建的所述对象模型并且将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用。

根据本发明，在因为建模对象的特性已经随着时间而改变所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，或者因为建模对象被另一建模对象替换所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，或者因为与既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，或者因为具有与既存建模对象的所述特性不同的特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过修正作为机器模型的一部分的既存对象模型（换句话说，通过用新构建的所述对象模型来替换作为机器模型的一部分的既存对象模型）来新构建机器模型，如以上关于模型构建装置所描述的。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

可以存储对应于所述对象模型的初始对象模型并将其与对应于与所述初始对象模型对应的所述对象模型的相应建模对象元素相关联，以使得所述初始对象模型能够经由对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素被调用。

当因为建模对象的特性已经改变所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素来调用对应于特性已经改变的所述建模对象的所述初始对象模型，可以利用调用的所述初始对象模型来新构建特性已经改变的所述建模对象的所述初始对象模型，可以通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型，可以通过用对应于特性已经改变的所述建模对象的既存连接线将新构建的所述简单对象模型连接至至少一个其他既存简单对象模型来构建所述机器模型，以及可以存储新构建的所述初始对象模型并将其与对应于特性已经改变的所述建模对象的既存建模对象元素相关联。

当因为建模对象被另一建模对象替换所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以经由对应于替换前建模对象的所述建模对象元素来调用对应于所述替换前建模对象的所述初始对象模型；可以利用调用的所述初始对象模型来新构建替换后建模对象的所述初始对象模型；可以通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型以及通过用对应于所述替换前建模对象的既存连接线将新构建的所述简单对象模型连接至至少一个其他既存简单对象模型，来构建所述机器模型；以及可以存储新构建的所述初始对象模型并将其与对应于所述替换前建模对象的所述既存建模对象元素相关联。

当因为与既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以经由对应于所述既存建模对象的所述建模对象元素来调用与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的既存建模对象的所述初始对象模型，可以利用调用的所述初始对象模型来新构建添加的所述新建模对象的所述初始对象模型，可以通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型，可以通过用新连接线将新构建的所述简单对象模型连接至相关既存简单对象模型以使得从新构建的所述简单对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存简单对象模型来构建所述机器模型，可以在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述初始对象模型的所述建模对象元素，以及可以存储新构建的所述初始对象模型并将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述初始对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用。

当因为具有与既存建模对象的特性不同的特性的新建模对象添加至所述机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，可以通过新构建添加的所述新建模对象的所述初始对象模型以及通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型，可以通过用新连接线将新构建的所述简单对象模型连接至相关既存简单对象模型以使得从新构建的所述简单对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存简单对象模型来构建所述机器模型，以及可以在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述初始对象模型的所述建模对象元素，以及可以存储新构建的所述初始对象模型并将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述初始对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用。

根据本发明，在因为建模对象的特性已经随着时间而改变所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素，可具体确定出特性已经改变的所述建模对象的所述初始对象模型。因此，根据本发明，当要新构建机器模型时，能够经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素来调用特性已经改变的所述建模对象的所述初始对象模型，能够通过适当修正调用的所述初始对象模型来新构建特性已经改变的所述建模对象的所述初始对象模型，能够通过简化新构建的所述初始对象模型来构建简单对象模型，然后能够通过用对应于特性已经改变的所述建模对象的既存连接线将新构建的所述简单对象模型连接至其他既存简单对象模型来新构建机器模型。也就是说，根据该模型构建方法，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过以下方式新构建机器模型：修正对应于作为机器模型的一部分的既存简单对象模型的初始对象模型，从修正后的初始对象模型构建简单对象模型，以及用新构建的简单对象模型来替换作为机器模型的一部分的既存简单对象模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

此外，在因为既存建模对象被与所述既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象替换所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，经由对应于替换前建模对象的所述建模对象元素可具体确定出替换前建模对象的初始对象模型。因此，在本发明中，当在前述情形下新构建机器模型时，能够经由对应于替换前建模对象的所述建模对象元素来调用所述替换前建模对象的所述初始对象模型，以及能够通过适当修正调用的所述初始对象模型来新构建替换后建模对象的所述初始对象模型，以及能够通过简化新构建的所述初始对象模型来构建简单对象模型，然后能够通过用对应于所述替换前建模对象的既存连接线将新构建的所述简单对象模型连接至其他既存简单对象模型来新构建机器模型。也就是说，根据该模型构建方法，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过以下方式新构建机器模型：修正对应于作为机器模型的一部分的既存简单对象模型的初始对象模型，从修正后的初始对象模型构建简单对象模型，以及用新构建的简单对象模型来替换作为机器模型的一部分的既存简单对象模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

此外，在因为与既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，经由对应于与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的所述既存建模对象的所述建模对象元素，可具体确定出所述既存建模对象的初始对象模型。因此，在本发明中，当新构建机器模型时，能够经由对应于与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的所述既存建模对象的所述建模对象元素来调用所述既存建模对象的所述初始对象模型，以及能够通过适当修正调用的所述初始对象模型来新构建添加的所述新建模对象的所述初始对象模型，以及能够通过简化新构建的所述初始对象模型来构建简单对象模型，然后，能够通过用新连接线将新构建的所述简单对象模型连接至相关既存简单对象模型以使得从新构建的所述简单对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存简单对象模型来新构建机器模型。也就是说，根据该模型构建方法，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过将新构建的简单对象模型添加至既存机器模型来新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

此外，在因为具有与既存建模对象的特性不同的特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建机器模型的需求的情形下，能够新构建添加的所述新建模对象的初始对象模型，以及能够通过简化新构建的所述初始对象模型来构建简单对象模型，然后能够通过用新连接线将新构建的所述简单对象模型连接至相关既存简单对象模型以使得从新构建的所述简单对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存简单对象模型来新构建机器模型。也就是说，根据该模型构建方法，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而是通过将新构建的简单对象模型添加至既存机器模型来新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

附图说明

以下将参考附图描述本发明的示范实施例的特征、优势和技术及工业重要性，其中相同的标记指代相同构件，其中：

图1是表示出本发明实施例中的机器模型与简单对象模型之间的关系的图；

图2是表示出图形用户界面元素（GUI元素）、初始微分代数方程式（初始DAE）和简单微分代数方程式（简单DAE）之间的关系的图；

图3是表示出本发明另一个实施例中的机器模型与简单对象模型之间的关系的图；

图4是表示出本发明实施例中的图形用户界面元素（GUI元素）之间的关系的图；以及

图5是表示出本发明实施例中的简单微分代数方程式（简单DAE）之间的关系的图。

具体实施方式

根据本发明实施例的模型构建装置构建包括多个需要被建模的对象（下文称为“建模对象”）的机器的模型，而不考虑是否需要控制该对象（下文，机器的模型将称为“机器模型”）。

例如，在机器是内燃机的情形下，机器模型是内燃机的模型，建模对象例如是：供给燃料至燃烧室的燃料喷射阀；节流阀，其布置在进气通道中以控制吸入燃烧室的气体量；增压器，其能够增加和降低吸入燃烧室的气体的压力并且装备有叶片用于控制气体压力增加或者降低的程度；排气再循环设备，其将从燃烧室排放到排气通道的排气导入进气通道并且具有排气再循环控制阀用于控制导入进气通道的排气量；等等。

此外，机器模型由该实施例的模型构建装置所构建的机器是遵循多个物理定律的机器。此处的物理定律包括例如动量守恒定律、能量守恒定律、第一热力学定律、波义耳-查理定律等。

一般来说，机器模型例如用来计算当特定操纵量输入每个建模对象时机器的守恒量，以及基于计算出的守恒量来确定为了使机器的守恒量等于目标守恒量所需的操纵量。

例如，在机器是内燃机的情形下，守恒量例如是：从燃料喷射阀供给至燃烧室的燃料量；由节流阀控制的吸入燃烧室的气体量；由增压器控制的吸入燃烧室的气体的压力；由排气再循环装置控制的导入进气通道的排气量等。

接下来，将详细描述由本实施例的模型构建装置构建的机器模型。本实施例的模型构建装置为每个建模对象单独构建模型（下文，称为“对象模型”）。于是，每个对象模型是通过用数学处理简化这样的模型---在其中与对应建模对象相关的物理定律用微分代数方程式细微地表达（下文，称为“初始对象模型”）----而获得的模型（下文，经如此简化的模型将称为“简单对象模型”）。下文，在本实施例的模型构建装置中，当要构建初始对象模型时，利用“满足守恒定律的物理模型”，其目标是相关守恒量，例如，质量、能量、动量、分子数等。此外，“经数学处理简化的模型”指的是例如这样的模型：其次数低，使用时具有少量调节参数，以及执行少量运算，以及具有用以由模型执行运算的小尺寸程序代码。

然后，如图1所示，用连接线11将每个简单对象模型10连接至一个或多个其他简单对象模型10，所述一个或多个其他简单对象模型10对应于与对应于简单对象模型10的建模对象的守恒量相关的一个或多个建模对象。然后，相互连接的简单对象模型10彼此交换关于由简单对象模型10计算并从其输出的守恒量的信息（换句话说，信号流）。

本实施例的模型构建装置具有如下功能：将“当预定操纵量输入简单对象模型中的变量时从各个简单对象模型获得的守恒量和在那时从机器模型获得的守恒量（下文，该守恒量将称为“理论守恒量”）”与“当相同预定操纵量实际输入建模对象时获得的各个建模对象的守恒量和机器的守恒量（下文，该守恒量将称为“实际守恒量”）”进行比较。

然后，本实施例的模型构建装置具有查找简单对象模型中存在的参数以使得理论守恒量变得等于实际守恒量的功能。也就是说，本实施例的模型构建装置具有基于实际守恒量来识别简单对象模型中存在的参数的功能。然后，本实施例的模型构建装置具有如下功能：通过采用识别出的参数作为简单对象模型中存在的参数来构建机器模型。

此外，本实施例的模型构建装置具有图形用户界面（下文，称为“GUI”）。然后，本实施例的模型构建装置具有：在GUI上构建对应于各个对象模型的元素的功能，以及存储与在GUI上构建的元素（下文，称为“GUI元素”）相关联的对应初始对象模型和简单对象模型的功能。

此外，由本实施例的模型构建装置构建的机器模型用来例如计算当特定操纵量（下文，该操纵量将称为“建模对象操纵量”）输入到各个建模对象时获得的每个建模对象的守恒量或机器的守恒量，以及基于计算出的守恒量来确定能够使得各个建模对象的守恒量或机器的守恒量等于目标守恒量的建模对象操纵量。

例如，在由本实施例的模型构建装置构建的机器模型用来确定输入到内燃机的建模对象中的建模对象操纵量的情形下，机器模型根据内燃机的运转状态来确定燃料喷射阀的最优开阀持续时间、节流阀的开度、增压器的叶片的开度或者排气再循环装置的排气再循环控制阀的开度，并且创建设定表或图表，该设定表或图表在其中存储根据内燃机的运转状态所确定的燃料喷射阀的开阀持续时间、节流阀的开度、叶片的开度以及排气再循环控制阀的开度。

顺便提及，例如，在长时间使用机器之后机器的建模对象之一已经改变的情形下，即使将通过使用基于特性改变之前的建模对象所构建的机器模型所设定的建模对象操纵量输入到建模对象中，特性已经改变的建模对象（下文，称为“特性改变的建模对象”）的守恒量也不会被控制到目标守恒量，或者不会等于通过对应于特性改变的建模对象的简单对象模型计算出的守恒量（下文，该守恒量将称为“初始守恒量”）。此外，在其他建模对象的特性可能不改变但其他建模对象（下文，称为“特性不改变的建模对象”）的守恒量受特性改变的建模对象的守恒量影响的情形下，特性不改变的建模对象的守恒量不会被控制到目标守恒量，或者不会等于预定守恒量，使得机器的守恒量不会被控制到目标守恒量，或者不会等于机器模型所计算出的守恒量（下文，还称为“预定守恒量”）。因此，在至少一个建模对象的特性已经改变的情形下，需要新构建已经构建过的机器模型（下文，称为“既存机器模型”）（换句话说，需要重构建或者修正既存机器模型），以确保达到建模对象的守恒量和机器模型的守恒量被控制为目标守恒量或者等于预定守恒量的状态。

此外，在机器的建模对象之一被特性不同于该建模对象特性的新建模对象替换的情形下，或者在新建模对象添加至机器的情形下，还需要重构建或者修正既存机器模型。

当为了构建简单对象模型而简化初始对象模型时，初始对象模型与它们对应的GUI元素之间的关系是缺失的。但是，如上所述，在该实施例中，构建出了对于各个建模对象单独用微分代数方程式表达的初始对象模型，以及用微分代数方程式来构建简单对象模型，其中微分代数方程式通过用数学处理对初始对象模型执行简化而被简化，然后将初始对象模型和简单对象模型以与它们对应的GUI元素相关联的方式存储在存储器中。也就是说，如图2所示，GUI元素、它们对应的初始微分代数方程式（换句话说，初始对象模型）以及它们对应的简单微分代数方程式（换句话说，简单对象模型）被关联在一起并且存储在存储器中。

因此，在本实施例的模型构建装置中，在建模对象之一已经随着时间而改变的情形下，经由对应于特性已经改变的所述建模对象的GUI元素能够具体确定出特性已经改变的所述建模对象的初始对象模型。因此，当在建模对象的特性已经随着时间而改变的情形下用本实施例的模型构建装置新构建机器模型时，经由对应于特性已经改变的所述建模对象的GUI元素，可调用（或复制）特性已经改变的所述建模对象的初始对象模型。通过修正调用的初始对象模型来新构建特性已经改变的建模对象的初始对象模型。识别新构建的初始对象模型的参数。通过数学处理来简化已经应用识别出的参数的前述新构建的初始对象模型，以便构建简单对象模型。然后，通过用对应于特性已经改变的所述建模对象的既存连接线将新构建的简单对象模型连接至其他既存简单对象模型，能够新构建机器模型。也就是说，通过用新构建的简单对象模型来替换特性已经改变的所述建模对象的既存简单对象模型，能够新构建机器模型。因此，该装置修正了对应于作为既存机器模型的一部分的既存简单对象模型的初始对象模型，而不是通过修正整个既存机器模型来新构建机器模型。从修正后的初始对象模型构建简单对象模型。通过用新构建的对象模型来替换作为机器模型的一部分的既存简单对象模型，能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

附带提及，如上所述，新构建的初始对象模型和新构建的简单对象模型以与它们对应的既存GUI元素相关联的方式存储在存储器中。

此外，在本实施例的模型构建装置中，在建模对象被另一建模对象替换的情形下，经由对应于替换前建模对象的GUI元素，能够具体确定出替换前建模对象的初始对象模型。因此，当在建模对象被新建模对象替换并且替换后建模对象的特性与替换前建模对象的特性实质相同的情形下、用本实施例的模型构建装置来新构建机器模型时，经由对应于替换前建模对象的GUI元素，可调用（或复制）替换前建模对象的初始对象模型。通过修正调用的初始对象模型来新构建替换后建模对象的初始对象模型。然后，识别新构建的初始对象模型的参数。通过用数学处理简化应用了识别出的参数的新构建的初始对象模型，来构建简单对象模型。通过用对应于替换前建模对象的既存连接线将新构建的简单对象模型连接至其他简单对象模型，能够新构建机器模型。也就是说，通过用新构建的简单对象模型来替换所述替换前建模对象的既存简单对象模型，能够新构建机器模型。因此，根据该装置，不是通过修正整个机器模型来新构建机器模型，而仅仅是修正了对应于作为机器模型的一部分的既存简单对象模型的初始对象模型。从修正后的初始对象模型来构建简单对象模型。通过用新构建的简单对象模型来替换作为机器模型的一部分的既存简单对象模型，能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

附带提及，如上所述，将新构建的初始对象模型和新构建的简单对象与它们对应的既存GUI元素相关联，并且因而存储在存储器中。

此外，在该实施例的模型构建装置中，在新建模对象添加至机器并且机器包括与添加的所述建模对象（下文，称为“添加的建模对象”）具有实质相同特性的建模对象的情形下，经由对应于与添加的建模对象具有实质相同特性的建模对象的GUI元素，能够具体确定出与添加的建模对象具有实质相同特性的建模对象的初始对象模型。因此，当在新建模对象添加至既存机器模型并且既存机器模型包括与添加的建模对象具有实质相同特性的建模对象的情形下、用该实施例的模型构建装置新构建机器模型时，经由对应于与添加的建模对象具有实质相同特性的建模对象的GUI元素，可调用（或复制）与添加的建模对象具有实质相同特性的建模对象的初始对象模型。通过修正调用的初始对象模型来新构建添加的建模对象的初始对象模型。然后，识别新构建的初始对象模型的参数。通过用数学处理简化已经应用识别出的参数的新构建的初始对象模型，来构建简单对象模型。通过用新连接线将新构建的简单对象模型连接至相关既存简单对象模型以使得从新构建的简单对象模型输出的守恒量能够发送至所述相关简单对象模型，能够新构建机器模型。也就是说，通过将添加的建模对象的简单对象模型添加至既存机器模型，能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

附带提及，在本实施例的模型构建装置中，新构建出了对应于新构建的初始对象模型和新构建的简单对象模型的GUI元素，并且将新构建的初始对象模型和新构建的简单对象模型与新构建的GUI元素相关联，并且存储在存储器中。

此外，当在新建模对象添加至机器并且机器不包括与添加的所述建模对象（也就是说，添加的建模对象）具有实质相同特性的建模对象的情形下、用本实施例的模型构建装置新构建机器模型时，新构建添加的建模对象的初始对象模型。然后，识别新构建的初始对象模型的参数。然后，通过用数学处理简化已经应用识别出的参数的新构建的初始对象模型，来构建简单对象模型。通过用新连接线将新构建的简单对象模型连接至既存简单对象模型以使得从新构建的简单对象模型输出的守恒量能够发送至相关简单对象模型，能够新构建机器模型。也就是说，通过将添加的建模对象的简单对象模型添加至机器模型，能够新构建机器模型。因此，能够以低工作量新构建机器模型。

附带提及，在本实施例的模型构建装置中，如上所述新构建出对应于新构建的初始对象模型和新构建的简单对象模型的GUI元素，并且将新构建的初始对象模型和简单对象模型与新构建的GUI元素相关联，并且如此存储在存储器中。

此外，在建模对象被新建模对象替换并且替换后建模对象的特性与替换前建模对象的特性不是实质相同而是与其完全不同的情形下，合适的是，通过与上述对于新建模对象添加至机器并且机器不包括与添加的建模对象具有实质相同特性的建模对象的情形下所描述的程序相同的程序来新构建机器模型。

因而，在本实施例的模型构建装置中，当产生了新构建机器模型的需求时，通过使用构成既存机器模型的一部分的对象模型来构建新对象模型以及将新构建的对象模型添加至机器模型，能够新构建机器模型。此外，通过新构建另一对象模型以及将新构建的另一对象模型添加至机器模型，能够构建出新机器模型。因此，根据该实施例的模型构建装置，能够构建出通用目的特性或者通用性（即，标准化）非常高的机器模型，而不有赖于各个对象模型的表达方法（或描述方法）。

附带提及，如果用于特定建模对象（即，特性已经改变的建模对象、替换后建模对象或添加的建模对象）的初始对象模型的参数在需要识别这些参数以新构建特定建模对象的简单对象模型时能够被适当地识别出，则可以仅基于在特定操纵量输入特定建模对象时所给出的特定建模对象的实际守恒量来识别该特定建模对象的初始对象模型中的参数。

此外，在当构建特定建模对象（即，特性已经改变的建模对象、替换后建模对象或添加的建模对象）的简单对象模型时存在新构建除特定建模对象之外的建模对象的简单对象模型的需求的情形下，适当的是，以下述方式新构建除特定建模对象之外的所述建模对象的简单对象模型。

也就是说，在本实施例的模型构建装置中，适当的是，通过如下方式来构建简单对象模型：经由对应于特定建模对象的GUI元素来调用（或复制）特定建模对象的初始对象模型；通过修正调用的初始对象模型来新构建特定建模对象的初始对象模型，以及识别新构建的初始对象模型的参数，然后用数学处理简化已经应用识别出的参数的新构建的初始对象模型。

当然，在该情形中，本实施例的模型构建装置通过用对应于特定建模对象的既存连接线将新构建的简单对象模型连接至其他简单对象模型，来新构建机器模型。此外，当前操作中新构建出的初始对象模型和简单对象模型被存储在存储器中并且与它们对应的既存GUI元素相关联。

附带提及，本实施例的前述模型构建装置还可以具有如下功能：根据需要存储多个对象模型的单元并将其与对象模型的其他单元或者与其他对象模型相关联，如图3所示。

此外，本实施例的前述模型构建装置具有如下功能：例如，如图4所示，当构建三个GUI元素1至3、与GUI元素1相关的两个GUI元素1-1和1-2，以及与GUI元素1-2相关的GUI元素1-2-1时，这些GUI元素以树结构彼此相关联并且如此存储在存储器中。于是，本实施例的前述模型构建装置具有如下功能：如图5所示，将对应于各个GUI元素的简单微分代数方程式1至3、1-1、1-2、1-2-1彼此关联，并且通过遵循GUI元素的树结构来将它们存储在存储器中。

此外，在前述实施例中，在新构建简单对象模型并且用既存连接线将新构建的简单对象模型连接至既存简单对象模型的情形下，允许根据需要修正既存连接线或者构建新连接线。

此外，本实施例的模型构建装置能够以低工作量新构建机器模型，即使是在由于删除了建模对象所以产生了新构建机器模型的需求的情形下。在该情形下，本实施例的模型构建装置经由对应于被删除建模对象的GUI元素来调用对应于被删除建模对象的简单对象模型，删除被调用的简单对象模型，并且根据需要修正既存连接线的构建。

Claims (11)

1.一种模型构建装置，其构建包括多个建模对象的机器的模型作为机器模型，并且所述模型构建装置具有图形用户界面，所述模型构建装置包括：

为每个建模对象单独构建所述建模对象的模型作为对象模型的功能；

通过用连接线将所述对象模型彼此连接以使得从所述对象模型输出的守恒量能够在所述对象模型中包含的相关对象模型之间交换来构建所述机器模型的功能；

构建对应于所述对象模型的元素作为所述图形用户界面上的建模对象元素的功能；以及

存储所述对象模型同时使所述对象模型与对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素相关联以使得所述对象模型能够经由所述建模对象元素被调用的功能。

2.根据权利要求1所述的模型构建装置，进一步包括

如果所述机器能够由多个物理定律表达，则利用从基于物理定律的微分代数方程式导出的建模对象的模型作为对象模型的功能。

3.根据权利要求2所述的模型构建装置，进一步包括：

利用从基于所述物理定律的所述微分代数方程式导出的所述建模对象的所述模型作为初始对象模型的功能；

通过简化所述初始对象模型来构建简单对象模型的功能；以及

利用所述简单对象模型作为所述对象模型的功能。

4.一种模型构建方法，其构建包括多个建模对象的机器的模型作为机器模型，所述方法包括：

为每个建模对象单独构建所述建模对象的模型作为对象模型；

通过用连接线连接所述对象模型以使得从所述对象模型输出的守恒量能够在相关对象模型之间交换来构建所述机器模型；

构建对应于所述对象模型的元素作为所述图形用户界面上的建模对象元素；以及

存储所述对象模型同时使所述对象模型与对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素相关联，以使得所述对象模型能够经由所述建模对象元素被调用。

5.根据权利要求4所述的模型构建方法，其中

如果所述机器能够由多个物理定律表达，则利用从基于物理定律的微分代数方程式导出的建模对象的模型作为对象模型。

6.根据权利要求5所述的模型构建方法，其中：

利用从基于物理定律的微分代数方程式导出的所述建模对象的模型作为初始对象模型；

通过简化所述初始对象模型来构建简单对象模型；以及

利用所述简单对象模型作为所述对象模型。

7.根据权利要求4或5所述的模型构建方法，其中

所述模型构建方法执行处理（A）至（D）中的至少一个：

（A）当因为建模对象的特性已经改变所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素来调用对应于特性已经改变的所述建模对象的所述对象模型，以及

利用调用的所述对象模型来新构建特性已经改变的所述建模对象的所述对象模型，以及

通过用对应于特性已经改变的所述建模对象的既存连接线将新构建的所述对象模型连接至其他既存对象模型来构建所述机器模型，以及

存储新构建的所述对象模型并将其与对应于特性已经改变的所述建模对象的既存建模对象元素相关联；

（B）当因为建模对象被另一建模对象替换所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

经由对应于替换前建模对象的所述建模对象元素来调用对应于所述替换前建模对象的所述对象模型，以及

利用调用的所述对象模型来新构建替换后建模对象的所述对象模型，以及

通过用对应于所述替换前建模对象的既存连接线将新构建的所述对象模型连接至其他既存对象模型来构建所述机器模型，以及

存储新构建的所述对象模型并将其与对应于所述替换前建模对象的既存建模对象元素相关联；

（C）当因为与既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象添加至机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

经由对应于与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的既存建模对象的所述建模对象元素来调用与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的所述既存建模对象的所述对象模型，以及

利用调用的所述对象模型来新构建添加的所述新建模对象的所述对象模型，以及

通过用新连接线将新构建的所述对象模型连接至相关既存对象模型以使得从新构建的所述对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存对象模型来构建所述机器模型，以及

在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述对象模型的所述建模对象元素，以及

存储新构建的所述对象模型并将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用；以及

（D）当因为具有与既存建模对象的特性不同的特性的新建模对象添加至所述机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

新构建添加的所述新建模对象的所述对象模型，以及

通过用新连接线将新构建的所述对象模型连接至相关既存对象模型以使得从新构建的所述对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存对象模型来构建所述机器模型，以及

在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述对象模型的所述建模对象元素，以及

存储新构建的所述对象模型并将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用。

8.根据权利要求6所述的模型构建方法，

其中存储对应于所述对象模型的初始对象模型并将其与对应于与所述初始对象模型对应的所述对象模型的相应的建模对象元素相关联，以使得所述初始对象模型能够经由对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素被调用，以及

其中所述模型构建方法执行处理（A）至（D）中的至少一个：

（A）当因为建模对象的特性已经改变所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

经由对应于特性已经改变的所述建模对象的建模对象元素来调用对应于特性已经改变的所述建模对象的所述初始对象模型，以及

利用调用的所述初始对象模型来新构建特性已经改变的所述建模对象的所述初始对象模型，以及

通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型，以及

通过用对应于特性已经改变的所述建模对象的既存连接线将新构建的所述简单对象模型连接至其他既存简单对象模型来构建所述机器模型，以及

存储新构建的所述初始对象模型并将其与对应于特性已经改变的所述建模对象的既存建模对象元素相关联；

（B）当因为建模对象被另一建模对象替换所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

经由对应于替换前建模对象的所述建模对象元素来调用对应于所述替换前建模对象的所述初始对象模型，以及

利用调用的所述初始对象模型来新构建替换后建模对象的所述初始对象模型，以及

通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型，

通过用对应于所述替换前建模对象的既存连接线将新构建的所述简单对象模型连接至至少一个其他既存简单对象模型来构建所述机器模型，以及

存储新构建的所述初始对象模型并将其与对应于所述替换前建模对象的既存建模对象元素相关联；

（C）当因为与既存建模对象具有实质相同特性的新建模对象添加至所述机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

经由对应于与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的既存建模对象的所述建模对象元素来调用与添加的所述新建模对象具有实质相同特性的所述既存建模对象的所述初始对象模型，以及

利用调用的所述初始对象模型来新构建添加的所述新建模对象的所述初始对象模型，以及

通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型，以及

通过用新连接线将新构建的所述简单对象模型连接至相关既存简单对象模型以使得从新构建的所述简单对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存简单对象模型来构建所述机器模型，以及

在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述初始对象模型的所述建模对象元素，以及

存储新构建的所述初始对象模型并将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述初始对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用；以及

（D）当因为具有与既存建模对象的特性不同的特性的新建模对象添加至所述机器所以产生了新构建所述机器模型的需求时，

通过新构建添加的所述新建模对象的所述初始对象模型以及通过简化新构建的所述初始对象模型来新构建所述简单对象模型，以及

通过用新连接线将新构建的所述简单对象模型连接至相关既存简单对象模型以使得从新构建的所述简单对象模型输出的所述守恒量能够发送至所述相关既存简单对象模型来构建所述机器模型，以及

在所述图形用户界面上新构建对应于新构建的所述初始对象模型的所述建模对象元素，以及

存储新构建的所述初始对象模型并将其与新构建的所述建模对象元素相关联，以使得新构建的所述初始对象模型能够经由新构建的所述建模对象元素被调用。

9.一种模型构建装置，其构建包括多个建模对象的机器的模型作为机器模型，所述模型构建装置包括：

图形用户界面；以及

存储设备，其：

为每个建模对象单独存储所述建模对象的模型作为对象模型；

存储所述机器模型，所述机器模型是通过用连接线将所述对象模型彼此连接以使得从所述对象模型输出的守恒量能够在所述对象模型中包含的相关对象模型之间交换而构建的；

存储对应于所述对象模型的元素作为所述图形用户界面上的建模对象元素；以及

存储所述对象模型同时使所述对象模型与对应于所述对象模型的相应的所述建模对象元素相关联，以使得所述对象模型能够经由所述建模对象元素被调用。

10.根据权利要求9所述的模型构建装置，其中：

如果所述机器能够由多个物理定律表达，则所述存储设备存储从基于物理定律的微分代数方程式导出的所述建模对象的模型作为对象模型。

11.根据权利要求10所述的模型构建装置所述模型，其中

所述存储设备存储从基于所述物理定律的所述微分代数方程式导出的所述建模对象的所述模型作为初始对象模型；

存储通过简化所述初始对象模型所构建的简单对象模型；以及

存储所述简单对象模型作为所述对象模型。

Images