CN106844009B - 一种基于Modelica的数字化仪表创建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Modelica的数字化仪表创建方法，包括1）利用MWorks仿真平台，创建一个模型作为数字化仪表模型；2）在模型文本中定义一个变量，该变量的值将作为数字化仪表上显示的数值；3）调用Modelica标准函数DynamicSelect，并将函数返回值赋给上述变量，将函数的第一参数设为常量表达式，将第二参数设为变量或变量引用；4）在MWorks参数面板中，将参数coupling_variable的值设置为上述定义的动态变量；5）将MWorks仿真模式设置为实时同步仿真，驱动模型进行仿真，数值显示器的数值动态变化展示了数字化仪表的效果；6）结束。本发明可以快速创建通用的数字化仪表，提高建模效率，创建出的数字化仪表具有较高的实时性和准确性，不易出错，适应虚拟数字化仪表的未来需求。

Description

一种基于Modelica的数字化仪表创建方法

技术领域

本发明属于计算机仿真与建模领域，具体而言涉及一种数字化仪表创建方法。

背景技术

Modelica是国际仿真界于1997年提出的一种开放的全新多领域统一建模语言，它归纳和统一了先前多种建模语言，且融合了键合图的非因果建模思想、Java语言的面向对象技术和Matlab的数值与矩阵机制，因而具备极其强大的建模功能。面向对象性和非因果性是Modelica 语言最大的优点。面向对象的建模方法具有数据封装、分层、连接和继承等特征，易于减少错误的发生并容易实现模型的重用。所谓非因果性建模，就是以一种中性、自然的形式表达模型方程，从而不必更多的考虑计算顺序，避免了对模型方程的繁琐推导，从而提高了建模效率，并使部件模型易于被重复使用。Modelica语言采用陈述式、基于方程的非因果建模方法建立模型，通过定义接口，使模型接口的标准化，因此采用Modelica建模可以使物理系统各子系统之间既能完全独立又可互相统一。

DynamicBlock库是基于Modelica构建的动态组件库，里面有一些稳定的、可复用的动态组件，如指示灯、速度计、数值显示器、饼图等。

MWorks是新一代多领域工程系统建模、仿真、分析与优化通用CAE平台，基于Modelica语言，提供了从可视化建模、仿真计算到结果分析的完整功能，支持多学科多目标优化、硬件在环仿真以及与其他工具的联合仿真。

随着计算机仿真与建模技术越来越多的应用到各种运行系统中，数字化仪表的重要性越来越高，系统设计人员对数字化仪表的实时性、准确性也变得尤为关注，这对虚拟仪表的设计与开发提出了很高的要求。

在系统的动态仿真中，数字化仪表应能准确反映系统运行过程中的多种参数，模拟速度、温度、角度、时间及里程等信息实时显示在仿真工具界面上，提供与真实系统完全相同的运行环境。

以往的虚拟数字化仪表创建方法，例如基于C/C++、Python等，往往不适用于复杂物理结构的仪表建模，就算创建出满足基本需求的数字化仪表模型，也存在开发周期长、易出错、模型复用性低等问题。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种基于Modelica的数字化仪表创建方法，该创建方法建模效率高，所获得的数字化仪表的数值具有较高的实时性和准确性，不易出错，适应虚拟数字化仪表的未来需求。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于Modelica的数字化仪表创建方法，其包括以下步骤：

步骤1）利用MWorks仿真平台，从DynamicBlock动态组件库中选择数值显示器组件，所述DynamicBlock动态组件库是利用Modelica语言构建的动态组件模型库，创建一个模型作为数字化仪表；

步骤2）在所述模型的文本中定义一个变量，所述变量的值将作为所述数字化仪表上显示的数值；

步骤3）调用所述Modelica的标准语义DynamicSelect，所述标准语义DynamicSelect是所述Modelica语言提供的标准动态选择函数，并将所述标准语义DynamicSelect返回值赋给所述变量，使所述变量具有了动态更新属性，将所述标准语义DynamicSelect的第一参数设为常量表达式，代表默认状态下所述数字化仪表的显示数值，将第二参数设为变量或变量引用，代表仿真状态下所述数字化仪表的显示数值；

步骤4）在所述MWorks参数面板中，找到参数coupling_variable，所述参数coupling_variable是所述DynamicBlock动态组件库提供的数值显示器组件显示数值属性，将所述参数coupling_variable的值设置为所述变量 ；

步骤5）将所述MWorks仿真平台的仿真模式设置为实时同步仿真，驱动模型进行仿真，数值显示器的数值动态变化展示了所述数字化仪表的效果；

步骤6）结束。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明的创建方法可以快速搭建复杂物理结构的数字化仪表模型,提高建模效率(基于Modelica的DynamicBlock动态组件库里，提供了许多可复用的动态组件模型，可以用来快速搭建数字化仪表模型)；

2）本发明的创建方法图形化展示丰富多样，已有大量可复用的仪器仪表原型（MWorks仿真平台支持用户自定义数字化仪表的外观）；

3）本发明的创建方法获得的数字化仪表在动态仿真过程中，仪表数值具有较高的实时性和准确性，适应了虚拟数字化仪表的未来需求（Modelica标准语义DynamicSelect提供了准确的动态更新属性）；

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的基于Modelica的数字化仪表创建方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所示，一种基于Modelica的数字化仪表创建方法，其包括以下步骤：

步骤1）利用MWorks仿真平台，从DynamicBlock动态组件库中选择数值显示器组件，所述DynamicBlock动态组件库是利用Modelica语言构建的动态组件模型库，创建一个模型作为数字化仪表；

步骤2）在所述模型的文本中定义一个变量，所述变量的值将作为所述数字化仪表上显示的数值；

步骤3）调用所述Modelica的标准语义DynamicSelect，所述标准语义DynamicSelect是所述Modelica语言提供的标准动态选择函数，并将所述标准语义DynamicSelect返回值赋给所述变量，使所述变量具有了动态更新属性，将所述标准语义DynamicSelect的第一参数设为常量表达式，代表默认状态下所述数字化仪表的显示数值，将第二参数设为变量或变量引用，代表仿真状态下所述数字化仪表的显示数值；

步骤4）在所述MWorks参数面板中，找到参数coupling_variable，所述参数coupling_variable是所述DynamicBlock动态组件库提供的数值显示器组件显示数值属性，将所述参数coupling_variable的值设置为所述变量 ；

步骤5）将所述MWorks仿真平台的仿真模式设置为实时同步仿真，驱动模型进行仿真，数值显示器的数值动态变化展示了所述数字化仪表的效果；

步骤6）结束。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于Modelica的数字化仪表创建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）利用MWorks仿真平台，从DynamicBlock动态组件库中选择数值显示器组件，所述DynamicBlock动态组件库是利用Modelica语言构建的动态组件模型库，创建一个模型作为数字化仪表；

步骤2）在所述模型的文本中定义一个变量，所述变量的值将作为所述数字化仪表上显示的数值；

步骤3）调用所述Modelica的标准语义DynamicSelect，所述标准语义DynamicSelect是所述Modelica语言提供的标准动态选择函数，并将所述标准语义DynamicSelect返回值赋给所述变量，使所述变量具有了动态更新属性，将所述标准语义DynamicSelect的第一参数设为常量表达式，代表默认状态下所述数字化仪表的显示数值，将第二参数设为变量或变量引用，代表仿真状态下所述数字化仪表的显示数值；

步骤4）在所述MWorks参数面板中，找到参数coupling_variable，所述参数coupling_variable是所述DynamicBlock动态组件库提供的数值显示器组件显示数值属性，将所述参数coupling_variable的值设置为所述变量 ；

步骤5）将所述MWorks仿真平台的仿真模式设置为实时同步仿真，驱动模型进行仿真，数值显示器的数值动态变化展示了所述数字化仪表的效果；

步骤6）结束。

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