在 Modelica 中为简单的嵌入式系统建模

Question

我想在 Modelica (OpenModelica) 中从更合乎逻辑（或基于行为）的角度而非低级（电气）的角度对一个非常简单的嵌入式系统进行建模。对我来说主要问题是，我以前从未使用过 Modelica，而且我真的很难掌握如何看待如何正确建模它们的想法。

该系统一开始应该非常简单，由一个传感器组成，该传感器通过总线与控制器连接。系统的期望行为应该是，传感器定期生成值并通过中断通知控制器。作为回报，控制器应该对该中断做出反应并获取值。正如我已经提到的，这个例子对我来说的目的是首先掌握如何在 Modelica 中查看想法的想法，并获得一个初始（可能不是很有用）工作示例，我可以迭代地扩展到更复杂的示例。

这是我目前建模的系统：

传感器型号：

model ES_Sensor
    parameter Integer id = 1;
    parameter Real frequency = 1.0;
    Integer reg_temperature = 0;
    ES_Interface interface;
algorithm
    when sample(0, 1 / frequency) then
        reg_temperature := reg_temperature + 1;
        interface.interrupt := 1;
    end when;
    when interface.address == id then
        interface.data := reg_temperature;
    end when;
end ES_Sensor;

接口连接器：

connector ES_Interface
    flow Real dummy1;
    flow Real dummy2;
    flow Real dummy3;
    Integer address = 0;
    Integer data = 0;
    Integer interrupt = 0;
end ES_Interface;

公交车型号：

model ES_Bus
    ES_Interface master;
    ES_Interface slave;
equation
    master.data = slave.data;
    master.address = slave.address;
    master.interrupt = slave.interrupt;
end ES_Bus;

控制器型号：

 model ES_Controller
     ES_Interface interface1;
     Integer reg_a = 0;
 algorithm
     when
          interface1.interrupt == 1 then
          interface1.interrupt := 0;
          interface1.address := 1;
          reg_a := interface1.data;
          interface1.address := 0;
     end when
 end ES_Controller;

系统型号：

 model Simple_System
     ES_Sensor Sensor;
     ES_Bus Bus;
 equation
     connect(Controller.interface1, Bus.master);
     connect(Bus.slave, Sensor.interface);
 end Simple_System;

如果我尝试模拟“Simple_System”，我基本上会遇到两个错误。一个告诉我系统过度指定（35 个方程对 26 个变量），另一个说：“找到没有时间相关变量的方程：Controller.interface1.interrupt = 0.0”。

我确实了解第一个问题，但我现在完全知道如何解决它。第二个我完全不明白。

任何帮助将不胜感激！如果有人至少可以向我推荐一些有用的文献，我也将不胜感激。

Answer 1

好吧，我建议您多阅读一些有关 Modelica 的内容。

您可以阅读规范： https://modelica.org/documents

或阅读 Michael T 的免费书籍： http://book.xogeny.com/

或者买一些 Peter F 的书： http://www.amazon.com/s?ie=UTF8&page=1&rh=n%3A283155%2Cp_27%3APeter%20Fritzson

由于您有非物理连接器，您应该从连接器中删除流变量。 另外，在 when 方程中使用 reinit。

connector ES_Interface
    Integer address;
    Integer data;
    Integer interrupt;
end ES_Interface;

model ES_Sensor
    parameter Integer id = 1;
    parameter Real frequency = 1.0;
    Integer reg_temperature = 0;
    ES_Interface interface;
algorithm
    when sample(0, 1 / frequency) then
        reinit(reg_temperature, reg_temperature + 1);
        reinit(interface.interrupt, 1);
    end when;
    when interface.address == id then
        reinit(interface.data, reg_temperature);
    end when;
end ES_Sensor;

model ES_Bus
    ES_Interface master;
    ES_Interface slave;
equation
    master.data = slave.data;
    master.address = slave.address;
    master.interrupt = slave.interrupt;
end ES_Bus;

model ES_Controller
     ES_Interface interface1;
     Integer reg_a = 0;
 algorithm
     when interface1.interrupt == 1 then
          reinit(interface1.interrupt, 0);
          reinit(interface1.address, 1);
          reinit(reg_a, interface1.data);
     end when;
end ES_Controller;

model Simple_System
     ES_Sensor Sensor;
     ES_Bus Bus;
     ES_Controller Controller;
equation
     connect(Controller.interface1, Bus.master);
     connect(Bus.slave, Sensor.interface);
end Simple_System;

现在如果你实例化你得到的模型：

class Simple_System
  parameter Integer Sensor.id = 1;
  parameter Real Sensor.frequency = 1.0;
  Integer Sensor.reg_temperature = 0;
  Integer Sensor.interface.address;
  Integer Sensor.interface.data;
  Integer Sensor.interface.interrupt;
  Integer Bus.master.address;
  Integer Bus.master.data;
  Integer Bus.master.interrupt;
  Integer Bus.slave.address;
  Integer Bus.slave.data;
  Integer Bus.slave.interrupt;
  Integer Controller.interface1.address;
  Integer Controller.interface1.data;
  Integer Controller.interface1.interrupt;
  Integer Controller.reg_a = 0;
equation
  Bus.master.data = Bus.slave.data;
  Bus.master.address = Bus.slave.address;
  Bus.master.interrupt = Bus.slave.interrupt;
  Bus.master.address = Controller.interface1.address;
  Bus.master.data = Controller.interface1.data;
  Bus.master.interrupt = Controller.interface1.interrupt;
  Bus.slave.address = Sensor.interface.address;
  Bus.slave.data = Sensor.interface.data;
  Bus.slave.interrupt = Sensor.interface.interrupt;
algorithm
  when sample(0.0, 1.0 / Sensor.frequency) then
    reinit(/*Real*/(Sensor.reg_temperature), /*Real*/(1 + Sensor.reg_temperature));
    reinit(/*Real*/(Sensor.interface.interrupt), 1.0);
  end when;
  when Sensor.interface.address == Sensor.id then
    reinit(/*Real*/(Sensor.interface.data), /*Real*/(Sensor.reg_temperature));
  end when;
algorithm
  when Controller.interface1.interrupt == 1 then
    reinit(/*Real*/(Controller.interface1.interrupt), 0.0);
    reinit(/*Real*/(Controller.interface1.address), 1.0);
    reinit(/*Real*/(Controller.reg_a), /*Real*/(Controller.interface1.data));
  end when;
end Simple_System;

其中有 11 个方程和 14 个变量。 您将需要更多方程来模拟某些变量的行为。 请注意，当方程式仅在某个时间点有效时 所以它们不算作方程式。这就是为什么您需要添加 模型的更多方程将告诉变量如何连续 随时间变化。