Modelica语言导论(技术物理系统建模与仿真)

目录Table of Contents章概论 11.1 系统和试验 21.1.1 自然系统和人工系统 31.1.2 试验 51.2 模型的概念 61.3 仿真 71.3.1 仿真的必要性 81.3.2 仿真的不足 91.4 创建模型 101.5 分析模型 111.5.1 敏感度分析 111.5.2 基于模型的诊断 121.5.3 模型验证与确认 121.6 数学模型分类 131.6.1 方程分类 141.6.2 动态模型VS静态模型 141.6.3 连续时间模型VS离散时间模型 161.6.4 定量模型VS定性模型 171.7 产品设计运用建模和仿真 181.8 系统模型实例 201.9 总结 251.10 参考文献 25第2章 Modelica简介 262.1 Modelica入门 272.1.1 变量和预定义类型 322.1.2 注释 342.1.3 常量 352.1.4 可变性 362.1.5 默认初始值 362.2 面向对象的数学建模 372.3 类和实例 382.3.1 创建实例 392.3.2 初始化 412.3.3 特化类 422.3.4 基于变型的类重用 432.3.5 内置类型和属性 442.4 继承 452.5 泛型类 462.5.1 以实例作为类参数 462.5.2 以类型作为类参数 482.6 方程 492.6.1 重复的方程结构 512.6.2 偏微分方程 522.7 非因果物理建模 532.7.1 物理建模VS面向框图建模 532.8 Modelica组件化模型 552.8.1 组件 562.8.2 连接图 562.8.3 连接器和连接器类 582.8.4 连接 592.8.5 Inner和Outer定义隐式连接 602.8.6 可扩展连接器与信息总线 612.8.7 对流连接器 622.9 抽象类 632.9.1 抽象类重用 642.10 组件库设计和应用 662.11 示例：电子组件库 662.11.1 电阻 662.11.2 电容 662.11.3 电感 672.11.4 电压源 682.11.5 接地 692.12 简单电路模型 692.13 数组 712.14 算法结构 742.14.1 算法区和赋值语句 742.14.2 语句 752.14.3 函数 762.14.4 运算符重载和复数 782.14.5 外部函数 812.14.6 函数化的算法 822.15 离散事件和混合建模 832.16 包 872.17 注解 892.18 命名规范 902.19 Modelica标准库 912.20 Modelica实现和执行 932.20.1 手工编译简单电路模型 952.20.2 状态空间转化 972.20.3 求解方法 992.21 发展历程 1022.22 总结 1062.23 文献 1062.24 练习 108第3章类和继承 1123.1 类设计者和用户之间的约定 1123.2 类示例 1133.3 变量 1143.3.1 变量名重复 1153.3.2 变量名和类型名重复 1153.3.3 变量初始化 1163.4 方程即行为 1163.5 访问控制 1183.6 登陆月球示例仿真 1193.7 继承 1223.7.1 方程继承 1233.7.2 多重继承 1243.7.3 声明元素处理和用前声明 1263.7.4 extends语句声明顺序 1273.7.5 MoonLanding继承示例 1273.8 总结 1293.9 文献 129第4章系统建模方法 1304.1 创建系统模型 1304.1.1 演绎建模法VS归纳建模法 1314.1.2 传统方法 1324.1.3 面向对象-基于组件方法 1334.1.4 自上而下VS自下而上建模 1344.1.5 模型简化 1354.2 容器系统建模 1364.2.1 应用传统方法 1364.2.2 应用面向对象-基于组件方法 1384.2.3 连续PI控制容器系统 1394.2.4 连续PID控制容器系统 1434.2.5 串联容器系统 1464.3 基于预定义组件的直流电机TOP-Down建模 1474.3.1 系统定义 1474.3.2 系统分解和通信初步设计 1484.3.3 子系统建模 1484.3.4 子系统组件建模 1504.3.5 接口和连接定义 1514.4 接口设计-连接器类 1524.5 总结 1534.6 文献 153第5章 Modelica标准库 1555.1 总结 1625.2 文献 162附录A 术语表 163附录B OpenModelica和OMNotebook命令 171B.1 交互式电子书OMNotebook 171B.2 常用命令和示例 174B.3 完整命令列表 175B.4 OMSHELL和DYMOLA 184B4.1 OMShell 184B4.2 Dymola 脚本 185文献 185附录C OMNotebook和DrModelica的文本建模 187C.1 HELLOWORLD练习 188C.2 用VanDerPol和DAEExample模型运行DRMODELICA 189C.3 简单方程系统 189C.4 BouncingBall混合建模 190C.5 采样混合建模 190C.6 方程和算法区域 190C.7 在电路中添加可连接组件 191C.8 电路的详细建模 192C.8.1 方程 192C.8.2 模型实现 193C.8.3 搭建电路模型 196C.8.4 电路仿真 196附录D 图形建模练习 197D.1 简单直流电机 197D.2 具有弹簧和惯量的直流电机 198D.3 具有控制器的直流电机 198D.4 直流电机作为发电机 199参考文献 200

Peter Fritzson is Professor since 1995 and research director of the Programming Environment Laboratory (PELAB), at Link？ping University. He is also director of the Open Source Modelica Consortium (OSMC), director of the MODPROD center for model-based product development, and vice chairman of the Modelica Association, organizations he helped to establish. During 1999-2007 he served as chairman of the Scandinavian Simulation Society, and secretary of the European simulation organization, EuroSim. He received his M.Sc. in engineering 1975 and PhD 1984 in computer science from Link？ping University. He was project leader at Sun MicroSystems, California, 1985-86, and visiting professor at University of Queensland, Australia, 2007-2008. Prof. Fritzson's current research interests is in software engineering, espely programming languages, high level specification and modeling languages, programming and debugging tools and environments, parallel and multi-core computing, compilers and compiler generators (e.g. RML). During recent years he has put spe emphasis on tools and languages for object-oriented modeling and simulation, and is one of the founding fathers of the Modelica language. He is currently leading the OpenModelica open source effort.