技術領域
本發(fā)明屬于機械仿真技術領域，具體而言涉及一種基于Modelica的建模仿真工具軟件。
背景技術：
Modelica是國際仿真界于1997年提出的一種開放的全新多領域統(tǒng)一建模語言，它歸納和統(tǒng)一了先前多種建模語言，且融合了鍵合圖的非因果建模思想、Java語言的面向對象技術和Matlab的數(shù)值與矩陣機制，因而具備極其強大的建模功能。面向對象性和非因果性是Modelica 語言最大的優(yōu)點。面向對象的建模方法具有數(shù)據封裝、分層、連接和繼承等特征，易于減少錯誤的發(fā)生并容易實現(xiàn)模型的重用。所謂非因果性建模，就是以一種中性、自然的形式表達模型方程，從而不必更多的考慮計算順序，避免了對模型方程的繁瑣推導，從而提高了建模效率，并使部件模型易于被重復使用。Modelica語言采用陳述式、基于方程的非因果建模方法建立模型，通過定義接口，使模型接口的標準化，因此采用Modelica建?？梢允刮锢硐到y(tǒng)各子系統(tǒng)之間既能完全獨立又可互相統(tǒng)一。
基于擴展性的考慮，Modelica支持以外部函數(shù)的方式調用C/C++、Python等多種編程語言函數(shù)，在傳統(tǒng)的Modelica語言建模工具軟件中，僅支持以文本編輯的方式引入外部函數(shù)，需要以Modelica語言編碼制定外部函數(shù)的來源、參數(shù)和描述信息等，若能以圖形化的方式進行外部函數(shù)編輯，不僅能夠提高界面友好性，使軟件易于上手，對于不熟悉Modelica語法的使用者來說，還能自動根據用戶圖形化操作生成Modelica代碼，減少工作量。
技術實現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種Modelica外部函數(shù)圖形化編輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)可供用戶通過圖形化用戶界面，將外部函數(shù)封裝為Modelica函數(shù)，并將Modelica函數(shù)與模型組件進行關聯(lián)，從而實現(xiàn)組件調用外部函數(shù)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種Modelica外部函數(shù)圖形化編輯系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。
為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：
一種Modelica外部函數(shù)圖形化編輯系統(tǒng)，其包括一輸入參數(shù)模塊、一函數(shù)編輯模塊、一輸出變量模塊和一代碼生成模塊；
所述輸入參數(shù)模塊對應于可視化的輸入參數(shù)配置面板，采集用戶配置的兩個外部函數(shù)配置項，并傳遞給所述代碼生成模塊，所述的兩個外部函數(shù)配置項分別為輸入參數(shù)類型和輸入參數(shù)名稱；
所述輸出變量模塊對應于可視化的輸出變量配置面板，采集用戶配置的另外兩個外部函數(shù)配置項，并傳遞給所述代碼生成模塊，所述的另外兩個外部函數(shù)配置項分別為輸出變量類型和輸出變量名稱；
所述函數(shù)編輯模塊對應于可視化的外部函數(shù)編輯面板，所述外部函數(shù)編輯模塊可以直接輸入函數(shù)代碼或者指定函數(shù)鏈接庫位置，所述函數(shù)編輯模塊采集所述函數(shù)代碼的信息或者所述函數(shù)鏈接庫位置的信息傳遞給所述代碼生成模塊；
所述代碼生成模塊采集所述輸入參數(shù)模塊、所述輸出變量模塊和所述函數(shù)編輯模塊的數(shù)據，分別通過語法解析，信息有效性和完整性鑒別，最后生成符合Modelica語法的，已被封裝為Modelica外部函數(shù)的Modelica function組件，該組件可以直接被其他模型使用，實現(xiàn)一次編輯，重復利用。
本系統(tǒng)的工作邏輯如下：
所述輸入參數(shù)模塊、所述函數(shù)編輯模塊和所述輸出變量模塊開放給用戶用來設置輸入參數(shù)信息、輸出參數(shù)信息以及編輯外部函數(shù)內容，這些信息向下傳遞給代碼生成模塊，根據用戶的配置自動生成基于Modelica語法的模型組件，實現(xiàn)以可視化操作的方式將其他程序語言的函數(shù)封裝為Modelica外部函數(shù)。
一種Modelica外部函數(shù)圖形化編輯系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其包括以下制備步驟：
步驟0：用戶在輸入參數(shù)配置面板配置每個輸入參數(shù)的類型、名稱、注釋以及初始值信息,在輸出變量配置面板配置輸出變量的類型和名稱,在函數(shù)編輯面板配置函數(shù)體內容或函數(shù)動態(tài)庫路徑，這些配置信息傳遞到底層代碼生成模塊；
步驟1：代碼生成模塊獲取上層輸入后解析輸入參數(shù)；
步驟2：檢查輸入參數(shù)類型、名稱和注釋是否一一對應，其中，每個輸入參數(shù)必須具有類型和名稱，注釋可以為空，若一一對應，則跳轉到步驟3，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟3：檢查輸入參數(shù)信息是否符合Modelica語義，若均符合語義規(guī)定則跳轉到步驟4，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟4：檢查輸出參數(shù)類型、名稱、注釋是否一一對應，輸出參數(shù)必須具有類型和名稱，注釋可以為空，若一一對應，則跳轉到步驟5，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟5：檢查輸出參數(shù)信息是否符合Modelica語義，若均符合語義規(guī)定則跳轉到步驟6，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟6：生成輸入參數(shù)信息，每個輸入參數(shù)均與Modelica語義中的input對應，對于每個輸入參數(shù)信息，生成如下Modelica代碼：
input 輸入參數(shù)類型 輸入參數(shù)名稱；“輸入參數(shù)注釋”
步驟7：生成輸出變量信息，每個輸出變量均與Modelica語義中的output對應，對于每個輸出變量信息，生成如下Modelica代碼：
out 輸出變量類型 輸出變量名稱；“輸出變量注釋”；
步驟8：校驗函數(shù)配置信息，判斷函數(shù)配置類型，跳轉到步驟9；
步驟9：解析函數(shù)文本是否符合語法規(guī)則，或解析配置函數(shù)庫是否存在及可用，若是則跳轉到步驟10；
步驟10：對于符合規(guī)范的函數(shù)文本生成Modelica代碼,或根據配置的函數(shù)庫路徑生成Modelica代碼；
步驟11：將生成的Modelica代碼進行組合，插入組件名稱，外部函數(shù)編輯器將生成一個Modelica function組件，完成從其他語言函數(shù)到Modelica function外部函數(shù)的自動封裝。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1）Modelica引用外部函數(shù)的相關語法復雜難懂，通過圖形化的方式自動根據用戶配置將外部函數(shù)進行封裝，降低了建模門檻；
2）圖形化可讀性好，封裝為Modelica外部函數(shù)的Modelica function組件可以直接被其他模型使用，實現(xiàn)一次編輯，重復利用，方便后期修改與維護。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發(fā)明的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
圖1示出了本發(fā)明的Modelica外部函數(shù)圖形化編輯系統(tǒng)的系統(tǒng)架構圖。
具體實施方式
下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
參見圖1所示，一種Modelica外部函數(shù)圖形化編輯系統(tǒng)，其包括一輸入參數(shù)模塊1、一函數(shù)編輯模塊2、一輸出變量模塊3和一代碼生成模塊4；
所述輸入參數(shù)模塊1對應于可視化的輸入參數(shù)配置面板，采集用戶配置的兩個外部函數(shù)配置項，并傳遞給所述代碼生成模塊4，所述的兩個外部函數(shù)配置項分別為輸入參數(shù)類型和輸入參數(shù)名稱；
所述輸出變量模塊3對應于可視化的輸出變量配置面板，采集用戶配置的另外兩個外部函數(shù)配置項，并傳遞給所述代碼生成模塊4，所述的另外兩個外部函數(shù)配置項分別為輸出變量類型和輸出變量名稱；
所述函數(shù)編輯模塊2對應于可視化的外部函數(shù)編輯面板，所述外部函數(shù)編輯模塊可以直接輸入函數(shù)代碼或者指定函數(shù)鏈接庫位置，所述函數(shù)編輯模塊2采集所述函數(shù)代碼的信息或者所述函數(shù)鏈接庫位置的信息傳遞給所述代碼生成模塊4；
所述代碼生成模塊4采集所述輸入參數(shù)模塊1、所述輸出變量模塊2和所述函數(shù)編輯模塊3的數(shù)據，分別通過語法解析，信息有效性和完整性鑒別，最后生成符合Modelica語法的，已被封裝為Modelica外部函數(shù)的Modelica function組件，該組件可以直接被其他模型使用，實現(xiàn)一次編輯，重復利用。
本系統(tǒng)的工作邏輯如下：
所述輸入參數(shù)模塊1、所述函數(shù)編輯模塊2和所述輸出變量模3塊開放給用戶用來設置輸入參數(shù)信息、輸出參數(shù)信息以及編輯外部函數(shù)內容，這些信息向下傳遞給代碼生成模塊4，根據用戶的配置自動生成基于Modelica語法的模型組件，實現(xiàn)以可視化操作的方式將其他程序語言的函數(shù)封裝為Modelica外部函數(shù)。
一種Modelica外部函數(shù)圖形化編輯系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其包括以下制備步驟：
步驟0：用戶在輸入參數(shù)配置面板配置每個輸入參數(shù)的類型、名稱、注釋以及初始值信息,在輸出變量配置面板配置輸出變量的類型和名稱,在函數(shù)編輯面板配置函數(shù)體內容或函數(shù)動態(tài)庫路徑，這些配置信息傳遞到底層代碼生成模塊；
步驟1：代碼生成模塊獲取上層輸入后解析輸入參數(shù)；
步驟2：檢查輸入參數(shù)類型、名稱和注釋是否一一對應，其中，每個輸入參數(shù)必須具有類型和名稱，注釋可以為空，若一一對應，則跳轉到步驟3，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟3：檢查輸入參數(shù)信息是否符合Modelica語義，若均符合語義規(guī)定則跳轉到步驟4，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟4：檢查輸出參數(shù)類型、名稱、注釋是否一一對應，輸出參數(shù)必須具有類型和名稱，注釋可以為空，若一一對應，則跳轉到步驟5，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟5：檢查輸出參數(shù)信息是否符合Modelica語義，若均符合語義規(guī)定則跳轉到步驟6，否則邏輯結束，輸出錯誤信息；
步驟6：生成輸入參數(shù)信息，每個輸入參數(shù)均與Modelica語義中的input對應，對于每個輸入參數(shù)信息，生成如下Modelica代碼：
input 輸入參數(shù)類型 輸入參數(shù)名稱；“輸入參數(shù)注釋”；
步驟7：生成輸出變量信息，每個輸出變量均與Modelica語義中的output對應，對于每個輸出變量信息，生成如下Modelica代碼：
out 輸出變量類型 輸出變量名稱；“輸出變量注釋”；
步驟8：校驗函數(shù)配置信息，判斷函數(shù)配置類型，跳轉到步驟9；
步驟9：解析函數(shù)文本是否符合語法規(guī)則，或解析配置函數(shù)庫是否存在及可用，若是則跳轉到步驟10；
步驟10：對于符合規(guī)范的函數(shù)文本生成如下Modelica代碼：
external "C" data = getIntServer(輸入變量1名稱, 輸入變量1名稱, ……)annotation
（Include="函數(shù)文本"）
,或根據配置的函數(shù)庫路徑生成如下Modelica代碼：
external "C" data = getIntServer(輸入變量1名稱, 輸入變量1名稱, ……)annotation (Include = "#include \"頭文件名稱\"",
IncludeDirectory = "頭文件尋址目錄",
Library = "庫文件名稱",
LibraryDirectory = "庫文件尋址目錄");
；
步驟11：將生成的Modelica代碼進行組合，插入組件名稱，外部函數(shù)編輯器將生成一個Modelica function組件，完成從其他語言函數(shù)到Modelica function外部函數(shù)的自動封裝。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。