在Modelica-NGM多领域建模中,连接器(Connector) 和 连接(Connect) 是实现组件间物理交互的核心机制。通过电路系统与机械系统的类比,详细解释其原理与应用。

1️⃣ 连接器(Connector):定义交互接口
本质
连接器是描述组件间交互变量的接口,通常包含两类变量:
- 势变量(Across Variable):描述“状态”的变量,如电压、位置、温度。
- 流量变量(Through Variable):描述“流动”的变量,如电流、力、热流。
Modelica定义示例

关键规则
- 变量配对:连接时,势变量相等,流量变量求和为0(守恒定律)。
- 方向约定:流量变量正方向通常定义为流入组件。
2️⃣连接(Connect):建立物理交互
操作方式
通过 connect(connector1, connector2)
语句,将两个兼容的连接器绑定,自动生成守恒方程。
以电路系统为例

自动生成的方程:
- 势变量相等:
V.p.v = R1.pin1.v
,R1.pin2.v = G.p.v = 0
- 流量变量守恒:
V.p.i + R1.pin1.i = 0
,R1.pin2.i + G.p.i = 0
3️⃣ 跨领域连接的实现
案例:机电系统(电机驱动机械负载)
modelica
model ElectromechanicalSystem
ElectricalPin motorPin;
MechanicalFlange flange;
Motor motor;
MechanicalLoad load;
equation
connect(motor.pin, motorPin); // 电机电气端连接电源
connect(motor.flange, load.flange); // 电机机械端连接负载
end ElectromechanicalSystem;
守恒关系:
- 电气侧:电压相同,电流守恒(
motorPin.i + motor.pin.i = 0
)
- 机械侧:位置相同,力平衡(
motor.flange.f + load.flange.f = 0
)
4️⃣连接器设计规范

5️⃣在NGM中的可视化操作
- 拖放连接器:从组件库拖动含连接器的模型(如电阻、电机)至画布。
- 连线绑定:点击组件连接点(如电阻的
pin1
、pin2
),自动生成connect
语句。
- 连接显示:鼠标静置连接线,显示实时连接状态,监测连接正确性。

总结
- 连接器是跨组件交互的“标准化插头”,连接是插头间的“物理接线”。
- 通过声明式建模,开发者无需手动编写守恒方程,大幅提升复杂系统建模效率。
- 掌握连接器设计规则,可避免“接口不匹配”等常见错误,实现真正的多领域系统集成。