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处理不同尺寸的信号

矢量化和广播是在*Engee*中处理模型的重要技术，可让您有效处理不同维度的信号。使用矢量化，您可以对数组整体执行计算，避免显式元素循环，从而加快计算速度并简化代码。反过来，Broadcast 还能在执行操作时自动匹配数组之间的维度，从而方便地处理不同格式的数据。

在建模中使用矢量化和广播可以高效处理和分析多维数据。矢量化通过将数组作为一个整体来处理，减少了操作次数，而广播则消除了手动匹配维度的需要。

建模中的矢量化

仿真中的矢量化可以一次性评估多个参数值的模型行为，这在敏感性分析和测试中特别有用。这意味着，您可以指定一个参数矩阵，同时获得所有参数值的结果，而无需对每个参数值分别运行。

例如，将Sine Wave 程序块的 Amplitude 参数设置为"[[1, 2];[3, 4]]"矩阵值，意味着程序块将生成矩阵中指定振幅的多个信号。下图显示了 Sine Wave 程序块如何生成具有指定振幅的多个信号，您可以立即看到 Amplitude 参数不同值的结果：

vectorization x 1

广播

广播允许您匹配数组维度，对数组执行操作。在 Engee 中，这种机制会自动扩展数组维度，以允许对看似不兼容的数组进行操作。例如，如果一个数组是 2x2，而另一个数组是 1x2，那么将这两个数组相加，就会使数组的尺寸相容。

请看一个例子，其中有两个 Constant 块和一个 Add 块。参数为"[3, 4; 5, 6]"的*常数*块被添加到参数为"[2, 3]"的*常数*块中。在该广播中，程序会自动将数组调整为兼容大小，并执行逐元素添加：

broadcast 1

broadcast 2

由于字符串已自动匹配，因此程序块输出结果将是"[5, 7; 7, 9]"。这种方法可以轻松地在不同大小的数组之间执行操作，大大简化了建模中多维信号的处理。

自定义总线类型

在学习定制轮胎类型章节之前，建议您首先阅读Bus Creator 和Bus Selector 区块。

在*Engee*中，"BusSignal "类型支持自定义总线数据类型。该类型允许您为处理此类数据的区块指定总线结构。例如，*Engee*中使用命名元组（NamedTuple）作为总线对象：

bus = (s1 = 4, s2 = 5.5, s3 = [1, 2, 3])

总线信号 "类型的参数包括信号名称（Names）、基本类型（BaseTypes）和尺寸（Dims）。例如，有三个信号的总线可描述如下：

bus_type = BusSignal{(:s1, :s2, :s3), Tuple{Int, Float64, Vector{Int}}, ((), (), (3,))}

这里：

  • :s1, :s2, :s3 - 信号名称；

  • Tuple{Int, Float64, Vector{Int}} - 信号数据类型；

  • ()、()、(3,)`--信号的维数（例如，`s3`是长度为`3`的数组）。

    在信号和总线名称中，除反向逗号（"`）外，允许使用任何字符。

您可以通过函数创建总线对象，也可以将总线类型设置为变量，以便在块设置中使用。为简化总线类型的操作，可使用提取名称、数据类型和尺寸的函数：

get_names_types_dims(::Type{BusSignal{Names, Types, Dimensions}}) where {Names, Types, Dimensions}

get_bus_names(::Type{BusSignal{Names, Types, Dimensions}}) where {Names, Types, Dimensions}

get_bus_types(::Type{BusSignal{Names, Types, Dimensions}}) where {Names, Types, Dimensions}

get_bus_dimensions(::Type{BusSignal{Names, Types, Dimensions}}) where {Names, Types, Dimensions}

第一个函数允许您从总线类型中一次性获取所有总线参数的信息，而后三个函数则分别获取总线名称、类型和尺寸的信息。

函数示例 
bus_type = BusSignal{(:s1, :s2, :s3), Tuple{Int64, Float64, Int8}, ((), (2,), (2, 2))}
# Экземпляром шины такого типом могла бы выглядеть, например, так: (s1 = 5, s2 = [4.3, 5.4], s3 = Int8[1 2; 3 4])

get_names_types_dims(but_type) # Результат: ((:s1, :s2, :s3), (Int64, Float64, Int8), ((), (2,), (2, 2))) - кортеж из трех кортежей, каждый из которых описывает свой параметр типа шины

get_names(but_type) # Результат: (:s1, :s2, :s3)

get_types(but_type) # Результат: Tuple{Int64, Float64, Int8}, то есть параметр пока что возвращается в исходном виде, что несколько неудобно. В одной из ближайших задач будет исправлено и результатом будет кортеж (Int64, Float64, Int8)

get_dimensions(but_type) # Результат: ((), (2,), (2, 2))

例如，"get_bus_signal_type "方法将命名元组转换为相应的总线类型：

bus = (s1 = 5, s2 = [4.3, 5.4], s3 = (a = 4, b = 5.5))
bus_type = get_bus_signal_type(bus)
# bus_type равен BusSignal{(:s1, :s2, :s3), Tuple{Int64, Float64, BusSignal{(:a, :b), Tuple{Int64, Float64}, ((), ())}}, ((), (2,), ())}
也支持嵌套结构，其中一个总线的元素可以是另一个总线的元素（上例）。要在元素类型中指定嵌套总线的类型，必须指定嵌套总线的完整类型。

尽管 Engee 中的总线对象是以元组命名的，但我们提供了特殊的构造函数来创建它们。这些函数允许您创建总线对象，并确保其结构与指定的总线类型相匹配。以下选项可用于创建总线对象：

  • 使用命名元组：

    BusSignal{Names, Types, Dimensions}(x::NamedTuple{TupleNames, TupleTypes}) where {Names, Types, Dimensions, TupleNames, TupleTypes}

  • 使用命名参数：

    BusSignal{Names, Types, Dimensions}(kwargs...) where {Names, Types, Dimensions}

  • 车队一如既往

    BusSignal{Names, Types, Dimensions}(x::Tuple) where {Names, Types, Dimensions}
创建总线对象的示例

让我们来创建一个总线对象：

bus_type = BusSignal{(:s1, :s2), Tuple{Int64, Float64}, ((), ())}

  • 对于已命名的元组：

    bus1 = bus_type((s1 = 5, s2 = 6.4))

    这里传递的是一个已命名元组，其结构与 bus_type 完全一致。

  • 对于已命名参数

    bus2 = bus_type(s1 = 5, s2 = 6.4)

    此处，总线结构由命名参数创建。信号名称（s1、s2）及其类型必须与`bus_type`的定义一致。

  • 对于常规元组

    bus3 = bus_type(5, 6.4)

    这里的参数是按照 bus_type（总线类型）定义的顺序传递的。参数的数量、类型和大小必须与总线参数一致。

因此，在每个示例中，都将创建一条相同 bus_type 的总线。但应注意

  • 对于 bus1 和 bus2，信号的名称、类型和大小必须与总线参数一致；

  • 对于 bus3，所传递参数的数量、类型和大小应符合总线类型的要求。

对于Constant 等程序块，可以通过 Output data types 参数指定总线类型值，然后在 Output bus type 中指定其结构。

user bus signal

例如，让总线值 bus_value = (a = 10, b = [2.5, 3.5], c = (x = 1, y = 2))。则其类型指定为

bus_type = BusSignal{(:a, :b, :c), Tuple{Int, Vector{Float64}, NamedTuple{(:x, :y), Tuple{Int, Int>>}, ((), (2,), ((), ())}}

支持自定义总线类型操作的区块列表：

实用链接

  1. 矢量化和逻辑索引

  2. 如何在恩吉建模