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物理系统建模原理

物理建模 Engee*中的 "无因模型 "是一种建立与真实物理对象相对应的块系统模型的方法,这些块系统不仅可以通过数学上的定向链接连接,还可以通过物理上的双向链接连接。这种创建物理(无因果关系)模型的方法大大简化了物理对象系统的工作,因为它无需用方程系统来描述模型本身和各个模块之间的相互作用。

物理建模 库的模块与其他模块的不同之处在于,它们代表的不是单独的数学运算,而是物理系统的功能元素:弹簧、电容器、气动阻力等。这些元素通过端口交换能量,相互影响。连接图块的线代表真实系统中各组件之间的物理连接,即电线、管道、机械连接等。

图书馆 物理建模 由多个部分组成,分别对应不同的学科领域(液体和气体、电、机械、热等)。为了提高流程图的可读性,Engee 中的每个主题领域都使用不同颜色的连接线和图块图标。

物理建模 库中包含的物理元素类型可分为两类:

  • 有源元件 - 为系统提供能量。应严格按照其在系统中的作用方向或功能进行定位,如力和速度源、流量和压力源等。

  • 被动元件 - 消散或储存能量。可朝向任何方向,如减震器、电阻、弹簧、管道等。

端口和变量

端口类型

  • 程序块的*方向端口*表示程序块之间的物理连接。这些端口用正方形表示,并用线条连接,就像它们在真实物理系统中的连接一样。在模型中,物理连接通过非定向块端口表示为能量交换。

    principles physmod modeling 1

    每个区块的非定向端口数量由其与系统中其他元素交换的能量流数量决定。例如,与传统的电阻器不同,热敏电阻器有一个额外的温度端口,其电阻随温度变化而变化。

    principles physmod modeling 2

    如果程序块的所有端口都属于同一主题区域,则整个程序块图标的颜色就是该区域的颜色。如果区块有一种以上的端口类型,例如*旋转机械转换器 (IL)* ,则区块图标的相应部分会根据主题区域的不同而获得不同的样式和线条颜色。

    rotation mechanical converter (il)

    不同主题区域的图块可以在同一模型中使用,但只有在端口属于同一主题区域(颜色相同)的 情况下才能连接。

    line colors 01

  • 方向端口 在图块之间以标量、矢量或矩阵的形式传输数量的数学值。这些端口标有箭头,有方向、源和接收器。它们在电路中用作输入端口,提供源读数,或输出端口,获取传感器读数。基本库块可以与之关联。

    principles physmod modeling 3

变量类型

  • 流量 - 在单点测量(传感器与元件串联连接)。

  • 差值 - 以差值表示,在两个空间不同点测量(传感器与元件并联)。

物理域 流量变量 差分变量

气动

气体

质量和能量流

绝对压力和温度

旋转运动

机械 /旋转

扭矩

角速度

渐进运动

机械 /平移

线性速度

热力学

热敏

热流

温度

电学

电气

电流

电压

磁性

磁性

磁通量

MDS

每个变量都以其大小和符号为特征。根据传感器的极性,同一个变量可以是正的,也可以是负的。