Modelado Orientado a Objetos

1
Modelado Orientado a Objetos

• La meta de esa presentación es la derivación de
  los requerimientos de un entorno de programación
  para el modelado orientado a objetos de sistemas
  físicos y una discusión de como estos
  requerimientos pueden llevarse a cabo en la
  práctica.
• La presentación ofrece un primer vistazo a las
  propiedades y capacidades de Dymola, un entorno
  de programación creado explícitamente para el
  modelado de sistemas físicos complejos de una
  forma orientada a objetos. Dymola ofrece al
  usuario una interfaz gráfica.
• Algunas de las propiedades del idioma usado para
  la representación alfanumérica archivando los
  modelos gráficos, llamado Modelica, también se
  introducen.

2
Contenido

• La causalidad de las ecuaciones del modelo
• El modelado gráfico
• La estructura de los modelos en Modelica
• La topología de los modelos en Modelica
• Las reglas de herencia
• El modelado jerárquico

3
La Causalidad de las Ecuaciones del Modelo
4
Requerimientos Básicos de Modelado OO

• Debe ser posible de representar objetos físicos
  por objetos matemáticos gráficos.
• Debe ser posible de conectar objetos gráficamente
  uno con otro.
• Debe ser posible de obtener una descomposición
  jerárquica de modelos. Para ello es importante
  que mallas de objetos matemáticos acoplados
  gráficamente pueden representarse de nuevo por
  objetos matemáticos gráficos.

5
Un Ejemplo
model Circuit1 SineVoltage U0(V10,
freqHz2500) Resistor R1(R100)
Resistor R2(R20) Capacitor C(C1E-6)
Inductor L(L0.0015) Ground Ground
equation connect(U0.p, R1.p)
connect(R1.n, C.p) connect(R2.p, R1.n)
connect(U0.n, C.n) connect(Ground.p, C.n)
connect(L.p, R1.p) connect(L1.n,
Ground.p) connect(R2.n, L.n) end Circuit1
?
Dymola
Modelica
6
Información Gráfica (Anotación)
package CircuitLib annotation (Coordsys(
extent0, 0 504, 364, grid2, 2,
component20, 20)) model Circuit1
annotation (Coordsys( extent-100, -100 100,
100, grid2, 2, component20, 20))
Modelica.Electrical.Analog.Sources.SineVoltage
U0(V10, freqHz2500) annotation
(extent-80, -20 -40, 20, rotation-90)
Modelica.Electrical.Analog.Basic.Resistor
R1(R100) annotation (extent -40, 20 0, 60,
rotation-90) Modelica.Electrical.Analog.Basi
c.Capacitor C(C1E-6) annotation (extent-40,
-60 0, -20, rotation-90)
Modelica.Electrical.Analog.Basic.Resistor
R2(R20) annotation (extent0, -20 40, 20)
Modelica.Electrical.Analog.Basic.Inductor
L(L0.0015) annotation (extent40, 20 80, 60,
rotation-90) Modelica.Electrical.Analog.Basi
c.Ground Ground annotation (extent0, -100 40,
-60) equation connect(U0.p, R1.p)
annotation (points-60, 20 -60, 60 -20, 60,
style(color3)) connect(R1.n, C.p)
annotation (points-20, 20 -20, -20,
style(color3)) connect(R2.p, R1.n)
annotation (points0, 0 -20, 0 -20, 20,
style(color3)) connect(U0.n, C.n)
annotation (points-60, -20 -60, -60 -20,
-60, style(color3)) connect(Ground.p, C.n)
annotation (points20, -60 -20, -60,
style(color3)) connect(L.p, R1.p)
annotation (points60, 60 -20, 60,
style(color3)) connect(L.n, Ground.p)
annotation (points60, 20 60, -60 20, -60,
style(color3)) connect(R2.n, L.n)
annotation (points40, 0 60, 0 60, 20,
style(color3)) end Circuit1end CircuitLib
7
Modelos en Modelica

• Un modelo en Modelica consiste en la descripción
  de la estructura del modelo y la descripción de
  como es empotrado en su entorno

model nombre del modelo Descripción de su
empotramiento equation Descripción de su
estructura end nombre del modelo
8
Estructura de Modelos en Modelica

• La estructura de modelos en Modelica consiste o
  en un conjunto de ecuaciones o en la descripción
  de su topología o en una combinación de los dos
  tipos de descripciones.
• La descripción de la topología de un modelo
  normalmente se efectúa rastreando iconos de
  modelos de las bibliotecas de modelos gráficos y
  colocándolos en la ventanilla de modelado gráfico
  de Dymola. Estos modelos se conectan gráficamente
  uno con otro en la ventanilla de modelado
  gráfico.
• La versión alfanumérica del modelo consiste en la
  declaración de sus submodelos (empotramiento), la
  declaración de sus conexiones (estructura) y la
  declaración de la información gráfica (anotación).

9
Topología de Modelos en Modelica
model MotorDrive PI controller Motor
motor Gearbox gearbox(n100) Shaft
Jl(J10) Tachometer wl equation
connect(controller.out, motor.inp)
connect(motor.flange , gearbox.a)
connect(gearbox.b , Jl.a) connect(Jl.b
, wl.a) connect(wl.w ,
controller.inp) end MotorDrive
10
Resistores en Modelica
model Resistor "Ideal resistor" Pin p, n
Voltage u parameter Resistance R equation
u p.v - n.v p.i n.i 0 Rp.i
u end Resistor
11
Semejanza Entre Diferentes Elementos
model Resistor "Ideal resistor" Pin p, n
Voltage u parameter Resistance R equation
u p.v - n.v p.i n.i 0 Rp.i
u end Resistor
model Capacitor "Ideal capacitor" Pin p, n
Voltage u parameter Capacitance C
equation u p.v - n.v p.i n.i 0
Cder(u) p.i end Capacitor
12
Modelos Parciales y Herencia
13
Descomposición y Abstracción
14
Formalismos de Modelado Heterogéneos
15
Simulación y Animación
Ventanilla de Modelado
Ventanilla de Animación
16
Referencias

• Brück, D., H. Elmqvist, H. Olsson, and S.E.
  Mattsson (2002), Dymola for Multi-Engineering
  Modeling and Simulation, Proc. 2nd International
  Modelica Conference, pp. 551-8.
• Otter, M. and H. Elmqvist (2001), Modelica
  Language, Libraries, Tools, Workshop, and
  EU-Project RealSim, Modelica web-site.